不同劑量X 射線全身照射對小鼠部分免疫器官的影響

于純淼， 付佳琪， 趙力松， 國立東， 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. 哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第四醫(yī)院放化療科， 哈爾濱150040；3. 黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)中醫(yī)藥研究院， 哈爾濱150040)

隨著核技術(shù)在工農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)生命科學(xué)等方面應(yīng)用的迅速發(fā)展，加之信息產(chǎn)業(yè)技術(shù)的突飛猛進，人群接受長時期、低劑量電離輻射的危害已越來越嚴(yán)重。越來越多地接觸放射物質(zhì)和輻射源，可導(dǎo)致機體出現(xiàn)各種電離輻射損傷，主要包括骨髓抑制、造血組織功能障礙、外周血白細(xì)胞下降以及免疫功能降低等方面[1-4]。輻射已嚴(yán)重危害著人類的健康，輻射的危害已不容忽視。

免疫系統(tǒng)對電離輻射極度敏感，輻射損傷機體免疫系統(tǒng)的器官、組織，損傷淋巴細(xì)胞的質(zhì)量，最終導(dǎo)致機體免疫功能明顯降低。脾臟是機體最大的免疫器官，含大量淋巴細(xì)胞，具有很高的輻射敏感性； 胸腺為中樞免疫器官，也是T 細(xì)胞發(fā)育、分化、成熟的重要場所，在免疫系統(tǒng)中發(fā)揮重要的作用[5-8]。本實驗觀察了不同劑量X 射線輻射后，對小鼠免疫器官胸腺、脾臟的影響，探討免疫器官對X 射線輻射的放射生物學(xué)效應(yīng)的規(guī)律，期望可以為急性電離輻射損傷動物模型的建立、輻射防護及劑量研究提供實驗依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實驗動物

清潔級BALB/c 小鼠192 只，雌雄各半，6～8 周齡，體質(zhì)量(20±2) g，由黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)藥物安全性評價中心提供[SCXK(黑)2013-012]。小鼠飼養(yǎng)于動物屏障環(huán)境 [SYXK(黑)2013-012]，適應(yīng)環(huán)境一周后開始試驗。

1.2 試藥、試劑與儀器

氯化鈉注射液購自哈爾濱三精艾富西藥業(yè)； 冰乙酸購自山東佰仟化工有限公司； 總超氧化物歧化酶(T-SOD)測試盒、丙二醛(MDA)測試盒、考馬斯亮藍(lán)蛋白測定試劑盒均購自南京建成生物工程研究所產(chǎn)品。

CLINAC21EX型醫(yī)用電子直線加速器購自美國瓦里安醫(yī)療系統(tǒng)公司； AG135 型電子分析天平購自梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司； DK-98-1 型電熱恒溫水浴鍋購自天津市泰斯特儀器有限公司；SP-752型紫外可見分光光度計購自上海光譜儀器有限公司； TGL-16G 型高速臺式離心機購自上海安亭科學(xué)儀器廠； XH-D型漩渦混勻器購自上海比朗儀器制造有限公司； 3-5N 型低速離心機購自湖南恒諾儀器設(shè)備有限公司。

1.3 照射條件

X 射線照射， 源皮距100 cm， 劑量率2.0 Gy/min，將各組小鼠分別裝入狹小塑料盒中限制其運動，放置于治療床上，將準(zhǔn)直器調(diào)整與塑料盒尺寸相同，一次全身照射。

1.4 方法

192 只小鼠隨機分為6 組，雌雄各半： 正常對照組和單次照射2.0 Gy 組、3.0 Gy 組、4.0 Gy 組、5.0 Gy 組及6.0 Gy 組。分別于照射后24 h、48 h、96 h、192 h 每組(包括對照組)取8 只小鼠頸椎脫臼法處死后取胸腺和脾臟，用濾紙吸干殘血后，稱重(mg)，用以計算胸腺指數(shù)和脾臟指數(shù)[器官重(mg)/體質(zhì)量(g)×10]。取一部分做組織勻漿，測定勻漿中的SOD 和MDA 含量。

1.5 統(tǒng)計學(xué)處理

所測數(shù)據(jù)以x-± s 表示， 采用SPSS19.0 統(tǒng)計軟件進行統(tǒng)計處理分析， 組間比較采用t 檢驗。P＜0.05 為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 輻射對小鼠胸腺和脾臟指數(shù)的影響

如表1 所示，在相同取樣時間，各劑量組小鼠輻照后胸腺、脾臟指數(shù)與對照組比較均顯著降低，且指數(shù)降低程度與輻照劑量呈正相關(guān)。相同輻照劑量，不同取樣時間，各組小鼠胸腺、脾臟指數(shù)均呈現(xiàn)先降低后升高趨勢。

