不同輻照劑量率X射線對小鼠外周血細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. 黑龍江中醫藥大學藥學院, 哈爾濱150040; 2. 哈爾濱市婦幼保健院, 哈爾濱150040; 3. 哈爾濱醫科大學附屬第四醫院放化療科, 哈爾濱150040; 4. 黑龍江中醫藥大學中醫藥研究院, 哈爾濱150040)

不同輻照劑量率X射線對小鼠外周血細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. 黑龍江中醫藥大學藥學院, 哈爾濱150040; 2. 哈爾濱市婦幼保健院, 哈爾濱150040; 3. 哈爾濱醫科大學附屬第四醫院放化療科, 哈爾濱150040; 4. 黑龍江中醫藥大學中醫藥研究院, 哈爾濱150040)

目的 探討不同輻照劑量率X射線對小鼠外周血細胞及免疫器官的影響。方法 120只小鼠隨機分為正常對照組、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定紅細胞計數(RBC)、白細胞計數(WBC)、血小板數(PLT)和血紅蛋白(HGB)含量，然后處死小鼠取胸腺和脾臟稱重，計算胸腺指數和脾臟指數。另取一部分做組織勻漿，測定勻漿中的超氧化物歧化酶(SOD)和丙二醛(MDA)含量。結果 不同劑量率X射線照射均會造成小鼠外周血細胞中RBC、WBC、PLT和HGB的降低，高、低劑量率組間無顯著差異。在相同取樣時間，高、低劑量率組小鼠胸腺、脾臟指數與對照組比較均差異顯著，高、低劑量率組間脾臟指數差異顯著，在取樣時間24 h，高、低劑量率組間胸腺指數差異顯著。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的含量在取樣時間48 h、96 h差異顯著，SOD的含量在取樣時間24 h、48 h、96 h差異顯著; 脾臟組織勻漿中MDA的含量在取樣時間24 h、48h差異顯著，SOD的含量在取樣時間24 h、48 h、192 h差異顯著。 結論 高、低劑量率輻照對小鼠外周血細胞數量的影響無顯著差異; 高劑量率輻照對小鼠脾臟指數的影響較低劑量率大，對胸腺指數的影響無顯著差異；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; 外周血細胞; 免疫器官

現代社會癌癥發病率逐年增高，而目前的臨床治療方法中，對于不能手術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，最終將導致正常細胞發生凋亡。放射治療患者也會產生惡心、食欲不振等急性輻射綜合征。降低了臨床治療效果的同時，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、雷達兵、核設施工作人員等由于工作的需要同樣也時刻受到輻射誘導的傷害。因此，加強輻射防護, 預防或減輕放射病已成為當今亟待解決的重要課題[1]。

本實驗觀察相同輻照劑量、不同輻射劑量率的X射線單次照射對小鼠外周血細胞, 脾臟和胸腺指數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。期望可以為減少對放射治療癌癥患者機體免疫系統的影響提供一定實驗依據。

1 材料與方法

1.1 動物

清潔級 BALB/c小鼠120只, 雌雄各半, 體質量20±2 g, 黑龍江中醫藥大學藥物安全評價中心提供[SCXK(黑)2013-004]; 動物實驗在小鼠于屏障環境動物室內標準條件下飼養[SYXK(黑)2013-012]，適應環境1周后開始試驗。

1.2 試藥、試劑與儀器

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

XT-2000iv全自動五分類血液分析儀，日本Sysmex公司；YP1201N電子天平，上海精密科學儀器有限公司；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數顯恒溫水浴鍋，上海躍進醫療器械廠; SP-752紫外可見分光光度計，上海光譜；美國VARIAN醫用電子直線加速器CLINAC21EX(哈爾濱醫科大學附屬第四醫院放療科提供); TGL-16G型飛鴿牌高速臺式離心機，上海安亭科學儀器廠; MS3 digitel型漩渦混勻器，德國 IKA公司; SC-3160型低速離心機，安徽中科中佳科學儀器有限公司。

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只小鼠隨機分為3組：正常對照組、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(包括對照組)取10只小鼠摘眼球取血用于測定紅細胞計數(RBC)、白細胞計數(WBC)、血小板數(PLT)和血紅蛋白(HGB)含量，然后處死動物取胸腺和脾臟稱重，計算胸腺指數和脾臟指數。取部分胸腺和脾臟做組織勻漿，測定SOD和MDA含量。

