不同辐照剂量率X射线对小鼠外周血细胞及免疫器官的影响

于纯淼, 王 贺, 赵力松, 孟 丹, 郭 旭, 于栋华

(1. 黑龙江中医药大学药学院, 哈尔滨150040; 2. 哈尔滨市妇幼保健院, 哈尔滨150040; 3. 哈尔滨医科大学附属第四医院放化疗科, 哈尔滨150040; 4. 黑龙江中医药大学中医药研究院, 哈尔滨150040)

不同辐照剂量率X射线对小鼠外周血细胞及免疫器官的影响

于纯淼1, 王 贺2, 赵力松3, 孟 丹1, 郭 旭3, 于栋华4

(1. 黑龙江中医药大学药学院, 哈尔滨150040; 2. 哈尔滨市妇幼保健院, 哈尔滨150040; 3. 哈尔滨医科大学附属第四医院放化疗科, 哈尔滨150040; 4. 黑龙江中医药大学中医药研究院, 哈尔滨150040)

目的 探讨不同辐照剂量率X射线对小鼠外周血细胞及免疫器官的影响。方法 120只小鼠随机分为正常对照组、低剂量率照射组和高剂量率照射组，每组40只，雌雄各半。分别于照射后24 h、48 h、96 h、192 h每组各取10只小鼠摘眼球取血用于测定红细胞计数(RBC)、白细胞计数(WBC)、血小板数(PLT)和血红蛋白(HGB)含量，然后处死小鼠取胸腺和脾脏称重，计算胸腺指数和脾脏指数。另取一部分做组织匀浆，测定匀浆中的超氧化物歧化酶(SOD)和丙二醛(MDA)含量。结果 不同剂量率X射线照射均会造成小鼠外周血细胞中RBC、WBC、PLT和HGB的降低，高、低剂量率组间无显著差异。在相同取样时间，高、低剂量率组小鼠胸腺、脾脏指数与对照组比较均差异显著，高、低剂量率组间脾脏指数差异显著，在取样时间24 h，高、低剂量率组间胸腺指数差异显著。高、低剂量率组小鼠胸腺、脾脏组织匀浆中MDA的含量均升高，SOD含量均降低，且与对照组比较差异显著。高、低剂量率组小鼠胸腺组织匀浆中MDA的含量在取样时间48 h、96 h差异显著，SOD的含量在取样时间24 h、48 h、96 h差异显著; 脾脏组织匀浆中MDA的含量在取样时间24 h、48h差异显著，SOD的含量在取样时间24 h、48 h、192 h差异显著。 结论 高、低剂量率辐照对小鼠外周血细胞数量的影响无显著差异; 高剂量率辐照对小鼠脾脏指数的影响较低剂量率大，对胸腺指数的影响无显著差异；高剂量率辐照小鼠胸腺、脾脏组织中SOD和MDA的影响较低剂量率大。

辐照剂量率; X射线; 外周血细胞; 免疫器官

现代社会癌症发病率逐年增高，而目前的临床治疗方法中，对于不能手术或化疗有禁忌证的患者，放射治疗是治疗癌症的主要手段。伴随着放射治疗剂量的增大，正常组织和器官受到辐射损伤逐渐加剧，最终将导致正常细胞发生凋亡。放射治疗患者也会产生恶心、食欲不振等急性辐射综合征。降低了临床治疗效果的同时，部分患者不得不放弃放射治疗。另外，一些特殊人群包括宇航员、雷达兵、核设施工作人员等由于工作的需要同样也时刻受到辐射诱导的伤害。因此，加强辐射防护, 预防或减轻放射病已成为当今亟待解决的重要课题[1]。

本实验观察相同辐照剂量、不同辐射剂量率的X射线单次照射对小鼠外周血细胞, 脾脏和胸腺指数以及两组织匀浆中超氧化物歧化酶(SOD)和丙二醛(MDA)含量的影响。期望可以为减少对放射治疗癌症患者机体免疫系统的影响提供一定实验依据。

