不同輻照劑量率X射線對(duì)小鼠外周血細(xì)胞及免疫器官的影響

于純淼, 王 賀, 趙力松, 孟 丹, 郭 旭, 于棟華

(1. 黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院, 哈爾濱150040; 2. 哈爾濱市婦幼保健院, 哈爾濱150040; 3. 哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第四醫(yī)院放化療科, 哈爾濱150040; 4. 黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)中醫(yī)藥研究院, 哈爾濱150040)

不同輻照劑量率X射線對(duì)小鼠外周血細(xì)胞及免疫器官的影響

于純淼1, 王 賀2, 趙力松3, 孟 丹1, 郭 旭3, 于棟華4

(1. 黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院, 哈爾濱150040; 2. 哈爾濱市婦幼保健院, 哈爾濱150040; 3. 哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第四醫(yī)院放化療科, 哈爾濱150040; 4. 黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)中醫(yī)藥研究院, 哈爾濱150040)

目的 探討不同輻照劑量率X射線對(duì)小鼠外周血細(xì)胞及免疫器官的影響。方法 120只小鼠隨機(jī)分為正常對(duì)照組、低劑量率照射組和高劑量率照射組，每組40只，雌雄各半。分別于照射后24 h、48 h、96 h、192 h每組各取10只小鼠摘眼球取血用于測(cè)定紅細(xì)胞計(jì)數(shù)(RBC)、白細(xì)胞計(jì)數(shù)(WBC)、血小板數(shù)(PLT)和血紅蛋白(HGB)含量，然后處死小鼠取胸腺和脾臟稱(chēng)重，計(jì)算胸腺指數(shù)和脾臟指數(shù)。另取一部分做組織勻漿，測(cè)定勻漿中的超氧化物歧化酶(SOD)和丙二醛(MDA)含量。結(jié)果 不同劑量率X射線照射均會(huì)造成小鼠外周血細(xì)胞中RBC、WBC、PLT和HGB的降低，高、低劑量率組間無(wú)顯著差異。在相同取樣時(shí)間，高、低劑量率組小鼠胸腺、脾臟指數(shù)與對(duì)照組比較均差異顯著，高、低劑量率組間脾臟指數(shù)差異顯著，在取樣時(shí)間24 h，高、低劑量率組間胸腺指數(shù)差異顯著。高、低劑量率組小鼠胸腺、脾臟組織勻漿中MDA的含量均升高，SOD含量均降低，且與對(duì)照組比較差異顯著。高、低劑量率組小鼠胸腺組織勻漿中MDA的含量在取樣時(shí)間48 h、96 h差異顯著，SOD的含量在取樣時(shí)間24 h、48 h、96 h差異顯著; 脾臟組織勻漿中MDA的含量在取樣時(shí)間24 h、48h差異顯著，SOD的含量在取樣時(shí)間24 h、48 h、192 h差異顯著。 結(jié)論 高、低劑量率輻照對(duì)小鼠外周血細(xì)胞數(shù)量的影響無(wú)顯著差異; 高劑量率輻照對(duì)小鼠脾臟指數(shù)的影響較低劑量率大，對(duì)胸腺指數(shù)的影響無(wú)顯著差異；高劑量率輻照小鼠胸腺、脾臟組織中SOD和MDA的影響較低劑量率大。

輻照劑量率; X射線; 外周血細(xì)胞; 免疫器官

現(xiàn)代社會(huì)癌癥發(fā)病率逐年增高，而目前的臨床治療方法中，對(duì)于不能手術(shù)或化療有禁忌證的患者，放射治療是治療癌癥的主要手段。伴隨著放射治療劑量的增大，正常組織和器官受到輻射損傷逐漸加劇，最終將導(dǎo)致正常細(xì)胞發(fā)生凋亡。放射治療患者也會(huì)產(chǎn)生惡心、食欲不振等急性輻射綜合征。降低了臨床治療效果的同時(shí)，部分患者不得不放棄放射治療。另外，一些特殊人群包括宇航員、雷達(dá)兵、核設(shè)施工作人員等由于工作的需要同樣也時(shí)刻受到輻射誘導(dǎo)的傷害。因此，加強(qiáng)輻射防護(hù), 預(yù)防或減輕放射病已成為當(dāng)今亟待解決的重要課題[1]。

本實(shí)驗(yàn)觀察相同輻照劑量、不同輻射劑量率的X射線單次照射對(duì)小鼠外周血細(xì)胞, 脾臟和胸腺指數(shù)以及兩組織勻漿中超氧化物歧化酶(SOD)和丙二醛(MDA)含量的影響。期望可以為減少對(duì)放射治療癌癥患者機(jī)體免疫系統(tǒng)的影響提供一定實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 動(dòng)物

