474 医学2010年6月第21卷第6期Med J Chin PAPFVo1.21,No.6,June,2010 ,碘化钾和碘酸钾对碘缺乏大鼠晶状体影响的对比研究 王伟 ,刘 爽 【摘要】 目的 通过给碘缺乏Wistar大鼠补充不同剂量两种碘剂,即碘化钾(KI)和碘酸钾(KIO ),对比和探讨两种碘 剂对其晶状体的影响及其机制。方法对比。结果伤。 成功复制碘缺乏Wistar大鼠动物模型后随机分为适量KJ组、过量KI组、适量KIO 组 和过量KIO,组4组,5个月后股动脉放血处死大鼠,对各组大鼠晶状体的重量、抗氧化能力和脂质过氧化程度进行定量分析 碘缺乏Wistar大鼠补充过量KIO,后晶状体重量较补充适量KI鼠轻(P<0.05),补充过量KIO 后抗氧化能力 过量补充KIO 可能对晶状体造成损 低于补充适量KI鼠和适量KIO,鼠(P<0.05),脂质过氧化程度未见显著差异。结论【关键词】 碘化钾;碘酸钾;碘缺乏;抗氧化能力 【中国图书分类号】 R776.2 A comparative study of effects of potassium iodide and potassim iuodate on lenses of io- dine deficient rats WANG Wei and LIU Shuang .1.Department of Ophthalmology.General Hospital of Chineses People’s Armed Police Forces. Bering 100039,China;2.Department of 0phthalmoloy,Yangfgangdian Hospital,Beirng 100038,China 【Abstract】0bjective To compare the effect of potassim iodide(KI)and potassim iodate(KIO3)in diferent dosages on the lenses of iodine deficient rats.Methods A wistar rat model of iodine deficiency was developed.The rats were randomly divided into four groups:normal KI group,high KI group,normal KIO3 group and high KIO3 group.They were killed after 22 weeks and then lens wet weights,levels of antioxidase and MDA contents in rat lens homogenate were investigated by biochemical methods.Results Len— ses of iodine deficient rats given a high dosage of KIO3 had lower antioxidative capability than those given a normal dosage of KI or KIO3.There was no difference in lipid peroxidation levels in lenses between iodine defieent rats given different dosages of different io— dine compounds.Conclusions Excessive supplement of potasium iodate might be harmful for lenses. 【Key words】potassium iodide;potassium iodate;iodine deficiency;antioxidative capability 碘缺乏病(iodine deficiency disorders,IDD)可造 发病机制中的重要作用已被公认 J。