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)藥大學藥學院， 哈爾濱150040；2. 哈爾濱醫(yī)科大學附屬第四醫(yī)院放化療科， 哈爾濱150040；3. 黑龍江中醫(yī)藥大學中醫(yī)藥研究院， 哈爾濱150040)

隨著核技術在工農(nóng)業(yè)、醫(yī)學生命科學等方面應用的迅速發(fā)展，加之信息產(chǎn)業(yè)技術的突飛猛進，人群接受長時期、低劑量電離輻射的危害已越來越嚴重。越來越多地接觸放射物質(zhì)和輻射源，可導致機體出現(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、外周血白細胞下降以及免疫功能降低等方面[1-4]。輻射已嚴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，損傷淋巴細胞的質(zhì)量，最終導致機體免疫功能明顯降低。脾臟是機體最大的免疫器官，含大量淋巴細胞，具有很高的輻射敏感性； 胸腺為中樞免疫器官，也是T 細胞發(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效應的規(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。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的物質(zhì)基礎。產(chǎn)生電離輻射生物學效應的最基本的原因是由于放射線與物質(zhì)的相互作用導致的生物分子的電離激發(fā)的直接作用以及由此而產(chǎn)生的自由基導致的繼發(fā)作用[9]。而對于輻射引起的組織細胞的損傷，生物機體具有完善的防御體系， 有一系列的修復體系。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]。當機體細胞受到自由基攻擊時，細胞內(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； 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)照射后胸腺細胞、脾臟細胞均出現(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系。但隨著輻照后取樣時間延長，細胞損傷開始進行自我修復，細胞數(shù)量增加， 體積增大，同時表現(xiàn)出低劑量輻照開始恢復時間較高劑量輻照開始恢復時間早且不同組織恢復時間不同的規(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。

當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，當損傷因素解除，機體在短時間內(nèi)會恢復正常。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。不同組織重量恢復時間，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，SOD 活性呈負相關。