清潔級(jí) BALB/c小鼠120只, 雌雄各半, 體質(zhì)量20±2 g, 黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)藥物安全評(píng)價(jià)中心提供[SCXK(黑)2013-004]; 動(dòng)物實(shí)驗(yàn)在小鼠于屏障環(huán)境動(dòng)物室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)條件下飼養(yǎng)[SYXK(黑)2013-012]，適應(yīng)環(huán)境1周后開(kāi)始試驗(yàn)。

1.2 試藥、試劑與儀器

氯化鈉注射液， 哈爾濱三聯(lián)藥業(yè)有限公司; 乙二胺四乙酸二鉀鹽(分析純)，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司; 冰乙酸，天津市富宇精細(xì)化工有限公司; SOD測(cè)試盒、MDA測(cè)試盒和考馬斯亮藍(lán)蛋白測(cè)定試劑盒，均為南京建成生物工程研究所產(chǎn)品。

XT-2000iv全自動(dòng)五分類(lèi)血液分析儀，日本Sysmex公司；YP1201N電子天平，上海精密科學(xué)儀器有限公司；PL203-IC電子分析天平，梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司; S21-6-S數(shù)顯恒溫水浴鍋，上海躍進(jìn)醫(yī)療器械廠; SP-752紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)，上海光譜；美國(guó)VARIAN醫(yī)用電子直線加速器CLINAC21EX(哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第四醫(yī)院放療科提供); TGL-16G型飛鴿牌高速臺(tái)式離心機(jī)，上海安亭科學(xué)儀器廠; MS3 digitel型漩渦混勻器，德國(guó) IKA公司; SC-3160型低速離心機(jī)，安徽中科中佳科學(xué)儀器有限公司。

1.3 照射條件

X射線照射, 源皮距100 cm, 劑量率分別為低劑量率照射組2.0 Gy/min和高劑量率照射組6.0 Gy/min,總輻照劑量為3.0 Gy, 全身照射。

1.4 方法

120只小鼠隨機(jī)分為3組：正常對(duì)照組、低劑量率照射組和高劑量率照射組，每組40只。分別于照射后24 h、48 h、96 h、192 h每組(包括對(duì)照組)取10只小鼠摘眼球取血用于測(cè)定紅細(xì)胞計(jì)數(shù)(RBC)、白細(xì)胞計(jì)數(shù)(WBC)、血小板數(shù)(PLT)和血紅蛋白(HGB)含量，然后處死動(dòng)物取胸腺和脾臟稱(chēng)重，計(jì)算胸腺指數(shù)和脾臟指數(shù)。取部分胸腺和脾臟做組織勻漿，測(cè)定SOD和MDA含量。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

2 結(jié)果

2.1 對(duì)小鼠外周血細(xì)胞的影響

如表1所示, 在相同取樣時(shí)間, 高、低劑量率組間RBC、WBC和PLT無(wú)差異。高、低劑量率組間HGB在取樣時(shí)間24 h、48 h差異顯著(P＜0.05);在不同取樣時(shí)間，隨輻照時(shí)間延長(zhǎng)，高、低劑量率組RBC、PLT數(shù)量呈先升高后降低趨勢(shì)，WBC數(shù)量呈升高趨勢(shì)，HGB數(shù)量呈降低趨勢(shì)。

表 1 不同劑量率X射線輻照對(duì)小鼠外周血細(xì)胞RBC、WBC、PLT和HGB的影響

2.2 小鼠胸腺和脾臟指數(shù)的變化

如表2所示，在相同取樣時(shí)間，高、低劑量率組小鼠胸腺、脾臟指數(shù)與對(duì)照組比較均差異顯著(P＜0.05)。高、低劑量率組間小鼠脾臟指數(shù)均差異顯著(P＜0.05); 在取樣時(shí)間24 h，高、低劑量率組間小鼠胸腺指數(shù)差異顯著。在不同取樣時(shí)間，隨輻射時(shí)間延長(zhǎng)，高、低劑量率組胸腺和脾臟指數(shù)均呈現(xiàn)先降低后升高趨勢(shì)。