机体内的各 种氧化性物质主要通过各种自由基的形式对晶状体 蛋白质、脂质、阳离子泵等构成氧化损伤,造成白内 障 。本研究通过给碘缺乏Wistar大鼠补充不同 剂量两种碘剂即KI和KIO ,对其晶状体的重量、抗 氧化能力和脂质过氧化程度进行定量分析对比,以 成机体和智力发育障碍,从而影响人口素质和社会、 经济、文化的发展。全民食盐加碘是消除IDD的最 佳干预措施。碘化钾(potassium iodide,KI)和碘酸 钾(potassium iodate,KIO )是各国生产碘盐应用最 多的碘剂。因KIO 理化性状较碘化钾稳定,便于加 工、运输、储存,我国已于1995年起在全国范围内以 对比和探讨两种碘剂对大鼠晶状体的影响及其可能 的机制。 1材料与方法 KIO 代替KI加工碘盐¨ 。但碘酸根(IO )具强氧 化性,在体内代谢需消耗自由基清除剂,可能会增加 自由基对机体的损伤。因此,国内外不少学者对 KIO 碘盐的安全性一直存在质疑 。白内障是眼 1.1 材料体重80~100 g的健康Wistar大鼠50 科常见病和重要的致盲因素,近年来氧化损伤对其 只,1个月龄,雌雄不限。由军事医学科学院实验动 物中心提供。SOD、GPx、MDA试剂盒由南京建成生 物工程研究所提供。德国Heraeus公司J2—21低温 作者简介:王伟,男,1976年出生。硕士,主治医师。主要从事眼科 临床基础研究。 作者单位:1.100039北京,武警总医院眼科;2.100038,北京市羊坊 店医院眼科 离心机,美国Beckman公司DU530分光光度计。 1.2动物模型的建立低碘饲料来自IDD高发区 河北省兴隆县,根据McIntoch和美国药典配方配制, 武警医学2010年6月第21卷第6期Med J Chin PAPF,Vo1. .6,June,2010 475 成分为30%玉米,40%黄豆,20%小麦,每千克含无机 盐40—80 g,水溶性维生素20—40 g,脂溶性维生素 5 g,蛋氨酸3 g,赖氨酸1 g,含碘量为20~30 kg。 同时饮用去离子水(含碘量0 g/L)。喂养3个月后, 4-s表示。 2结 果 2.1 两种碘剂对碘缺乏大鼠晶状体重量的影响对 随即取2只大鼠处死,肉眼和镜检其甲状腺可见体积 增大、重量增加、明显充血,证明碘缺乏大鼠动物模型 已复制成功。将全部低碘大鼠随机分为适量I(I组、 过量Ⅺ组、适量KIO 组、过量KIO 组,每组11只, 比4组大鼠晶状体重量比较差异有统计学意义(P <0.05),其中过量KIO,组最低,过量KIO 组大鼠 晶状体重量与适量KI组比较差异有统计学意义(P <0.01),过量KIO 组晶状体重量明显低于适量KI 饲料不变,但分别饮用含碘量为230 L、23 000 组。其余各组间晶状体重量差异无统计学意义(P >0.05,表1)。 2.2 两种碘剂对碘缺乏大鼠晶状体抗氧化能力的 /L的Ⅺ水和230 g/L、23 000 eVE的KIO3水。持 续喂养5个月后股动脉放血处死所有大鼠,立即摘出 双侧晶状体。所有晶状体以冷生理盐水冲洗后滤纸 吸干,1/10 000分析天平称重。取同一鼠的双侧晶状 体,与冷生理盐水按1:9(w/V)比例混合,用内切式 组织匀浆器制成10%晶状体匀浆,再以4℃, 4O0O r/min离心20 min,取上清。 影响对比4组大鼠晶状体匀浆SOD活性比较差异 有统计学意义(P<0.01),其中过量KIO 组最低, 过量KIO 组与适量KI组比较差异有统计学意义 (P<0.O1),过量KIO,组与适量KIO 组比较差异 有统计学意义(P<0.05),过量KIO 组SOD活性 1.3检测指标采用考马斯亮兰法测定晶状体 明显低于适量KI组、适量KIO 组。其余各组间晶 状体匀浆SOD活性差异无统计学意义(P>0.05,表 1)。4组大鼠晶状体匀浆GPx活性比较差异有统计 学意义(P<0.05),其中过量KIO 组最低,过量 KIO 组与适量KI组、适量KIO 组比较差异有统计 匀浆上清液蛋白浓度。