《Toxicology Letters》：Excessive fluoride induces renal cell apoptosis and subsequent renal dysfunction
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氟暴露诱导肾损伤及凋亡机制研究。60只SD大鼠经不同浓度NaF饮水暴露2、4、6个月，发现血清肌酐升高（剂量和时间依赖性）及肾小管病理损伤，但功能异常早于形态改变。分子机制显示氟暴露激活内在凋亡通路：Bax表达上调，Bcl-2下调，Caspase-3激活，与混合性细胞凋亡模式一致。摘要：
张毅|徐钊|谢鹏鹏|肖雅婷|董思远|陈晨|陈群
中国陕西省西安市西安交通大学第二附属医院，邮编710061
摘要
本研究探讨了长期过量氟暴露引起的肾损伤和功能障碍的机制。60只雌性Sprague-Dawley大鼠分别被给予0、50、100或150毫克/升的氟化钠（NaF）饮用水，持续2、4或6个月。通过尿液中氟含量的升高确认了氟化钠的暴露。通过血清肌酐水平的升高来评估肾功能，通过组织病理学方法评估结构损伤。使用qRT-PCR、免疫组化和Western blotting分析关键凋亡相关标记物（Bax、Bcl-2、Caspase-3）的表达。氟化钠暴露导致血清肌酐水平呈剂量和时间依赖性增加，表明肾小球滤过功能受损。组织病理学分析证实了肾小管显著变性。值得注意的是，尽管肾脏尚未出现病理变化，但功能已经受损，这表明功能缺陷先于明显的形态学改变。从机制上看，氟化钠暴露引发了明显的促凋亡分子变化，表现为Bax表达增加和Bcl-2表达减少，最终导致Caspase-3激活。组织病理学发现与多种类型的细胞死亡一致。然而，综合分子证据表明，内源性（线粒体）凋亡途径的激活是氟化钠引起肾毒性的关键机制。总之，本研究揭示了氟化钠引起肾损伤的核心分子途径，为评估氟化钠的毒性影响提供了基础。
引言
氟化物是地壳中相对丰富的元素，通过适当控制其暴露量可以作为预防龋齿的剂（Iheozor-Ejiofor等，2024年）。然而，其治疗窗口较窄，过量摄入会使其成为全身性毒素，通过多种病理级联反应导致多器官损伤（Fusi等，2024年）。氟化物的不良影响包括从牙齿氟斑（表现为釉质变色）到严重的骨骼氟中毒（表现为骨硬化和关节僵硬）等临床表现（Gonzalez-Gonzalez等，2023年）。最新证据还表明，氟化物可能与神经系统、心血管系统、肾脏系统和生殖系统的多种疾病有关，这些疾病具有不同的机制基础（Chen等，2025年；Ommati等，2025年；Talebi等，2025年；Zhang等，2025年）。
肾脏作为调节氟化物平衡的主要器官，通过尿液排泄负责清除体内超过50%的氟化物（Validandi等，2025年）。然而，长期氟化物负荷会超出肾脏的排泄能力，导致肾实质的结构和功能损伤（Validandi等，2025年）。
流行病学研究证实了这种肾毒性。一项针对8-15岁儿童的病例对照研究表明，长期暴露于高浓度氟化物饮用水中与肾功能受损的生物标志物（血清肌酐升高和肾小球滤过率[GFR]下降）以及肾小管损伤的组织病理学证据相关（Khandare等，2017年）。
雄性Wistar大鼠在饮用水中暴露于低浓度（15 ppm）和高浓度（50 ppm）氟化物40天后，尿液中β-2-微球蛋白和胱抑素-C的排泄量呈剂量依赖性增加。通过光学显微镜进行的组织病理学分析也显示了氟化物对肾小管结构的损伤程度具有剂量依赖性（Cardenas-Gonzalez等，2013年）。
在我们早期的研究中，接受不同浓度氟化钠（NaF）处理的女性大鼠的妊娠率显著下降，但其背后的病理生理机制尚不清楚（Dong等，2023年）。
最新证据表明，氟化物引起的肾毒性与肾细胞凋亡的激活密切相关（Li等，2024年）。氟斑通过多种致病途径触发凋亡，包括内质网应激（Wang等，2024年）、氧化应激（Ni等，2020年）和线粒体功能障碍（Wang等，2024年）。这些相互关联的凋亡机制共同导致程序性细胞死亡或凋亡，进而引起肾组织的结构退化和功能损伤。
为填补高氟暴露与肾细胞凋亡和功能障碍之间的知识空白，我们使用了具有可控氟化物暴露参数（不同浓度和持续时间）的雌性Sprague-Dawley大鼠模型，系统地研究了氟化物引起的肾细胞凋亡。这一实验设计使我们能够全面分析剂量和时间反应关系以及肾细胞中凋亡机制的时间进程，旨在阐明氟化物肾毒性的分子发病机制。
ARRIVE声明
动物实验遵循ARRIVE指南（动物研究：体内实验报告）进行。
化学品和试剂
氟化钠（NaF）（目录编号20180108，分析纯度）和玻璃切片购自天津天利化学试剂有限公司（中国天津）。戊巴比妥钠购自Sigma-Aldrich（美国密苏里州圣路易斯）。所有其他化学试剂均为分析级。
尿液氟含量测定
图1显示了暴露于氟化物2个月、4个月和6个月的大鼠尿液中氟含量。在2个月的氟化钠暴露期间，50毫克/升、100毫克/升和150毫克/升组大鼠的尿液氟含量均有所增加，但仅100毫克/升和150毫克/升组达到了统计学上的显著差异（P<0.05和P<0.01）。在4个月的暴露期间，100毫克/升和150毫克/升组也观察到显著差异（P<0.01）。在6个月的暴露期间，所有组……
讨论
我们的实验中的一个有趣发现是氟化物对雌性大鼠肾功能的显著影响（Mohamed，2016年）。鉴于肾脏在氟化物平衡中的作用，氟化物引起的肾毒性可能通过改变氟化物的药代动力学而影响整体系统毒性，包括生殖功能障碍。
结论
总之，长期氟化物暴露会导致肾损伤和功能障碍。从机制上看，本研究提供了直接分子证据，证明氟化物在肾组织中激活了内源性凋亡途径，其特征是Bax表达上调、Bcl-2表达下调以及随后的Caspase-3激活。这一途径是导致观察到的毒性的关键机制。组织病理学发现表明……
未引用参考文献
（Wang等，2024年）
CRediT作者贡献声明
张毅：验证。
徐钊：验证。
谢鹏鹏：研究。
肖雅婷：研究。
董思远：研究。
陈晨：撰写——审稿与编辑。
陈群：方法学设计、概念构建。
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。
致谢
本研究的资金支持来自中国国家自然科学基金（项目编号81673115和82073496）以及农业农村部富硒产品开发与质量控制重点实验室/国家地方联合富硒食品开发工程实验室（Se-2023C02）。CC得到了澳大利亚NHMRC和昆士兰大学的支持。
