不同浓度氟暴露对前成骨细胞的剂量依赖性损伤机制：氧化应激与细胞周期紊乱的分子洞察

本研究针对高浓度氟化物对前成骨细胞（MC3T3-E1）的毒性机制展开探索，通过1-100 μg/mL氟化物的剂量梯度暴露实验，揭示了氟化物通过诱导活性氧（ROS）积累、线粒体膜电位下降及细胞周期阻滞（G0/G1期），最终导致细胞凋亡的剂量-时间依赖性效应。研究为氟暴露安全阈值提供实验依据，证实常规饮用水氟浓度（如1 μg/mL）的安全性，对预防骨氟中毒具有重要临床意义。

　　

氟化物作为口腔健康的双刃剑，既能有效防龋，又可能在过量时引发骨氟中毒等严重健康问题。尽管其对矿化组织的影响已有研究，但针对未分化骨细胞——前成骨细胞的毒性机制仍存在空白。这一问题在氟暴露途径多元化的背景下尤为关键，包括饮用水、工业排放及农业污染等。为阐明氟化物对骨稳态的潜在威胁，来自巴西的研究团队通过系统实验揭示了高浓度氟对前成骨细胞的分子级联损伤。

研究采用MC3T3-E1小鼠颅骨前成骨细胞系，通过Alamar blue法检测细胞活力，流式细胞术分析细胞周期和凋亡，同时测定超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽（GSH）等氧化应激标志物。实验设置1、10、100 μg/mL三个氟浓度梯度，观察24小时至7天的暴露效应。

氟化物以剂量和时间依赖性方式调节前成骨细胞活力
24小时暴露显示10 μg/mL氟轻微促进细胞增殖，但100 μg/mL组在3天后出现显著活力下降（p=0.0332）。这种双相效应提示低浓度氟可能刺激细胞代谢，而高浓度产生毒性。

氧化应激与线粒体功能障碍
100 μg/mL组ROS水平激增至对照组的1.67倍（1.382±0.163 vs 0.826±0.081），伴随脂质过氧化加剧。抗氧化酶SOD活性升高4倍（4.008±0.425 vs 0.724±0.474），GSH水平增加71.6%（78.38±4.506 vs 45.65±2.900），表明细胞启动抗氧化防御仍无法抵消氧化损伤。线粒体膜电位崩溃进一步证实能量代谢紊乱。

细胞周期阻滞与形态学改变
100 μg/mL氟导致G0/G1期细胞比例显著增加（p=0.0025），S期和G2/M期细胞减少，提示DNA复制受阻。扫描电镜显示细胞皱缩、伪足消失等典型凋亡形态。

结论部分强调，100 μg/mL氟通过氧化应激-线粒体-细胞周期轴引发不可逆损伤，但该浓度远超人体常规暴露水平（饮用水氟化标准通常为0.7-1.2 μg/mL）。研究首次系统揭示前成骨细胞对氟的敏感性阈值，为制定更精准的氟安全标准提供理论依据。讨论指出，氟诱导的氧化应激可能是骨氟中毒的核心机制，未来需探索MAPK等信号通路在其中的调控作用。论文发表于《Tissue and Cell》，对预防职业性氟暴露相关骨病具有重要指导价值。