四種雌激素對(duì)放射性造血損傷防護(hù)效應(yīng)的比較

張俊伶 路璐 李德冠 王月英

中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院放射醫(yī)學(xué)研究所，天津市放射醫(yī)學(xué)與分子核醫(yī)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津300192

四種雌激素對(duì)放射性造血損傷防護(hù)效應(yīng)的比較

張俊伶 路璐 李德冠 王月英

中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院放射醫(yī)學(xué)研究所，天津市放射醫(yī)學(xué)與分子核醫(yī)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津300192

目的觀察四種雌激素對(duì)輻射引起的造血系統(tǒng)損傷的防護(hù)作用。方法實(shí)驗(yàn)采用3種照射劑量：7.5、8.0、8.5 Gy，每種照射劑量下分為6組：對(duì)照組，照射組，照射+17aα-D-高炔雌二醇-3-乙酯（DHEA）組、照射+炔雌醇（EE2）組，照射+炔雌三醇（EE3）組，照射+雌三醇（E3）組。給藥方式為照射前3 d連續(xù)腹腔內(nèi)注射，1次/d，給藥劑量為6 mg/kg。第4天，經(jīng)137Cs γ射線全身一次性照射，照射后9 d處死小鼠，檢測(cè)骨髓有核細(xì)胞（BMNC）計(jì)數(shù)、脾臟集落形成數(shù)目（CFU-S）、脾臟指數(shù)。結(jié)果各給藥組均對(duì)輻射引起的造血系統(tǒng)損傷有不同程度的保護(hù)作用，以DHEA保護(hù)作用最佳，EE2保護(hù)作用次之；與照射組、照射+EE3組、照射+E3組、照射+EE2組比較，照射+DHEA組能夠明顯提高經(jīng)7.5、8.0、8.5 Gy照射后小鼠的BMNC、CFU-S數(shù)目和脾臟指數(shù)，差異有高度統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＜0.01）。結(jié)論4種雌激素對(duì)輻射引起的造血系統(tǒng)損傷均有保護(hù)作用，DHEA效果最好。

雌激素；輻射損傷；防護(hù)；造血系統(tǒng)

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展，核電站高速增加，臨床上放射性治療設(shè)備及介入診治手段應(yīng)用增多，人類太空活動(dòng)增加，核恐怖威脅持續(xù)存在，核事故及輻射暴露的可能性大大增加，輻射暴露后對(duì)人類危害巨大，缺乏有效的治療手段，因此臨床用于輻射損傷救治的有效藥物尤其是治療性藥物的研發(fā)仍然是輻射研究領(lǐng)域迫切需要解決的問(wèn)題［1-3］。雌激素是一類重要的輻射防護(hù)劑，對(duì)放射性造血損傷均有一定的防護(hù)作用，但不同的雌激素對(duì)放射性造血損傷的防護(hù)效應(yīng)也存在差異，17aα-D-高炔雌二醇-3-乙酯（DHEA）是一種新型的雌激素衍生物，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證明其雌激素活力僅為炔雌醇的萬(wàn)分之一［4］，本實(shí)驗(yàn)選用幾種輻射防護(hù)藥，比較它們對(duì)放射損傷的防治效果，為輻射損傷防護(hù)藥物更深入的研究奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物ICR小鼠，雄性，體重22～24 g，由北京維通利華實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供，合格證號(hào)：SCXK（京）2012-0001。

1.1.2 試劑DHEA由中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院放射醫(yī)學(xué)研究所合成；炔雌醇（EE2）由四川省放射衛(wèi)生防護(hù)所提供；炔雌三醇（EE3）、雌三醇（E3）均由軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院提供。

1.1.3 儀器137Cs γ射線照射源，加拿大原子能有限公司。

1.2 方法

實(shí)驗(yàn)采用3種照射劑量：7.5、8.0、8.5 Gy；每種照射劑量下分為6組：對(duì)照組，照射組，照射+DHEA組、照射+EE3組、照射+E3組、照射+EE2組。按照處理方式所有分組情況如下：對(duì)照組、7.5 Gy照射組、7.5 Gy照射+DHEA組，7.5 Gy照射+EE2組，7.5 Gy照射+EE3組，7.5 Gy照射+E3組；8.0 Gy照射組、8.0 Gy照射+ DHEA組、8.0 Gy照射+EE3組、8.0 Gy照射+E3組、8.0 Gy照射+EE2組；8.5 Gy照射組、8.5 Gy照射+DHEA組、8.5 Gy照射+EE3組、8.5 Gy照射+E3組、8.5 Gy照射+ EE2組。每組10只小鼠。給藥方式為照射前連續(xù)腹腔注射給藥3 d，給藥濃度為6 mg/kg，對(duì)照組和照射組給予同體積的溶劑茶油。第4天按照各組設(shè)計(jì)的照射劑量使用137Cs γ射線一次性全身照射，照射后第9天檢測(cè)各項(xiàng)觀察指標(biāo)。

