四種雌激素對放射性造血損傷防護效應的比較

張俊伶 路璐 李德冠 王月英

中國醫學科學院放射醫學研究所，天津市放射醫學與分子核醫學重點實驗室，天津300192

四種雌激素對放射性造血損傷防護效應的比較

張俊伶 路璐 李德冠 王月英

中國醫學科學院放射醫學研究所，天津市放射醫學與分子核醫學重點實驗室，天津300192

目的觀察四種雌激素對輻射引起的造血系統損傷的防護作用。方法實驗采用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連續腹腔內注射，1次/d，給藥劑量為6 mg/kg。第4天，經137Cs γ射線全身一次性照射，照射后9 d處死小鼠，檢測骨髓有核細胞（BMNC）計數、脾臟集落形成數目（CFU-S）、脾臟指數。結果各給藥組均對輻射引起的造血系統損傷有不同程度的保護作用，以DHEA保護作用最佳，EE2保護作用次之；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7.5、8.0、8.5 Gy照射后小鼠的BMNC、CFU-S數目和脾臟指數，差異有高度統計學意義（均P＜0.01）。結論4種雌激素對輻射引起的造血系統損傷均有保護作用，DHEA效果最好。

雌激素；輻射損傷；防護；造血系統

隨著國民經濟發展，核電站高速增加，臨床上放射性治療設備及介入診治手段應用增多，人類太空活動增加，核恐怖威脅持續存在，核事故及輻射暴露的可能性大大增加，輻射暴露后對人類危害巨大，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仍然是輻射研究領域迫切需要解決的問題［1-3］。雌激素是一類重要的輻射防護劑，對放射性造血損傷均有一定的防護作用，但不同的雌激素對放射性造血損傷的防護效應也存在差異，17aα-D-高炔雌二醇-3-乙酯（DHEA）是一種新型的雌激素衍生物，動物實驗證明其雌激素活力僅為炔雌醇的萬分之一［4］，本實驗選用幾種輻射防護藥，比較它們對放射損傷的防治效果，為輻射損傷防護藥物更深入的研究奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 實驗動物ICR小鼠，雄性，體重22～24 g，由北京維通利華實驗動物中心提供，合格證號：SCXK（京）2012-0001。

1.1.2 試劑DHEA由中國醫學科學院放射醫學研究所合成；炔雌醇（EE2）由四川省放射衛生防護所提供；炔雌三醇（EE3）、雌三醇（E3）均由軍事醫學科學院提供。

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

實驗采用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腹腔注射給藥3 d，給藥濃度為6 mg/kg，對照組和照射組給予同體積的溶劑茶油。第4天按照各組設計的照射劑量使用137Cs γ射線一次性全身照射，照射后第9天檢測各項觀察指標。

1.3 觀察指標

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

1.4 統計學方法

采用GraphPad Prism5軟件對數據進行處理，計量資料以均數±標準差表示，多組間的均數比較采用單因素方差分析，以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 四種雌激素對7.5 Gy照射后小鼠造血功能的影響

與對照組比較，接受7.5 Gy137Cs γ射線照射后的照射組小鼠BMNC數目及脾臟指數均明顯降低，CFU-S數目增加；照射+DHEA組的BMNC數目、造血干細胞（CFU-S）數目、脾臟指數均明顯增加，與照射組、照射+EE3組、照射+E3組、照射+EE2組比較，差異均有高度統計學意義（P＜0.01）；照射+EE2組小鼠BMNC數目和CFU-S數目增加，與照射組、照射+EE3組、照射+E3組比較，差異均有高度統計學意義（P＜0.01）；照射+EE3組、照射+E3組小鼠的CFU-S數目增加，與照射組比較，差異均有高度統計學意義（P＜0.01）。見表1。

表1 四種雌激素對接受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：骨髓有核細胞；CFU-S：脾臟集落形成數目

組別只數BMNC（×106）/股骨CFU-S（個/脾）脾臟指數（mg/g）對照組照射組照射+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8.0 Gy照射后小鼠造血功能的影響

與對照組比較，8.0 Gy照射組小鼠BMNC數目、脾臟指數明顯降低，CFU-S數目增加；照射+DHEA組的BMNC數目、CFU-S數目明顯增加，與照射組、照射+EE3組、照射+E3組、照射+EE2組比較，差異均有高度統計學意義（P＜0.01）；照射+EE2組小鼠BMNC數目增加，與照射組、照射+EE3組、照射+E3組比較，差異均有高度統計學意義（P＜0.01），CFU-S數目增加，與照射組比較差異有高度統計學意義（P＜0.01）；照射+EE3組、照射+E3組CFU-S數目增加，與照射組比較差異均有高度統計學意義（P＜0.01）。見表2。