1 材料与方法

1.1 动物

清洁级 BALB/c小鼠120只, 雌雄各半, 体质量20±2 g, 黑龙江中医药大学药物安全评价中心提供[SCXK(黑)2013-004]; 动物实验在小鼠于屏障环境动物室内标准条件下饲养[SYXK(黑)2013-012]，适应环境1周后开始试验。

1.2 试药、试剂与仪器

氯化钠注射液， 哈尔滨三联药业有限公司; 乙二胺四乙酸二钾盐(分析纯)，天津市科密欧化学试剂有限公司; 冰乙酸，天津市富宇精细化工有限公司; SOD测试盒、MDA测试盒和考马斯亮蓝蛋白测定试剂盒，均为南京建成生物工程研究所产品。

XT-2000iv全自动五分类血液分析仪，日本Sysmex公司；YP1201N电子天平，上海精密科学仪器有限公司；PL203-IC电子分析天平，梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司; S21-6-S数显恒温水浴锅，上海跃进医疗器械厂; SP-752紫外可见分光光度计，上海光谱；美国VARIAN医用电子直线加速器CLINAC21EX(哈尔滨医科大学附属第四医院放疗科提供); TGL-16G型飞鸽牌高速台式离心机，上海安亭科学仪器厂; MS3 digitel型漩涡混匀器，德国 IKA公司; SC-3160型低速离心机，安徽中科中佳科学仪器有限公司。

1.3 照射条件

X射线照射, 源皮距100 cm, 剂量率分别为低剂量率照射组2.0 Gy/min和高剂量率照射组6.0 Gy/min,总辐照剂量为3.0 Gy, 全身照射。

1.4 方法

120只小鼠随机分为3组：正常对照组、低剂量率照射组和高剂量率照射组，每组40只。分别于照射后24 h、48 h、96 h、192 h每组(包括对照组)取10只小鼠摘眼球取血用于测定红细胞计数(RBC)、白细胞计数(WBC)、血小板数(PLT)和血红蛋白(HGB)含量，然后处死动物取胸腺和脾脏称重，计算胸腺指数和脾脏指数。取部分胸腺和脾脏做组织匀浆，测定SOD和MDA含量。

1.5 统计学处理

2 结果

2.1 对小鼠外周血细胞的影响

如表1所示, 在相同取样时间, 高、低剂量率组间RBC、WBC和PLT无差异。高、低剂量率组间HGB在取样时间24 h、48 h差异显著(P＜0.05);在不同取样时间，随辐照时间延长，高、低剂量率组RBC、PLT数量呈先升高后降低趋势，WBC数量呈升高趋势，HGB数量呈降低趋势。

表 1 不同剂量率X射线辐照对小鼠外周血细胞RBC、WBC、PLT和HGB的影响

2.2 小鼠胸腺和脾脏指数的变化

如表2所示，在相同取样时间，高、低剂量率组小鼠胸腺、脾脏指数与对照组比较均差异显著(P＜0.05)。高、低剂量率组间小鼠脾脏指数均差异显著(P＜0.05); 在取样时间24 h，高、低剂量率组间小鼠胸腺指数差异显著。在不同取样时间，随辐射时间延长，高、低剂量率组胸腺和脾脏指数均呈现先降低后升高趋势。

表 2 不同剂量率X射线照射后小鼠胸腺和脾脏指数的变化

2.3 对小鼠胸腺、脾脏组织中SOD和MDA的影响

如表3所示, 在相同取样时间, 高、低剂量率组小鼠胸腺、脾脏组织匀浆中MDA的含量均升高, SOD含量均降低, 且与对照组比较大多有显著差异。高、低剂量率组小鼠胸腺组织匀浆中MDA的含量在取样时间48 h、96 h、192 h差异显著, SOD的含量在取样时间24 h、48 h、96 h差异显著; 脾脏组织匀浆中MDA的含量在取样时间24 h、48 h差异显著, SOD的含量在取样时间24 h、48 h、192 h差异显著。在不同取样时间, 随时间延长, 高、低剂量率组小鼠胸腺、脾脏组织匀浆中MDA含量呈先升高后降低趋势, SOD含量呈先降低后升高趋势。