1.3 觀察指標(biāo)

骨髓有核細(xì)胞數(shù)（BMNC）檢測(cè)：取小鼠一側(cè)股骨，用PBS緩沖鹽溶液沖洗骨髓腔，收集骨髓細(xì)胞制成懸液，測(cè)定骨髓有核細(xì)胞數(shù)［5-6］；脾臟集落形成數(shù)目（CFU-S）檢測(cè)：將脾臟放入Bouin液內(nèi)固定，6 h后取出計(jì)脾表面造血灶；脾臟指數(shù)：取出小鼠脾臟，稱重，按公式：脾臟重量（mg）/體重（g）計(jì)算脾指數(shù)［7］。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用GraphPad Prism5軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，多組間的均數(shù)比較采用單因素方差分析，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 四種雌激素對(duì)7.5 Gy照射后小鼠造血功能的影響

與對(duì)照組比較，接受7.5 Gy137Cs γ射線照射后的照射組小鼠BMNC數(shù)目及脾臟指數(shù)均明顯降低，CFU-S數(shù)目增加；照射+DHEA組的BMNC數(shù)目、造血干細(xì)胞（CFU-S）數(shù)目、脾臟指數(shù)均明顯增加，與照射組、照射+EE3組、照射+E3組、照射+EE2組比較，差異均有高度統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.01）；照射+EE2組小鼠BMNC數(shù)目和CFU-S數(shù)目增加，與照射組、照射+EE3組、照射+E3組比較，差異均有高度統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.01）；照射+EE3組、照射+E3組小鼠的CFU-S數(shù)目增加，與照射組比較，差異均有高度統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.01）。見(jiàn)表1。

表1 四種雌激素對(duì)接受7.5 Gy照射小鼠造血功能的影響

注：與照射組比較，*P＜0.01；與照射+EE3組比較，▲P＜0.01；與照射+E3組比較，**P＜0.01；與照射+EE2組比較，▲▲P＜0.01；BMNC：骨髓有核細(xì)胞；CFU-S：脾臟集落形成數(shù)目

組別只數(shù)BMNC（×106）/股骨CFU-S（個(gè)/脾）脾臟指數(shù)（mg/g）對(duì)照組照射組照射+DHEA組照射+EE3組照射+E3組照射+EE2組10 10 10 10 10 10 33.56±1.51 7.52±0.32 13.42±1.23*▲**▲▲6.08±0.69 6.22±0.35 8.14±1.35*▲**0 2.40±0.84 21.50±3.17*▲**▲▲9.80±2.30*11.60±1.07*15.90±2.02*▲**3.06±0.15 1.39±0.19 2.89±0.33*▲**▲▲1.48±0.16 1.47±0.29 1.67±0.47

2.2 四種雌激素對(duì)8.0 Gy照射后小鼠造血功能的影響

與對(duì)照組比較，8.0 Gy照射組小鼠BMNC數(shù)目、脾臟指數(shù)明顯降低，CFU-S數(shù)目增加；照射+DHEA組的BMNC數(shù)目、CFU-S數(shù)目明顯增加，與照射組、照射+EE3組、照射+E3組、照射+EE2組比較，差異均有高度統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.01）；照射+EE2組小鼠BMNC數(shù)目增加，與照射組、照射+EE3組、照射+E3組比較，差異均有高度統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.01），CFU-S數(shù)目增加，與照射組比較差異有高度統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.01）；照射+EE3組、照射+E3組CFU-S數(shù)目增加，與照射組比較差異均有高度統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.01）。見(jiàn)表2。

表2 四種雌激素對(duì)接受8.0 Gy照射小鼠造血功能的影響

注：與照射組比較，*P＜0.01；與照射+EE3組比較，▲P＜0.01；與照射+E3組比較，**P＜0.01；與照射+EE2組比較，#P＜0.01；BMNC：骨髓有核細(xì)胞；CFU-S：脾臟集落形成數(shù)目

組別只數(shù)BMNC（×106）/股骨CFU-S（個(gè)/脾）脾臟指數(shù)（mg/g）對(duì)照組照射組照射+DHEA組照射+EE3組照射+E3組照射+EE2組10 10 10 10 10 10 33.56±1.51 4.45±0.78 9.46±0.43*▲**#4.80±1.11 4.61±0.72 8.12±0.83*▲**0 3.20±1.03 18.40±3.17*▲**#9.40±1.50*10.50±1.35*11.9±2.13*3.06±0.15 2.13±0.42 2.17±0.35▲#1.52±0.21 2.23±0.41▲#1.58±0.23

