四种雌激素对放射性造血损伤防护效应的比较

张俊伶 路璐 李德冠 王月英

中国医学科学院放射医学研究所，天津市放射医学与分子核医学重点实验室，天津300192

四种雌激素对放射性造血损伤防护效应的比较

张俊伶 路璐 李德冠 王月英

中国医学科学院放射医学研究所，天津市放射医学与分子核医学重点实验室，天津300192

目的观察四种雌激素对辐射引起的造血系统损伤的防护作用。方法实验采用3种照射剂量：7.5、8.0、8.5 Gy，每种照射剂量下分为6组：对照组，照射组，照射+17aα-D-高炔雌二醇-3-乙酯（DHEA）组、照射+炔雌醇（EE2）组，照射+炔雌三醇（EE3）组，照射+雌三醇（E3）组。给药方式为照射前3 d连续腹腔内注射，1次/d，给药剂量为6 mg/kg。第4天，经137Cs γ射线全身一次性照射，照射后9 d处死小鼠，检测骨髓有核细胞（BMNC）计数、脾脏集落形成数目（CFU-S）、脾脏指数。结果各给药组均对辐射引起的造血系统损伤有不同程度的保护作用，以DHEA保护作用最佳，EE2保护作用次之；与照射组、照射+EE3组、照射+E3组、照射+EE2组比较，照射+DHEA组能够明显提高经7.5、8.0、8.5 Gy照射后小鼠的BMNC、CFU-S数目和脾脏指数，差异有高度统计学意义（均P＜0.01）。结论4种雌激素对辐射引起的造血系统损伤均有保护作用，DHEA效果最好。

雌激素；辐射损伤；防护；造血系统

随着国民经济发展，核电站高速增加，临床上放射性治疗设备及介入诊治手段应用增多，人类太空活动增加，核恐怖威胁持续存在，核事故及辐射暴露的可能性大大增加，辐射暴露后对人类危害巨大，缺乏有效的治疗手段，因此临床用于辐射损伤救治的有效药物尤其是治疗性药物的研发仍然是辐射研究领域迫切需要解决的问题［1-3］。雌激素是一类重要的辐射防护剂，对放射性造血损伤均有一定的防护作用，但不同的雌激素对放射性造血损伤的防护效应也存在差异，17aα-D-高炔雌二醇-3-乙酯（DHEA）是一种新型的雌激素衍生物，动物实验证明其雌激素活力仅为炔雌醇的万分之一［4］，本实验选用几种辐射防护药，比较它们对放射损伤的防治效果，为辐射损伤防护药物更深入的研究奠定基础。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 实验动物ICR小鼠，雄性，体重22～24 g，由北京维通利华实验动物中心提供，合格证号：SCXK（京）2012-0001。

1.1.2 试剂DHEA由中国医学科学院放射医学研究所合成；炔雌醇（EE2）由四川省放射卫生防护所提供；炔雌三醇（EE3）、雌三醇（E3）均由军事医学科学院提供。

1.1.3 仪器137Cs γ射线照射源，加拿大原子能有限公司。

1.2 方法

实验采用3种照射剂量：7.5、8.0、8.5 Gy；每种照射剂量下分为6组：对照组，照射组，照射+DHEA组、照射+EE3组、照射+E3组、照射+EE2组。按照处理方式所有分组情况如下：对照组、7.5 Gy照射组、7.5 Gy照射+DHEA组，7.5 Gy照射+EE2组，7.5 Gy照射+EE3组，7.5 Gy照射+E3组；8.0 Gy照射组、8.0 Gy照射+ DHEA组、8.0 Gy照射+EE3组、8.0 Gy照射+E3组、8.0 Gy照射+EE2组；8.5 Gy照射组、8.5 Gy照射+DHEA组、8.5 Gy照射+EE3组、8.5 Gy照射+E3组、8.5 Gy照射+ EE2组。每组10只小鼠。给药方式为照射前连续腹腔注射给药3 d，给药浓度为6 mg/kg，对照组和照射组给予同体积的溶剂茶油。第4天按照各组设计的照射剂量使用137Cs γ射线一次性全身照射，照射后第9天检测各项观察指标。