1.5 統計學處理

2 結果

2.1 對小鼠外周血細胞的影響

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

表 1 不同劑量率X射線輻照對小鼠外周血細胞RBC、WBC、PLT和HGB的影響

2.2 小鼠胸腺和脾臟指數的變化

如表2所示，在相同取樣時間，高、低劑量率組小鼠胸腺、脾臟指數與對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均差異顯著(P＜0.05); 在取樣時間24 h，高、低劑量率組間小鼠胸腺指數差異顯著。在不同取樣時間，隨輻射時間延長，高、低劑量率組胸腺和脾臟指數均呈現先降低后升高趨勢。

表 2 不同劑量率X射線照射后小鼠胸腺和脾臟指數的變化

2.3 對小鼠胸腺、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的含量在取樣時間48 h、96 h、192 h差異顯著, SOD的含量在取樣時間24 h、48 h、96 h差異顯著; 脾臟組織勻漿中MDA的含量在取樣時間24 h、48 h差異顯著, SOD的含量在取樣時間24 h、48 h、192 h差異顯著。在不同取樣時間, 隨時間延長, 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, SOD含量呈先降低后升高趨勢。

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

3 討論

機體受到輻射作用后, 會對造血功能產生影響,使血細胞的增殖、分裂下降, 血細胞來源減少, 可引起外周血象不同程度的變化，但由于各類血細胞的壽命不同，它們的變化是有差別的[2]。此外, 機體受到輻照后，由于電離輻射的間接作用所產生大量的自由基的性質十分活潑，能引發多種化學反應，電離輻射通過自由基的間接作用造成的放射損傷，在放射損傷的發病機理上也占有重要地位。

本實驗以小鼠外周血細胞、胸腺和脾臟為研究對象，觀察了不同輻照劑量率X射線對其影響。結果表明，不同劑量率X射線照射均會造成小鼠外周血細胞中RBC、WBC、PLT和HGB數量的降低，高、低劑量率組間無顯著差異。原因可能是由于輻照對外周血細胞的作用不明顯，實驗中所采用的相同輻照劑量，不同劑量率照射對造血細胞增殖能力均造成破壞或抑制，但高、低劑量率影響無顯著區別。

不同劑量率照射條件下，高、低劑量率組小鼠胸腺、脾臟指數與對照組比較均差異顯著。小鼠胸腺指數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，胸腺淋巴細胞在高劑量率照射下細胞凋亡率更高，與謝漪等[3]實驗結果相同。脾臟中的淋巴組織對射線的損傷非常敏感，輻照后淋巴細胞大量凋亡，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間內具有初期損傷嚴重，后期恢復快的特點，這一現象發生的機理尚不十分清楚，有待于進一步研究。

應用不同劑量率X射線對小鼠進行輻照后，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。·O2-通過由鐵離子介導的氧自由基轉換反應進一步生成·OH, 從而直接或間接的導致DNA損傷、脂肪酸過氧化[4]。小鼠胸腺、脾臟組織中脂質過氧化代謝產物MDA含量持續增加也反映出活性氧在體內的積累, 氧化與抗氧化平衡遭到破壞。龍靜等[5]、田娟等[6]通過對小鼠睪丸組織和腦組織的輻照實驗也驗證了這一結論。本實驗還顯示，在部分取樣時間，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重。

本研究對于輻射治療中, 達到最大治療效果的同時應如何最大限度地減少對患者的輻射損傷提供一定的實驗依據，在臨床治療中或具有參考價值。

[1] 郭力生. 防原醫學[M]. 北京: 原子能出版社, 2007.

[2] 陳家佩, 毛秉智. 輻射血液學-基礎與臨床 [M]. 北京: 軍事醫學科學出版社, 2001:13-14.

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

[4] 孟威宏, 史國兵. 電離輻射損傷防護與中藥抗輻射研究[M]. 北京: 人民軍醫出版社, 2011:81-82.

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

[6] 田娟, 張元珍, 周春. 移動電話電磁輻射對仔鼠腦組織SOD活力、MDA含量的影響[J]. 武漢大學學報: 醫學版, 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技術研究面上項目 (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發。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基礎研究。E-mail: yudonghua1015@163.com