2.3 四種雌激素對(duì)8.5 Gy照射后小鼠造血功能的影響

與對(duì)照組比較，8.5 Gy照射組小鼠BMNC數(shù)目、脾臟指數(shù)明顯降低，CFU-S數(shù)目增加；照射+DHEA組的BMNC數(shù)目、CFU-S數(shù)目均明顯增加，與照射組、照射+EE3組、照射+E3組、照射+EE2組比較，差異均有高度統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.01）；照射+EE2組小鼠BMNC數(shù)目增加，與照射組、照射+EE3組、照射+E3組比較差異均有高度統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.01），CFU-S數(shù)目增加，與照射組比較差異有高度統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.01）；與照射組，照射+EE3組、照射+E3組BMNC數(shù)目增加，CFU-S數(shù)目增加，差異均有高度統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.01）。見(jiàn)表3。

表3 四種雌激素接對(duì)8.5 Gy照射小鼠造血功能的影響

注：與照射組比較，*P＜0.01；與照射+EE3組比較，▲P＜0.01；與照射+E3組比較，**P＜0.01；與照射+EE2組比較，▲▲P＜0.01；BMNC：骨髓有核細(xì)胞；CFU-S：脾臟集落形成數(shù)目

組別只數(shù)BMNC（×106）/股骨CFU-S（個(gè)/脾）脾臟指數(shù)（mg/g）對(duì)照組照射組照射+DHEA組照射+EE3組照射+E3組照射+EE2組10 10 10 10 10 10 33.56±1.51 2.70±0.68 5.10±0.87*▲**▲▲3.53±0.16*3.50±0.88*4.32±0.35*▲**0 3.80±1.32 13.40±3.31*▲**▲▲6.40±2.32*8.20±2.82*7.60±1.07*3.06±0.15 1.75±0.42 1.90±0.38 1.85±0.29 2.06±0.37 1.67±0.50

3 討論

由于造血系統(tǒng)具有較高的輻射敏感性，盡量減輕射線對(duì)造血細(xì)胞的損傷和加快造血損傷后的恢復(fù)是放射性造血損傷防治藥物研究的重要方面［8］，研究證明，雌激素類藥物對(duì)急性放射病具有良好的防治作用，但這類藥普遍具有較大的副作用［9-12］。DHEA是本單位合成的一種新型雌激素類輻射防護(hù)劑，白色粉末，無(wú)味，且雌激素活力低，以往藥效學(xué)實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證實(shí)：DHEA能顯著提高受照射小鼠30 d存活率，具有提升白細(xì)胞作用，抗腫瘤生長(zhǎng)及合用放、化療具有抑瘤增效作用［13-14］，但是與其他雌激素類藥物的輻射防護(hù)作用比較尚無(wú)研究。因此本研究選用常用于輻射防護(hù)的幾種雌激素進(jìn)行比較。

大劑量電離輻射引起重度骨髓損傷，且隨照射劑量增加骨髓造血系統(tǒng)損傷更加嚴(yán)重，受損傷后的救治難度加大。因此本研究選取7.5、8.0、8.5 Gy 3種照射劑量，觀察四種雌激素在不同劑量的放射線照射后對(duì)放射線損傷的防護(hù)作用。研究結(jié)果顯示，小鼠在接受7.5、8.0、8.5 Gy全身照射后，骨髓BMNC數(shù)目隨照射劑量增加而下降，CFU-S的數(shù)量隨照射劑量增加而增加，脾臟指數(shù)在接受放射線照射后下降。骨髓有核細(xì)胞數(shù)目的變化能夠初步反映造血系統(tǒng)受損傷和恢復(fù)的情況［15］，隨照射劑量增加骨髓BMNC數(shù)目減少，提示接受放射線照射劑量越大，造血系統(tǒng)受損傷越嚴(yán)重。脾臟是高等動(dòng)物胚胎時(shí)期一個(gè)重要造血器官。成年個(gè)體造血功能大部由骨髓承擔(dān)，但小鼠受到放射線照射后，脾臟將起補(bǔ)償作用，恢復(fù)造血功能，稱為髓外造血。CFU-S是脾臟集落形成數(shù)目，是機(jī)體在受到放射線照射后代償造血的一種形式。隨照射劑量增加CFU-S數(shù)目有所上升，提示隨著骨髓損傷嚴(yán)重程度增加，機(jī)體應(yīng)激性代償反應(yīng)更加強(qiáng)烈。此外，CFU-S代表一類多向性的造血干細(xì)胞群，是促進(jìn)造血恢復(fù)的主要成分，具有自我更新和向骨髓紅系、粒系和巨核細(xì)胞分化的能力，因此CFU-S也是機(jī)體造血組織恢復(fù)能力的一種表現(xiàn)［16］。脾臟指數(shù)是指每克體重臟器的重量，其高低取決于淋巴細(xì)胞增殖的程度，可以粗略反映受到照射后小鼠免疫功能的強(qiáng)弱。與未照射組比較，小鼠在受到照射后脾臟指數(shù)下降，說(shuō)明電離輻射引起小鼠免疫功能的下降。