2.2 輻射對小鼠胸腺、脾臟組織MDA 的影響

如表2 所示，在相同取樣時間，各劑量組小鼠輻照后胸腺、脾臟中MDA 含量與對照組比較均顯著升高，相同輻照劑量，各組小鼠胸腺中MDA含量隨取樣時間延長呈升高趨勢，各組小鼠脾臟中MDA 含量呈先升高后降低趨勢。

2.3 輻射對小鼠胸腺、脾臟組織SOD 的影響

如表3所示， 在相同取樣時間， 各劑量組小鼠輻照后胸腺、脾臟中SOD 含量與對照組比較均顯著降低， 相同輻照劑量， 各組小鼠胸腺中SOD 含量隨取樣時間延長呈先升高后降低趨勢； 輻照2.0 Gy、3.0 Gy、4.0 Gy 組小鼠脾臟中SOD 含量隨取樣時間延長呈升高趨勢， 輻照5.0 Gy、6.0 Gy 組小鼠脾臟中SOD 含量隨取樣時間延長呈先升高后降低趨勢。

表1 輻照后小鼠胸腺、脾臟指數(shù)的變化

表2 輻照對小鼠胸腺、脾臟組織MDA 的影響 nmol/mg 蛋白

表3 輻照對小鼠胸腺、脾臟組織SOD 的影響 U/mg 蛋白

3 討論

生物分子損傷是一切輻射生物效應(yīng)的物質(zhì)基礎(chǔ)。產(chǎn)生電離輻射生物學(xué)效應(yīng)的最基本的原因是由于放射線與物質(zhì)的相互作用導(dǎo)致的生物分子的電離激發(fā)的直接作用以及由此而產(chǎn)生的自由基導(dǎo)致的繼發(fā)作用[9]。而對于輻射引起的組織細(xì)胞的損傷，生物機體具有完善的防御體系， 有一系列的修復(fù)體系。如SOD 作為抗氧化酶可清除體內(nèi)的自由基，從而在一定程度上使生物分子和細(xì)胞免受損傷，消除其對機體的損害， 具有抗衰老、提高機體免疫力作用，其活性高低可反映機體抵抗自由基的能力[10]。當(dāng)機體細(xì)胞受到自由基攻擊時，細(xì)胞內(nèi)的脂質(zhì)過氧化物會大量降解產(chǎn)生MDA，所以其含量變化可反映機體脂質(zhì)過氧化水平，從而進一步反映細(xì)胞受自由基攻擊的程度。

本實驗以小鼠胸腺、脾臟為研究對象， 觀察了不同劑量X 射線照射下，不同時間組織中SOD 和MDA 的變化情況。結(jié)果表明， 取樣時間相同， 各劑量組小鼠胸腺、脾臟指數(shù)與對照組比較均顯著降低， 且指數(shù)降低程度與輻照劑量呈正相關(guān)； 相同輻照劑量， 不同取樣時間，各組小鼠胸腺、脾臟指數(shù)均呈現(xiàn)先降低后升高趨勢。因二者均為電離輻射敏感器官， 經(jīng)照射后胸腺細(xì)胞、脾臟細(xì)胞均出現(xiàn)不同程度的凋亡， 胸腺小體和脾小體縮小或完全消失，體積明顯縮小， 變化程度與輻照劑量有直接關(guān)系。但隨著輻照后取樣時間延長，細(xì)胞損傷開始進行自我修復(fù)，細(xì)胞數(shù)量增加， 體積增大，同時表現(xiàn)出低劑量輻照開始恢復(fù)時間較高劑量輻照開始恢復(fù)時間早且不同組織恢復(fù)時間不同的規(guī)律，表明在輻照范圍(2.0～6.0 Gy)條件下高劑量輻照的損傷強度較低劑量輻照高， 但在輻照后一定時間均可發(fā)生自我修復(fù)。

當(dāng)機體處于低劑量的電離輻射時，因生物體具有完善的防御機制，會產(chǎn)生了大量相關(guān)的酶類保護組織免受自由基攻擊，SO D 活力升高，所以MDA 含量會維持在一個相對較低的水平，當(dāng)損傷因素解除，機體在短時間內(nèi)會恢復(fù)正常。隨輻射劑量增大，機體抗氧化機制受到破壞，隨著自由基的不斷增多，SOD 被大量消耗，細(xì)胞被無法清除的自由基攻擊，大量脂質(zhì)過氧化物降解， MDA含量增加。這可能是脾臟、胸腺組織中MDA 含量經(jīng)不同劑量X 射線照射后變化的原因，而 MDA含量也會隨著SOD 活性的降低而升高。

綜述所述，在所觀察照射劑量和測定時間內(nèi)，X射線對小鼠免疫器官的影響與輻照劑量正相關(guān)。不同組織重量恢復(fù)時間，低劑量輻照先于高劑量輻照。MDA 含量與輻照劑量、輻照取樣時間呈正相關(guān)，SOD 活性呈負(fù)相關(guān)。