甲状腺功能低下大鼠大脑氨基酸、核酸及甲状腺激素的实验观察
作者：李淑云 宋久存 于洪宇
【摘要】 目的： 探讨甲状腺功能低下（甲低功）大鼠大脑中的氨基酸、核酸、蛋白质及甲状腺激素（T3、T4）的代谢变化。 方法： 用0.5%（NaClO4）饮水复制甲低功大鼠模型，设实验组（NaClO4）和对照组（自来水），60天后处死，低温下取出大脑及甲状腺。使用氨基酸分析仪测定大脑氨基酸，放免法测定血清T3、T4， Lowry’s法测蛋白质含量。 结果： 甲低组大鼠血清T3、T4含量明显低于对照组（P<0.01），大脑谷氨酸（Glu）、Γ?氨基丁酸（GABA）明显低于对照组（P<0.05），丙氨酸(Ala)、天冬氨酸(Asp)明显高于对照组(P<0.01)，核酸（DNA/RNA）明显低于对照组（P<0.05），大脑中核酸蛋白质含量低于对照组（P<0.05）。 结论： 用NaClO4%复制甲低功大鼠大脑中的氨基酸代谢紊乱，可能影响蛋白质代谢和突触间的神经信息传递。
【关键词】 甲状腺功能； 氨基酸； 核酸； 甲状腺激素
本实验使用过氯酸钠（NaClO4）诱导大鼠造成大鼠甲状腺低功。过氯酸钠（NaClO4）和碘对甲状腺泵有竞争作用，造成甲状腺摄碘障碍，致使大鼠缺碘。近年来研究表明，缺碘大鼠和羊其脑蛋白明显降低，使大鼠脑神经纤维网发育不良和髓鞘形成落后。而在正常大鼠脑神经纤维网发育和髓鞘形成过程中，五羟色胺（5?HT）、苯丙氨酸（Tyr）的变化与很多脑疾病有关［1］。De Guglielmone［2］报导新生鼠甲切后，脑内谷氨酸、谷氨酰胺和Γ?氨基丁酸（GABA）暂时性减少，天门冬氨酸和丙氨酸发生永久性变化。国内外一些学者就缺碘对脑发育的影响进行了研究，特别是对形态学变化的研究较为深入。而对脑发育的生化研究，尤其对发育期大鼠大脑蛋白质、核酸和氨基酸的变化实验研究很少，有些结果很不一致。为探讨甲低功大鼠大脑生化指标的代谢变化，我们进行了实验研究，进一步为临床诊断甲状腺疾病的发病机理提供实验依据。
1 材料和方法
1.1 动物及分组
锦州医学院实验动物中心提供的Sprague?Dawley(SD)雄性大鼠，体重（150～200g）。随机分为两组：甲低组（实验组）8只，饮含有0.5% NaClO4的自来水，饲以动物中心的标准固体复合饲料；对照组10只，饮自来水，60天后处死，无麻醉情况下迅速断头，低温下取甲状腺和脑组织。
1.2 实验方法
氨基酸用氨基酸分析仪测定，血清T3、T4采用院原子能研究所提供的放免试剂盒，大脑蛋白质含量的测定用Lowery法，核酸用紫外分光光度法。
1.3 统计学分析
应用SPSS10.0统计学软件进行分析，所有数据用±s表示，组间差异采用t检验， P<0.05为差异显著。
2 实验结果
2.1 甲状腺重量和血清T3、T4含量
甲低组大鼠甲状腺相对重量高于对照组，血清T3、T4含量则显著低于对照组（P<0.01），见表1。
表1 对照组、甲低组甲状腺重及血清T3、T4含量比较（略）
由表1可见，甲低大鼠甲状腺重明显高于对照组（P<0.05），血清T3、T4显著低于对照组（P<0.01）。
2.2 甲低组、对照组大鼠大脑氨基酸和蛋白质含量的比较
由表2可见，谷氨酸和Γ?氨基丁酸与对照组相比明显降低（P<0.01），而天冬氨酸和丙氨酸较对照组显著高于对照组（P<0.01），脑蛋白质较对照组明显降低（P<0.05）。
2.3 甲低组、对照组大鼠大脑DNA、RNA和蛋白质含量的比较
表2 两组大鼠大脑氨基酸和蛋白质含量比较 （略）
注：与对照组相比，# P<0.01；* P<0.01；△ P<0.05。
表3 两组大鼠大脑DNA、RNA的含量和DNA/ RNA比值比较（略）
注：与对照组相比，# P<0.01；* P<0.01；△ P<0.05； △ △ P<0.01。
由表3可见，DNA和RNA与对照组相比明显降低（P<0.01），而脑蛋白质/ RNA比值较对照组降低（P<0.01），DNA/RNA比值较对照组低（P<0.05）。