表 2 不同劑量率X射線照射后小鼠胸腺和脾臟指數(shù)的變化

2.3 對(duì)小鼠胸腺、脾臟組織中SOD和MDA的影響

如表3所示, 在相同取樣時(shí)間, 高、低劑量率組小鼠胸腺、脾臟組織勻漿中MDA的含量均升高, SOD含量均降低, 且與對(duì)照組比較大多有顯著差異。高、低劑量率組小鼠胸腺組織勻漿中MDA的含量在取樣時(shí)間48 h、96 h、192 h差異顯著, SOD的含量在取樣時(shí)間24 h、48 h、96 h差異顯著; 脾臟組織勻漿中MDA的含量在取樣時(shí)間24 h、48 h差異顯著, SOD的含量在取樣時(shí)間24 h、48 h、192 h差異顯著。在不同取樣時(shí)間, 隨時(shí)間延長(zhǎng), 高、低劑量率組小鼠胸腺、脾臟組織勻漿中MDA含量呈先升高后降低趨勢(shì), SOD含量呈先降低后升高趨勢(shì)。

表 3 不同劑量率X射線輻照后對(duì)小鼠胸腺、脾臟組織中MDA、SOD的影響 nmol/mg蛋白

3 討論

機(jī)體受到輻射作用后, 會(huì)對(duì)造血功能產(chǎn)生影響,使血細(xì)胞的增殖、分裂下降, 血細(xì)胞來(lái)源減少, 可引起外周血象不同程度的變化，但由于各類(lèi)血細(xì)胞的壽命不同，它們的變化是有差別的[2]。此外, 機(jī)體受到輻照后，由于電離輻射的間接作用所產(chǎn)生大量的自由基的性質(zhì)十分活潑，能引發(fā)多種化學(xué)反應(yīng)，電離輻射通過(guò)自由基的間接作用造成的放射損傷，在放射損傷的發(fā)病機(jī)理上也占有重要地位。

本實(shí)驗(yàn)以小鼠外周血細(xì)胞、胸腺和脾臟為研究對(duì)象，觀察了不同輻照劑量率X射線對(duì)其影響。結(jié)果表明，不同劑量率X射線照射均會(huì)造成小鼠外周血細(xì)胞中RBC、WBC、PLT和HGB數(shù)量的降低，高、低劑量率組間無(wú)顯著差異。原因可能是由于輻照對(duì)外周血細(xì)胞的作用不明顯，實(shí)驗(yàn)中所采用的相同輻照劑量，不同劑量率照射對(duì)造血細(xì)胞增殖能力均造成破壞或抑制，但高、低劑量率影響無(wú)顯著區(qū)別。

不同劑量率照射條件下，高、低劑量率組小鼠胸腺、脾臟指數(shù)與對(duì)照組比較均差異顯著。小鼠胸腺指數(shù)隨劑量率的升高而減小，源于胸腺為電離輻射高度敏感器官，胸腺淋巴細(xì)胞在高劑量率照射下細(xì)胞凋亡率更高，與謝漪等[3]實(shí)驗(yàn)結(jié)果相同。脾臟中的淋巴組織對(duì)射線的損傷非常敏感，輻照后淋巴細(xì)胞大量凋亡，但高、低劑量率射線照射后比較顯示，高劑量率射線照射在取樣時(shí)間內(nèi)具有初期損傷嚴(yán)重，后期恢復(fù)快的特點(diǎn)，這一現(xiàn)象發(fā)生的機(jī)理尚不十分清楚，有待于進(jìn)一步研究。

應(yīng)用不同劑量率X射線對(duì)小鼠進(jìn)行輻照后，其胸腺、脾臟中SOD含量顯著降低，MDA含量顯著增高，提示輻射使組織中SOD合成受阻或活力被抑制，·O2-清除不足繼而大量積累?！2-通過(guò)由鐵離子介導(dǎo)的氧自由基轉(zhuǎn)換反應(yīng)進(jìn)一步生成·OH, 從而直接或間接的導(dǎo)致DNA損傷、脂肪酸過(guò)氧化[4]。小鼠胸腺、脾臟組織中脂質(zhì)過(guò)氧化代謝產(chǎn)物MDA含量持續(xù)增加也反映出活性氧在體內(nèi)的積累, 氧化與抗氧化平衡遭到破壞。龍靜等[5]、田娟等[6]通過(guò)對(duì)小鼠睪丸組織和腦組織的輻照實(shí)驗(yàn)也驗(yàn)證了這一結(jié)論。本實(shí)驗(yàn)還顯示，在部分取樣時(shí)間，高、低劑量率組間小鼠胸腺、脾臟組織中MDA、SOD含量存在顯著差異，提示高劑量率組小鼠胸腺、脾臟組織輻照后受損更嚴(yán)重。

本研究對(duì)于輻射治療中, 達(dá)到最大治療效果的同時(shí)應(yīng)如何最大限度地減少對(duì)患者的輻射損傷提供一定的實(shí)驗(yàn)依據(jù)，在臨床治療中或具有參考價(jià)值。

[1] 郭力生. 防原醫(yī)學(xué)[M]. 北京: 原子能出版社, 2007.