采用黄嘌呤氧化酶法测定 晶状体匀浆超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)活性;采用二硫代二硝基苯甲酸(DTNB)分 光比色法测定晶状体匀浆谷胱甘肽过氧化物酶 (glutathione peroxidase,GPx)活性;采用硫代巴比 妥法测定晶状体匀浆丙二醛(mal0ndialdehyde, MDA)活性。以上指标均用南京建成生物工程研 究所试剂盒检测。 1.4统计学处理实验数据由SPSS11.0统计软 件包处理,进行单因素方差分析,对组间均数有差 别的指标用q检验作进一步多重比较,结果用 学意义(P<0.05),其GPx活性明显低于NI组、NO 组。其余各组间晶状体匀浆GPx活性差异无统计 学意义(P>0.05,表1)。 2.3 两种碘剂对碘缺乏大鼠晶状体脂质过氧化程 度的影响对比4组大鼠晶状体匀浆MDA含量差 异无统计学意义,但就平均值而言,适量KI组最 低,过量KIO 组最高(P>0.05,表1)。 (n=11; 4-s) 表1 KI、KIO3对碘缺乏大鼠晶状体各指标的影响对比 注:①与适量KI组比较,P<O.01;②与适量KI组比较,P<O.01;③与适量KIO3组比较,P<0.O5;④与适量Kl组比较,P<0.05;⑤与适量 KIO3组比较,P<0.05 3讨 论 表明,自由基过氧化反应参与了白内障的发病过程, 并在其中发挥重要作用。正常晶状体的抗氧化防御 系统包括酶类和非酶类抗氧化物,对维持晶状体生理 结构和功能具有重要作用 J。从营养学观点来看,增 加非酶类抗氧化物摄人,减少各种外源性氧化剂的摄 晶状体是人和动物眼球屈光系统的重要组成部 分之一。遗传、紫外线、全身疾患、机体氧化还原失衡 等多种因素均可造成晶状体渗透性改变、细胞代谢紊 乱,导致晶状体混浊,形成白内障。近年来,众多研究 入,能有效防止白内障的发生发展 J。 476 武警医学2010年6月第2l卷第6期Med J Chin PAPFVo1.21,No.6,June。2010 ,KI作为收敛剂、促吸收剂,在眼科临床长期被 者晶状体MDA含量分别较同龄健康人高2~3倍。 用于眼内出血、玻璃体浑浊、角膜基质炎等疾病的治 疗 j。研究表明,KI能减少实验性萘性白内障的晶 提示各种类型白内障的发生均与晶状体的脂质过氧 化反应或自由基代谢紊乱有关。本研究显示4组大 鼠晶状体匀浆MDA含量比较差异无统计学意义(P 状体上皮损害。I一还原性强,在高温、光照和酸性等 条件下易析出单质碘,造成KI碘盐在加工、运输、储 存过程中的碘损耗。因此,我国从1995年起在全国 范围内实行以KIO 代替KI加工碘盐。但IO 具 有强氧化性,其标准还原电位在中性溶液中为 +0.56 V,易夺取电子而还原为I一。研究显示, IO 可以与生物膜成分发生氧化还原反应,抑制 Na 一K 一ATP酶,导致离子转运蛋白失活、膜电 位改变,膜的通透性增高,从而造成膜损伤 。国 内外均有误服大剂量KIO 造成视网膜严重损伤乃 至失明的报道 9,m J。Olsen等 认为,10 可能通 过抑制视网膜含巯基酶或干扰 一谷氨酰胺循环, 破坏了视网膜正常代谢过程。 晶状体是人体蛋白质含量最高的器官。晶状体 蛋白可达35%湿重,对维持晶状体正常结构和功能 极为重要。成人晶状体含水量在65%左右,较其他 组织低。在许多类型白内障中晶状体含水量明显增 加、比重降低。程牛亮等¨ 在进行香烟烟雾对大鼠 晶状体的脂质过氧化作用及对抗氧化酶活性和非蛋 白质巯基影响的研究中发现吸烟组大鼠的晶状体湿 重低于正常对照组。本研究中,4组大鼠的晶状体 重量差异有统计学意义,过量KIO 组晶状体明显低 于适量KI组(P<0.01),提示过量KIO 可能造成 大鼠晶状体发育不良,影响晶状体某些结构蛋白及 代谢酶类的合成。 晶状体中的酶类抗氧化物包括SOD、GPx、过氧 化物酶、谷胱甘肽还原酶和巯基还原酶等,其中 SOD、GPx是反映晶状体抗氧化能力的重要指标。 老年性自内障晶状体中SOD阳性反应明显下降 J。 Fecondo_】 指出白内障患者晶状体中GPx活性下 降,且随白内障发展进一步降低。