DHEA、EE3、E3、EE2四種雌激素預(yù)防用藥能夠明顯改善小鼠經(jīng)7.5、8.0、8.5 Gy照射后的骨髓BMNC數(shù)目、CFU-S的數(shù)量和脾臟指數(shù)，說(shuō)明預(yù)防性應(yīng)用雌激素類藥物能夠?qū)﹄婋x輻射引起的造血系統(tǒng)損傷起到一定的防護(hù)作用。比較這四種雌激素的藥效發(fā)現(xiàn)，DHEA能夠有效地提高經(jīng)7.5 Gy照射后小鼠的骨髓BMNC數(shù)目、CFU-S的數(shù)量和脾臟指數(shù)，并且效果優(yōu)越于EE3、E3、EE2這3種藥物。在照射劑量提高到8.0 Gy和8.5 Gy后，DHEA能夠提高骨髓BMNC數(shù)目、CFU-S的數(shù)量，對(duì)小鼠脾臟指數(shù)無(wú)影響，說(shuō)明隨著損傷程度的增加，DHEA對(duì)小鼠免疫功能損傷的防護(hù)作用不明顯。觀察EE3、E3、EE2這3種雌激素的藥效發(fā)現(xiàn)，這3種雌激素或是對(duì)經(jīng)7.5 Gy照射后小鼠脾臟指數(shù)無(wú)影響，或是隨照射劑量增加不能改善受照后小鼠骨髓BMNC數(shù)目或CFU-S的數(shù)量，提示這3種雌激素可能對(duì)嚴(yán)重的放射性造血損傷防護(hù)作用沒(méi)有DHEA明顯。因此本實(shí)驗(yàn)提示，DHEA可以有效地減輕電離輻射引起的造血系統(tǒng)損傷，效果優(yōu)越于其他雌激素類化合物，充分顯示了其作為新的輻射防護(hù)劑的優(yōu)勢(shì)與可能性。

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Comparison of four kinds of estrogen's effect on irradiation induced hematopoietic system injury

ZHANG JunlingLU LuLI DeguanWANG Yueying
Institute of Radiation Medicine,Chinese Academy of Medical Sciences,the Key Laboratory of Radiation and Nuclear Medicine,Tianjin300192,China

ObjectiveTo observe the protective effect of four kinds of estrogen on irradiation induced hematopoietic system injury.MethodsThere were 3 kinds of total body irradiation doses:7.5 Gy,8.0 Gy,8.5 Gy.And there were 6 groups in every dose:control group,irradiation group,irradiation+DHEA group,irradiation+EE2group,irradiation+EE3group,irradiation+E3group;mice were administrated with DHEA,EE2,EE3,E3in intraperitoneal injection once a day for 3 days at 6 mg/kg.On the fourth day,the mice were given total body irradiation with137Cs γ rays.On the ninth day, the number of BMNC,CFU-S and spleen index were detected.ResultsThere were protective effect of 4 kinds of estrogen on irradiation induced hematopoietic system injury,and DHEA was the best one,the second one was EE2.Compared to the irradiation group,irradiation+EE3group,irradiation+E3group,irradiation+EE2group,the BMNC,CFUS and spleen index in the irradiation+DHEA group were significantly increased after 7.5 Gy,8.0 Gy and 8.5 Gy of the total body irradiation,the differences were statistically significant(P＜0.01).ConclusionFour kinds of estrogen have the protective effect on irradiation induced hematopoietic system injury,and DHEA is the best one.

Estrogen;Irradiation induced injury;Protective;Hematopoietic system

R811.5［

］A［

］1673-7210（2015）04（a）-0004-04

2014-12-01本文編輯：任念）

國(guó)家自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目（編號(hào)81402633）；協(xié)和青年基金和中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金資助項(xiàng)目（編號(hào)33320140033）。

張俊伶（1983-），女，博士；研究方向：藥物對(duì)電離輻射引起的損傷的防護(hù)作用及機(jī)制。

［作者簡(jiǎn)介］王月英（1959-），女，副研究員；研究方向：藥物對(duì)電離輻射引起的損傷的防護(hù)作用。