1.3 观察指标

骨髓有核细胞数（BMNC）检测：取小鼠一侧股骨，用PBS缓冲盐溶液冲洗骨髓腔，收集骨髓细胞制成悬液，测定骨髓有核细胞数［5-6］；脾脏集落形成数目（CFU-S）检测：将脾脏放入Bouin液内固定，6 h后取出计脾表面造血灶；脾脏指数：取出小鼠脾脏，称重，按公式：脾脏重量（mg）/体重（g）计算脾指数［7］。

1.4 统计学方法

采用GraphPad Prism5软件对数据进行处理，计量资料以均数±标准差表示，多组间的均数比较采用单因素方差分析，以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 四种雌激素对7.5 Gy照射后小鼠造血功能的影响

与对照组比较，接受7.5 Gy137Cs γ射线照射后的照射组小鼠BMNC数目及脾脏指数均明显降低，CFU-S数目增加；照射+DHEA组的BMNC数目、造血干细胞（CFU-S）数目、脾脏指数均明显增加，与照射组、照射+EE3组、照射+E3组、照射+EE2组比较，差异均有高度统计学意义（P＜0.01）；照射+EE2组小鼠BMNC数目和CFU-S数目增加，与照射组、照射+EE3组、照射+E3组比较，差异均有高度统计学意义（P＜0.01）；照射+EE3组、照射+E3组小鼠的CFU-S数目增加，与照射组比较，差异均有高度统计学意义（P＜0.01）。见表1。

表1 四种雌激素对接受7.5 Gy照射小鼠造血功能的影响

注：与照射组比较，*P＜0.01；与照射+EE3组比较，▲P＜0.01；与照射+E3组比较，**P＜0.01；与照射+EE2组比较，▲▲P＜0.01；BMNC：骨髓有核细胞；CFU-S：脾脏集落形成数目

组别只数BMNC（×106）/股骨CFU-S（个/脾）脾脏指数（mg/g）对照组照射组照射+DHEA组照射+EE3组照射+E3组照射+EE2组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 四种雌激素对8.0 Gy照射后小鼠造血功能的影响

与对照组比较，8.0 Gy照射组小鼠BMNC数目、脾脏指数明显降低，CFU-S数目增加；照射+DHEA组的BMNC数目、CFU-S数目明显增加，与照射组、照射+EE3组、照射+E3组、照射+EE2组比较，差异均有高度统计学意义（P＜0.01）；照射+EE2组小鼠BMNC数目增加，与照射组、照射+EE3组、照射+E3组比较，差异均有高度统计学意义（P＜0.01），CFU-S数目增加，与照射组比较差异有高度统计学意义（P＜0.01）；照射+EE3组、照射+E3组CFU-S数目增加，与照射组比较差异均有高度统计学意义（P＜0.01）。见表2。

表2 四种雌激素对接受8.0 Gy照射小鼠造血功能的影响

注：与照射组比较，*P＜0.01；与照射+EE3组比较，▲P＜0.01；与照射+E3组比较，**P＜0.01；与照射+EE2组比较，#P＜0.01；BMNC：骨髓有核细胞；CFU-S：脾脏集落形成数目

组别只数BMNC（×106）/股骨CFU-S（个/脾）脾脏指数（mg/g）对照组照射组照射+DHEA组照射+EE3组照射+E3组照射+EE2组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 四种雌激素对8.5 Gy照射后小鼠造血功能的影响

与对照组比较，8.5 Gy照射组小鼠BMNC数目、脾脏指数明显降低，CFU-S数目增加；照射+DHEA组的BMNC数目、CFU-S数目均明显增加，与照射组、照射+EE3组、照射+E3组、照射+EE2组比较，差异均有高度统计学意义（P＜0.01）；照射+EE2组小鼠BMNC数目增加，与照射组、照射+EE3组、照射+E3组比较差异均有高度统计学意义（P＜0.01），CFU-S数目增加，与照射组比较差异有高度统计学意义（P＜0.01）；与照射组，照射+EE3组、照射+E3组BMNC数目增加，CFU-S数目增加，差异均有高度统计学意义（P＜0.01）。见表3。

表3 四种雌激素接对8.5 Gy照射小鼠造血功能的影响

注：与照射组比较，*P＜0.01；与照射+EE3组比较，▲P＜0.01；与照射+E3组比较，**P＜0.01；与照射+EE2组比较，▲▲P＜0.01；BMNC：骨髓有核细胞；CFU-S：脾脏集落形成数目

组别只数BMNC（×106）/股骨CFU-S（个/脾）脾脏指数（mg/g）对照组照射组照射+DHEA组照射+EE3组照射+E3组照射+EE2组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 讨论