表2 四種雌激素對接受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：骨髓有核細胞；CFU-S：脾臟集落形成數目

組別只數BMNC（×106）/股骨CFU-S（個/脾）脾臟指數（mg/g）對照組照射組照射+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8.5 Gy照射后小鼠造血功能的影響

與對照組比較，8.5 Gy照射組小鼠BMNC數目、脾臟指數明顯降低，CFU-S數目增加；照射+DHEA組的BMNC數目、CFU-S數目均明顯增加，與照射組、照射+EE3組、照射+E3組、照射+EE2組比較，差異均有高度統計學意義（P＜0.01）；照射+EE2組小鼠BMNC數目增加，與照射組、照射+EE3組、照射+E3組比較差異均有高度統計學意義（P＜0.01），CFU-S數目增加，與照射組比較差異有高度統計學意義（P＜0.01）；與照射組，照射+EE3組、照射+E3組BMNC數目增加，CFU-S數目增加，差異均有高度統計學意義（P＜0.01）。見表3。

表3 四種雌激素接對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：骨髓有核細胞；CFU-S：脾臟集落形成數目

組別只數BMNC（×106）/股骨CFU-S（個/脾）脾臟指數（mg/g）對照組照射組照射+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

由于造血系統具有較高的輻射敏感性，盡量減輕射線對造血細胞的損傷和加快造血損傷后的恢復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劑，白色粉末，無味，且雌激素活力低，以往藥效學實驗已經證實：DHEA能顯著提高受照射小鼠30 d存活率，具有提升白細胞作用，抗腫瘤生長及合用放、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作用比較尚無研究。因此本研究選用常用于輻射防護的幾種雌激素進行比較。

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損傷更加嚴重，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放射線損傷的防護作用。研究結果顯示，小鼠在接受7.5、8.0、8.5 Gy全身照射后，骨髓BMNC數目隨照射劑量增加而下降，CFU-S的數量隨照射劑量增加而增加，脾臟指數在接受放射線照射后下降。骨髓有核細胞數目的變化能夠初步反映造血系統受損傷和恢復的情況［15］，隨照射劑量增加骨髓BMNC數目減少，提示接受放射線照射劑量越大，造血系統受損傷越嚴重。脾臟是高等動物胚胎時期一個重要造血器官。成年個體造血功能大部由骨髓承擔，但小鼠受到放射線照射后，脾臟將起補償作用，恢復造血功能，稱為髓外造血。CFU-S是脾臟集落形成數目，是機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數目有所上升，提示隨著骨髓損傷嚴重程度增加，機體應激性代償反應更加強烈。此外，CFU-S代表一類多向性的造血干細胞群，是促進造血恢復的主要成分，具有自我更新和向骨髓紅系、粒系和巨核細胞分化的能力，因此CFU-S也是機體造血組織恢復能力的一種表現［16］。脾臟指數是指每克體重臟器的重量，其高低取決于淋巴細胞增殖的程度，可以粗略反映受到照射后小鼠免疫功能的強弱。與未照射組比較，小鼠在受到照射后脾臟指數下降，說明電離輻射引起小鼠免疫功能的下降。

DHEA、EE3、E3、EE2四種雌激素預防用藥能夠明顯改善小鼠經7.5、8.0、8.5 Gy照射后的骨髓BMNC數目、CFU-S的數量和脾臟指數，說明預防性應用雌激素類藥物能夠對電離輻射引起的造血系統損傷起到一定的防護作用。比較這四種雌激素的藥效發現，DHEA能夠有效地提高經7.5 Gy照射后小鼠的骨髓BMNC數目、CFU-S的數量和脾臟指數，并且效果優越于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數目、CFU-S的數量，對小鼠脾臟指數無影響，說明隨著損傷程度的增加，DHEA對小鼠免疫功能損傷的防護作用不明顯。觀察EE3、E3、EE2這3種雌激素的藥效發現，這3種雌激素或是對經7.5 Gy照射后小鼠脾臟指數無影響，或是隨照射劑量增加不能改善受照后小鼠骨髓BMNC數目或CFU-S的數量，提示這3種雌激素可能對嚴重的放射性造血損傷防護作用沒有DHEA明顯。因此本實驗提示，DHEA可以有效地減輕電離輻射引起的造血系統損傷，效果優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劑的優勢與可能性。

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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）

國家自然科學基金青年項目（編號81402633）；協和青年基金和中央高校基本科研業務費專項資金資助項目（編號33320140033）。

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

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