本研究中4组大 鼠晶状体匀浆SOD、GPx活性差异有统计学意义 (P<0.05),相比关系与各组晶状体重量基本一致, 过量KIO 组SOD、GPx活性明显低于适量KI组、适 量KIO,组(P<0.05)。提示过量KIO3可能造成晶 状体过度氧化应激,降低了SOD、GPx的活性和清除 自由基能力,进而造成晶状体抗氧化能力降低。 MDA作为自由基脂质过氧化的终产物,可反映 组织脂质过氧化程度,从而间接反映出组织和细胞 损伤的程度。MDA可使蛋白质交联变性,导致各种 酶失活。Bhuyan等 证实,核性、皮质性白内障患 >0.05),提示碘缺乏大鼠补充不同剂量两种碘剂5 个月后,晶状体脂质过氧化程度并无显著性差异。 研究结果与叶振坤等¨ 的报道相符合。 本研究还显示,两个过量补碘组补碘剂量相同, 而过量KI组晶状体重量和抗氧化能力较其他组未 见有统计学意义上的显著降低,提示在过量情况下 KIO 的安全系数可能低于KI。李丽娟等 16,17]研究 发现碘缺乏大鼠无论补充生理剂量或大剂量KIO 后,脑组织、甲状腺抗氧化能力均较补充KI者低。 叶振坤等 的研究也表明,长期摄入KIO 高剂量 使大鼠甲状腺抗氧化酶活性降低。由此可以认为, 过量KIO 在还原为I一被机体利用之前首先要氧 化谷胱甘肽等还原剂,过量KIO。造成体内自由基清 除剂大量消耗,有可能引起整个机体抗氧化能力低 下,在眼局部造成晶状体氧化还原失衡。由此可见, 过量补充KIO 对晶状体可能有害。该研究结果可 望为合理补碘、避免补碘不当对晶状体造成不利影 响及安全有效的食盐碘化方案提供一定借鉴。 【参考文献】 [1] 陈祖培.全民食盐加碘的意义及对当前人群碘营养状 况的基本评价[J].中国地方病防治杂志,2002,17 (4):251—254. 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(下转480页) 480 武警医学2010年6月第21卷第6期Med J Chin PAPF,Vo1.21。No.6,June.2010 GD患者甲状腺细胞膜表面所产生的影响,为进一 exp immunol,2001,124(2):197—207. 步深入研究高碘致GD的可能发病机制提供了形态 [4] 张璐,孙毅娜,林来翔,等.高碘摄人后小鼠甲状腺 学理论支持和向导。不过应该看到,虽然笔者利用 形态学变化及其体视学研究[J].中国体视学与图像 AFM观察到了甲状腺细胞膜表面结构和形态在高 分析杂志,2006,11(2):105—108. 碘作用下发生了变化,但是现在还无法知道这些凸 [5]关维,纪小龙,范丽娜.原子力显微镜对正常细胞、 起究竟是细胞膜表面的哪一类分子。因此,当前只 肿瘤细胞膜表面形态结构的观察[J].中国实验诊断 能通过细胞表面形态的改变来探讨其可能的发病机 学,2006,10(9):951—954. [6] Bretz J D,Baker J R.Apoptosis and autoimmune thyroid 制。不过,随着研究的逐步深入,笔者期望将引领后 disease:following a TRAIL to thyroid destruction[J]. 基因组时代的蛋白质组学在细胞蛋白提取与纯化方 Chin Endocifnol(Oxf),2001,55(1):1—11. 面的优势与能够探测细胞纳米级结构的AFM相结 [7]Denef J F,Many M C,Vandenhove M F.Iodine induced 合,有针对性地反映出细胞膜表面某个特定分子的 thyroid inhibition and cell necrosis:two consequences of 形貌信息,从而为了解AITD的发病机制提供更加 the salne free radical mediated mechanism[J].Mol En— 准确、充实的证据。 docifnol,1996,121(1):101—103. 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