由于造血系统具有较高的辐射敏感性，尽量减轻射线对造血细胞的损伤和加快造血损伤后的恢复是放射性造血损伤防治药物研究的重要方面［8］，研究证明，雌激素类药物对急性放射病具有良好的防治作用，但这类药普遍具有较大的副作用［9-12］。DHEA是本单位合成的一种新型雌激素类辐射防护剂，白色粉末，无味，且雌激素活力低，以往药效学实验已经证实：DHEA能显著提高受照射小鼠30 d存活率，具有提升白细胞作用，抗肿瘤生长及合用放、化疗具有抑瘤增效作用［13-14］，但是与其他雌激素类药物的辐射防护作用比较尚无研究。因此本研究选用常用于辐射防护的几种雌激素进行比较。

大剂量电离辐射引起重度骨髓损伤，且随照射剂量增加骨髓造血系统损伤更加严重，受损伤后的救治难度加大。因此本研究选取7.5、8.0、8.5 Gy 3种照射剂量，观察四种雌激素在不同剂量的放射线照射后对放射线损伤的防护作用。研究结果显示，小鼠在接受7.5、8.0、8.5 Gy全身照射后，骨髓BMNC数目随照射剂量增加而下降，CFU-S的数量随照射剂量增加而增加，脾脏指数在接受放射线照射后下降。骨髓有核细胞数目的变化能够初步反映造血系统受损伤和恢复的情况［15］，随照射剂量增加骨髓BMNC数目减少，提示接受放射线照射剂量越大，造血系统受损伤越严重。脾脏是高等动物胚胎时期一个重要造血器官。成年个体造血功能大部由骨髓承担，但小鼠受到放射线照射后，脾脏将起补偿作用，恢复造血功能，称为髓外造血。CFU-S是脾脏集落形成数目，是机体在受到放射线照射后代偿造血的一种形式。随照射剂量增加CFU-S数目有所上升，提示随着骨髓损伤严重程度增加，机体应激性代偿反应更加强烈。此外，CFU-S代表一类多向性的造血干细胞群，是促进造血恢复的主要成分，具有自我更新和向骨髓红系、粒系和巨核细胞分化的能力，因此CFU-S也是机体造血组织恢复能力的一种表现［16］。脾脏指数是指每克体重脏器的重量，其高低取决于淋巴细胞增殖的程度，可以粗略反映受到照射后小鼠免疫功能的强弱。与未照射组比较，小鼠在受到照射后脾脏指数下降，说明电离辐射引起小鼠免疫功能的下降。

DHEA、EE3、E3、EE2四种雌激素预防用药能够明显改善小鼠经7.5、8.0、8.5 Gy照射后的骨髓BMNC数目、CFU-S的数量和脾脏指数，说明预防性应用雌激素类药物能够对电离辐射引起的造血系统损伤起到一定的防护作用。比较这四种雌激素的药效发现，DHEA能够有效地提高经7.5 Gy照射后小鼠的骨髓BMNC数目、CFU-S的数量和脾脏指数，并且效果优越于EE3、E3、EE2这3种药物。在照射剂量提高到8.0 Gy和8.5 Gy后，DHEA能够提高骨髓BMNC数目、CFU-S的数量，对小鼠脾脏指数无影响，说明随着损伤程度的增加，DHEA对小鼠免疫功能损伤的防护作用不明显。观察EE3、E3、EE2这3种雌激素的药效发现，这3种雌激素或是对经7.5 Gy照射后小鼠脾脏指数无影响，或是随照射剂量增加不能改善受照后小鼠骨髓BMNC数目或CFU-S的数量，提示这3种雌激素可能对严重的放射性造血损伤防护作用没有DHEA明显。因此本实验提示，DHEA可以有效地减轻电离辐射引起的造血系统损伤，效果优越于其他雌激素类化合物，充分显示了其作为新的辐射防护剂的优势与可能性。

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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本文编辑：任念）

国家自然科学基金青年项目（编号81402633）；协和青年基金和中央高校基本科研业务费专项资金资助项目（编号33320140033）。

张俊伶（1983-），女，博士；研究方向：药物对电离辐射引起的损伤的防护作用及机制。

［作者简介］王月英（1959-），女，副研究员；研究方向：药物对电离辐射引起的损伤的防护作用。