表 3 不同剂量率X射线辐照后对小鼠胸腺、脾脏组织中MDA、SOD的影响 nmol/mg蛋白

3 讨论

机体受到辐射作用后, 会对造血功能产生影响,使血细胞的增殖、分裂下降, 血细胞来源减少, 可引起外周血象不同程度的变化，但由于各类血细胞的寿命不同，它们的变化是有差别的[2]。此外, 机体受到辐照后，由于电离辐射的间接作用所产生大量的自由基的性质十分活泼，能引发多种化学反应，电离辐射通过自由基的间接作用造成的放射损伤，在放射损伤的发病机理上也占有重要地位。

本实验以小鼠外周血细胞、胸腺和脾脏为研究对象，观察了不同辐照剂量率X射线对其影响。结果表明，不同剂量率X射线照射均会造成小鼠外周血细胞中RBC、WBC、PLT和HGB数量的降低，高、低剂量率组间无显著差异。原因可能是由于辐照对外周血细胞的作用不明显，实验中所采用的相同辐照剂量，不同剂量率照射对造血细胞增殖能力均造成破坏或抑制，但高、低剂量率影响无显著区别。

不同剂量率照射条件下，高、低剂量率组小鼠胸腺、脾脏指数与对照组比较均差异显著。小鼠胸腺指数随剂量率的升高而减小，源于胸腺为电离辐射高度敏感器官，胸腺淋巴细胞在高剂量率照射下细胞凋亡率更高，与谢漪等[3]实验结果相同。脾脏中的淋巴组织对射线的损伤非常敏感，辐照后淋巴细胞大量凋亡，但高、低剂量率射线照射后比较显示，高剂量率射线照射在取样时间内具有初期损伤严重，后期恢复快的特点，这一现象发生的机理尚不十分清楚，有待于进一步研究。

应用不同剂量率X射线对小鼠进行辐照后，其胸腺、脾脏中SOD含量显著降低，MDA含量显著增高，提示辐射使组织中SOD合成受阻或活力被抑制，·O2-清除不足继而大量积累。·O2-通过由铁离子介导的氧自由基转换反应进一步生成·OH, 从而直接或间接的导致DNA损伤、脂肪酸过氧化[4]。小鼠胸腺、脾脏组织中脂质过氧化代谢产物MDA含量持续增加也反映出活性氧在体内的积累, 氧化与抗氧化平衡遭到破坏。龙静等[5]、田娟等[6]通过对小鼠睾丸组织和脑组织的辐照实验也验证了这一结论。本实验还显示，在部分取样时间，高、低剂量率组间小鼠胸腺、脾脏组织中MDA、SOD含量存在显著差异，提示高剂量率组小鼠胸腺、脾脏组织辐照后受损更严重。

本研究对于辐射治疗中, 达到最大治疗效果的同时应如何最大限度地减少对患者的辐射损伤提供一定的实验依据，在临床治疗中或具有参考价值。

[1] 郭力生. 防原医学[M]. 北京: 原子能出版社, 2007.

[2] 陈家佩, 毛秉智. 辐射血液学-基础与临床 [M]. 北京: 军事医学科学出版社, 2001:13-14.

[3] 谢漪, 党秉荣, 邴涛, 等. 不同剂量率X射线辐照对小鼠免疫系统的影响[J]. 航天医学与医学工程, 2006, 19(5):333-336.

[4] 孟威宏, 史国兵. 电离辐射损伤防护与中药抗辐射研究[M]. 北京: 人民军医出版社, 2011:81-82.

[5] 龙静, 张红, 刘阳, 等.12C6+照射对小鼠睾丸组织脂质过氧化、SOD活性及细胞周期的影响[J]. 核技术, 2008, 31 (6):445-448.

[6] 田娟, 张元珍, 周春. 移动电话电磁辐射对仔鼠脑组织SOD活力、MDA含量的影响[J]. 武汉大学学报: 医学版, 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

黑龙江省教育厅科学技术研究面上项目 (12541745)

于纯淼(1978-), 男, 博士, 副教授, 研究方向: 中药保健食品研制与开发。E-mail: yuchunmiao@163.com

于栋华(1979-), 女, 博士, 副研究员, 研究方向: 中药药性理论及药效物质基础研究。E-mail: yudonghua1015@163.com