燃煤型氟中毒对骨代谢影响的研究

【摘要】：目的:燃煤型氟中毒是我国尚未有效控制的地方病。贵州是该病最严重的省份之一。氟骨症是重症氟中毒的一种表现,也是氟病防制的重点和难点。既往研究表明氟引起骨损害的基本病变在于成骨及破骨过程紊乱,血清甲状旁腺激素(PTH)、降钙素(CT)对骨代谢有调节作用;营养是氟中毒的重要影响因素。近期发现骨钙素(BGP)、胰岛素样生长因子1(IGF-1)、骨保护素(OPG)等与骨形成和骨吸收密切相关。但未见将这些指标全面应用于氟中毒骨损害的研究。本文报告了大鼠氟中毒模型上述指标及影响因素的检测结果和相互关系,探讨氟中毒骨病变的早期指标及调控因素,对于氟骨症"三早"预防有重要意义,同时对今后进一步探讨氟骨症的分子机理有重要启示。方法:204只断乳两周SD大鼠,随机分六组(雌雄各半):对照、低氟、中氟加营养、中氟、高氟加营养、高氟组。对照组喂饲正常饲料,各染毒组喂饲含不同比例的燃煤型病区煤烘玉米的饲料。营养组添加4%奶粉和1%CaCO_3。分两批处死动物:(1)高剂量组出现明显氟斑牙(中/低剂量组处于氟中毒的前期或早期),处死一半动物,检测各指标(2)中剂量组出现明显氟斑牙,处死另一半动物,检测各指标。以股动脉放血法处死动物,查看氟斑牙,测尿、骨、肾氟,骨密度(BMD),血清胰岛素样生长因子1(IGF-1)、甲状旁腺激素(PTH)、降钙素(CT)、骨钙素(BGP)和骨保护素(OPG),骨Ca、Al,尿Ca、Al,尿羟脯氨酸(HYP)。结果:(1)燃煤型氟中毒动物模型①建成氟中毒动物模型各染毒组均出现氟中毒,对照组正常。中毒严重程度随氟剂量增加而加重,氟剂量相同时,营养好,中毒程度轻。②氟中毒动物骨病变类型A.BMD除低氟组早期外,染毒组较对照组升高(P0.05或0.01);高剂量氟组高于低氟组(P0.05);除中氟组外,染毒组后期高于早期(P0.05)。提示染毒动物呈骨硬化趋势。B.骨/尿钙染毒组骨钙较对照组高,仅后期高氟组有意义(P0.05);染毒组后期较同组早期高(P0.05或0.01)。染毒组尿钙降低,后期降低有意义(P0.01),后期低氟组低于早期(P0.05)。反映随氟剂量增加和染毒时间延长,钙排泄减少,骨钙增加,说明染氟大鼠骨代谢以骨形成活跃为主。C.骨/尿铝高氟组后期骨铝降低(P0.01);各组尿铝升高,早期高剂量组和后期营养组有意义(P0.01或0.05);中、高剂量组后期较早期同组降低(P0.01)。提示:氟在早期可促进铝排泄;长期氟中毒情况下,低剂量氟促进骨铝蓄积,高剂量氟可能排斥骨铝蓄积,改善营养可促进铝排泄。(2)燃煤型氟中毒对骨代谢相关激素的影响:①血清PTH高氟组后期高于早期(P0.01)。说明染氟大鼠成骨活动增强,该指标变化较晚。②血清CT各组早期无变化,后期低氟组和中营组升高(P0.05或0.01),低氟组高于高氟组(P0.05)。表明短时间接触氟,机体骨代谢改变不明显;随着接触时间延长,氟剂量低或营养较好时,以成骨细胞活性增强为主,较高剂量染毒时,骨吸收并没有明显受抑制。③BGP各染毒组呈上升趋势,高氟组早期有意义(P0.01),后期中、高剂量组有意义(P0.01),且较早期高(P0.05或0.01)。提示各染毒组氟中毒大鼠骨转换增强,成骨活跃。(3)对骨代谢相关细胞因子的影响:①IGF-1早期中营组较低氟组升高(P0.05),后期除高营组外,各染毒组血清IGF-1有上升趋势。说明接触一段时间后,染氟大鼠骨形成加速,氟通过IGF-1对骨形成的促进作用较晚,且受氟剂量及营养状况影响。②OPG各染毒组升高(P0.01),且随氟剂量升高而升高(P0.05或0.01)。提示:染氟大鼠体内可能引起血清OPG上升,抑制破骨细胞生成,从而破坏骨代谢平衡。(4)对胶原代谢产物(12小时尿HYP)的影响:染毒组有上升趋势,后期高剂量组升高有意义(P0.05或0.01),且高氟组高于其余各组(P0.05或0.01),高剂量组后期较早期高(P0.05或0.01)。表明:随染氟剂量增加和接触时间延长,氟对胶原的损伤加重。结论:影响骨代谢的指标如BGP、OPG在燃煤型氟中毒早期已有变化,过去未见报道;骨转换活跃可能是燃煤型氟中毒骨病变发生发展的一个重要环节并且早期以成骨活跃为主。这对氟骨症的"三早"预防、进一步研究不同类型氟骨症的分子机理和其他代谢性骨病有重要启示。同时说明降低摄氟量及改善营养状况,可缓解氟中毒病情。