3 讨论
脑组织中含有丰富的氨基酸，它们在神经系统中起着3方面的作用：① 氨基酸是蛋白质和多肽的合成成分或水解产物；② 与糖代谢有关；③ 有的游离氨基酸是神经递质，在突触传递和神经元及其它活动中具有特殊的作用［1］。近年来研究证实中性氨基酸（Γ?氨基丁酸、甘氨酸、牛磺酸和丙氨酸）对中枢神经系统有抑制作用，酸性氨基酸（谷氨酸和天门冬氨酸）对中枢神经系统有兴奋作用［2］。因此，在发育过程中，大脑氨基酸的正常代谢对于维持脑的正常功能是十分必要的。
实验结果表明，甲低组大脑谷氨酸和Γ?氨基丁酸明显减少，而天门冬氨酸和丙氨酸显著增加，这些变化与甲状腺功能低下对发育期大鼠脑氨基酸影响的报道基本一致［3］。
谷氨酸是中枢神经系统中含量较高的一种氨基酸，它是哺乳动物中枢的一种神经递质。葡萄糖和谷氨酰胺是谷氨酸的两个主要来源，谷氨酰胺在谷氨酰胺酶的作用下水解生成谷氨酸，谷氨酰胺主要在胶质细胞内形成。甲低大鼠脑内谷氨酸含量明显低于对照组，是上述两条主要合成途径障碍所致，谷氨酸与精神发育有关［4］，甲状腺激素T3、T4缺乏可使脑氨基酸摄入减少，可导致大鼠脑内由葡萄糖转变的谷氨酸含量明显减少。
Γ?氨基丁酸(GABA)广泛地存在于中枢神经系统中，它不参与蛋白质合成，但对脑能量代谢有重要作用，是一种重要的抑制性神经递质。它主要来源于谷氨酸，谷氨酸经谷氨酸脱羧酶（GAD）作用形成的Γ?氨基丁酸(GABA)，后者再经Γ?氨基丁酸(GABA)?转氨酶作用生成琥珀酸半缩醛、半缩醛进入三羧酸循环。一些研究表明，甲低大鼠脑内谷氨酸脱羧酶活性降低与Γ?氨基丁酸(GABA)形成有关的大脑谷氨酸池发育落后有关。根据实验结果，推测甲低大鼠脑内Γ?氨基丁酸(GABA)减少可能是因GABA合成减少及谷氨酸减少所致［5］，甲低大鼠大脑天门冬氨酸和丙氨酸改变的机制尚不清楚，有待于进一步探讨。甲低大鼠大脑蛋白质明显低于对照组（P<0.01），说明NaClO4 诱导大鼠甲状腺功能低下，NaClO4与碘对甲状腺泵有竞争作用，造成甲状腺摄碘障碍，影响甲状腺生物合成，使其大鼠缺碘［6］，对神经细胞发育有影响，蛋白质合成减少。因此，缺碘和甲状腺激素缺乏均可导致脑蛋白合成障碍，脑内蛋白质含量减少，细胞体积减小，脑重量减轻。实验组大脑蛋白质含量，脑蛋白质/ RNA比值及DNA/RNA比值均比对照组低，这些变化与碘缺乏或甲低对脑发育影响的报道基本一致［7］。
综上所述，缺碘导致大鼠氨基酸代谢紊乱，可能主要影响蛋白质代谢和突触间的神经信息传递。这些改变可能是影响地方性克汀病人的智力、行为及脑发育障碍，有待进一步探讨。
【文献】
1 陈国志．神经递质生理生化学．上海技术出版社，1984，149～160.
2 温博贵．氨基酸递质在突触中的合成、储存及释放．国外医学参考资料，神经病学，1975（6）：222～227.
3 DE.Gulielmone A.E.R.and Gomer C.J. Influence of neonatal hypothyroidism on amino acids in developing hypothyroidism on amino acids in developing rat brain. J. Neurochem， 1966，13：1017～1025.
4 叶维冷．谷氨酸是哺乳动物中枢的一种神经递质．生进展，1987，18：27～33.
5 薪启冀，著．谷氨酸、Γ?氨基丁酸和其它氨基酸.神经系统生理和病理化学．北京，科学技术出版社，1978，128～145.
6 高淑贤，王思国，田久林．实验性克汀病大鼠下丘脑去甲肾上腺素、5?羟色胺、5?羟吲哚乙酸的变化．中华实用医药杂志，2004，4（11）：2～3.
7 刘乃奎．缺碘对发育期大鼠大脑蛋白质和核酸的影响.地方病学杂志 ，1987，6（2） ：70～74.