[2] 陳家佩, 毛秉智. 輻射血液學(xué)-基礎(chǔ)與臨床 [M]. 北京: 軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)出版社, 2001:13-14.

[3] 謝漪, 黨秉榮, 邴濤, 等. 不同劑量率X射線輻照對(duì)小鼠免疫系統(tǒng)的影響[J]. 航天醫(yī)學(xué)與醫(yī)學(xué)工程, 2006, 19(5):333-336.

[4] 孟威宏, 史國(guó)兵. 電離輻射損傷防護(hù)與中藥抗輻射研究[M]. 北京: 人民軍醫(yī)出版社, 2011:81-82.

[5] 龍靜, 張紅, 劉陽(yáng), 等.12C6+照射對(duì)小鼠睪丸組織脂質(zhì)過(guò)氧化、SOD活性及細(xì)胞周期的影響[J]. 核技術(shù), 2008, 31 (6):445-448.

[6] 田娟, 張?jiān)? 周春. 移動(dòng)電話電磁輻射對(duì)仔鼠腦組織SOD活力、MDA含量的影響[J]. 武漢大學(xué)學(xué)報(bào): 醫(yī)學(xué)版, 2006, 27(2):160-163.

Effects of X-ray Irradiation with Different Dose Rates on Peripheral Blood Cell and Immune Organs in Mouse

YU Chun-miao1, WANG He2, ZHAO Li-song3, MENG Dan1, GUO Xu3, YU Dong-hua4
(1. Pharmaceutical College, Heilongjiang University of Chinese Medicine, Harbin 150040, China; 2. Harbin Maternity and Child Health Care Hospital, Harbin 150040, China; 3. Department of Radiotherapy and Chemotherapy, the Fourth Affiliated Hospital of Harbin Medical University, Harbin 150040, China; 4. Institute of Traditional Chinese Medicine, Heilongjiang University of Chinese Medicine, Harbin 150040, China)

ObjectiveTo explore the effects of different irradiation dose rate of X-ray on mouse peripheral blood cells and immune organ in mouse.MethodsTotally 120 mice were randomly divided into 3 groups: the normal control group, low-dose rate irradiated group and high-dose rate irradiated group. The blood samples were taken respectively from mouse of each group at 24 h, 48 h, 96 h, 192 h after irradiation for detecting red blood cells (RBC), white blood cells (WBC), platelets (PLT) and hemoglobins (HGB), and the thymus glands and spleens were taken for calculating organ indexs anddetermining the content of superoxide dismutase (SOD) and malondialdehyde (MDA). Result The content of RBC, WBC, PLT and HGB in mice were decreased after the different radiation dosages of X-ray, but no significant difference was observed between the high-dose group and the low-dose group. At the same sampling time, a significant difference was observed on the thymus glands index and spleens index of the high-dose and low-dose mice compared with those of the normal control mice. There was a significant difference in the spleens index of the high-dose group and the low-dose group. The thymus glands index had a significant difference between the high-dose group and the low-dose group at the 24 h after irradiation. The contents of MDA were significantly increased, and the contents of SOD were significantly decreased in thymus glands and spleens of the high- and low-dose mice compared with the normal control mice. There was a significant difference in the content of MDA of thymus glands between the high- and low-dose mouse at the sampling time of 48 h and 96 h respectively, while the SOD was observed at the sampling time of 24 h, 48 h and 96 h respectively. There was a significant difference in the content of MDA of spleens between the high- and low-dose mice at sampling time of 24 h and 48 h respectively, while the SOD was observed at the sampling time of 24 h, 48 h and 192 h respectively.ConclusionNo significant difference was observed on the effect of high- and low-dose irradiation on the peripheral blood cell in mice. The high-dose irradiation had more influence than low-dose irradiation on the spleen index, while the thymus glands index was not affected by irradiation. The high-dose irradiation had more influence than the low-dose irradiation on the SOD and MDA of the thymus glands and spleens in mice.

Radiation dose rate; X-ray; Peripheral blood cell; Immune organs

Q95-33

A

1674-5817(2017)02-0140-04

10.3969/j.issn.1674-5817.2017.02.011

2016-11-26

黑龍江省教育廳科學(xué)技術(shù)研究面上項(xiàng)目 (12541745)

于純淼(1978-), 男, 博士, 副教授, 研究方向: 中藥保健食品研制與開(kāi)發(fā)。E-mail: yuchunmiao@163.com

于棟華(1979-), 女, 博士, 副研究員, 研究方向: 中藥藥性理論及藥效物質(zhì)基礎(chǔ)研究。E-mail: yudonghua1015@163.com