核反应堆周围小剂量γ线和噪声对工作人员的健康会带来一定的危害。为了对反应堆周围环境作出正确的卫生学评价, 以及为制定相应的防护措施提供生物学依据, 我们试图以听阈测定、外周血淋巴细胞染色体畸变分析、外周血NK细胞活性测定和组织形态学检查为观察指标, 研究了小剂量γ线与噪声同时暴露对动物的复合效应。

1 材料与方法 1.1 实验分组

实验动物选用白色短毛雄性豚鼠及雄性新西兰白兔[上海松联实验动物场提供, 合格证批号为沪医实验动物93(58)], 豚鼠月龄3~6个月, 平均体重328g(230~505.5g), 兔体重2.0~2.5kg。采用群体对照方法共用豚鼠60只和兔子36只, 随机分为正常对照组、噪声组、照射Ⅰ组、照射Ⅱ组、复合Ⅰ组和复合Ⅱ组6个组, 豚鼠每组10只, 兔每组6只。

1.2 照射条件

⁶⁰Coγ线点源, 每天全身照射一次, 2小时, 每周1~5连续照射5天, 全程2个月。照射Ⅰ组日照射剂量0.0075Gy/2 h, 总累积剂量0.3Gy, 照射Ⅱ组日照射.剂量0.0375Gy/2h, 总累积剂量1.5Gy。

1.3 噪声暴露条件

暴露嗓声为反应堆周围机械噪声录音重放, 声信号经50wk50G-IF及FIG 300-1功率放大器放大后输至扬声器组发出, 噪声是宽频带的, 暴露时间每天2 h, 每周1~5连续暴露5天, 全程2个月。暴露区内的声音强度为90±2dBA。

1.4 复合实验条件

复合实验时动物全身同时暴露于γ线照射和噪声作用下, 照射和噪声条件分別同照射组和噪声组。按照射剂量率的不同, 复合实验亦为复合Ⅰ组和复合Ⅱ组, 其照射条件分别同照射Ⅰ组和照射Ⅱ组, 两组的噪声暴露条件完全一致。

1.5 听阈測定

暴露结束后48h测定听阈。测听仪为Madson ERA 2250。测听前动物用戊巴比妥钠麻醉(40mg/kg), 置于隔声电磁屏蔽室内, 头部固定, 在头顶两耳道口连线与矢状缝交点旁开1mm处安置粗电极(7号缝衣针)引导脑干声诱发电位, 参考电极置于鼻骨, 后腿接地。测听时ERA 22S0产生的0.125ms方波信号经两耳机同时发出, 信号重复速率10次/s, 脑干声诱发电位经S00次叠加后在荧光屏上显示, 逐渐衰减声音强度至电位刚能辨认为止, 此时的声咅强度即为被测动物双耳听阈。实验结果以正常对照动物听阈为参考计算听阈偏移, 应用析因试验方差分析和团体t测验处理实验数据^[1]。

1.6 外周血NK细胞活性测定

豚鼠外周血NK细胞活性测定采用沈茜等^[2]报道的方法进行。用方差分析和t检验处理分折实验数据。

1.7 外周血染色体畸变分析

外周血培养与染色体标木的制备用本实验室迠立的方法^[3]进行, 每份样本分析染色体数目为2 n±1的中期分裂相细胞200个, 记录各类畸变, 用方差分析法计算染色体型畸变率、染色单体畸变率及染色体畸变细胞率。

2 实验结果 2.1 听阈测定

正常对照豚鼠双耳短声听阈平均为31.4± 2.64dB, 各暴露组与正常对照组听阈之差即为听阈偏移, 结果如表 1所示。

从表 1可见, 噪声暴露终止后48h, 噪声组听阈已恢复正常; 照射Ⅰ组和照射Ⅱ组的平均听阈分别比正常对照组高3.6与4.0dB (P < 0.05);复合组的听阈偏移都低于相应的照射组, 复合Ⅰ组的听阈比正常对照组低3dB(R < 0.05), 复合Ⅱ组的听阈比正常对照组高1.5dB, 统计学上无显著性差异。

复合组的听阈偏移低于照射组, 提示γ线与噪声之间可能存在着相互作用, 为了确定其关系, 本文把照射组、噪声组、复合组和正常对照组的听阈进行折因实验的方差分析, 结果表明, 复合Ⅰ组中的噪声与照射两因素的相互作用是非常显著的, 复合Ⅱ组中噪声与照射的相互作用不显著。把复合组的阈移与照射和噪声组的阈移总和进行比较可以看出, 复合Ⅰ组的阈移比其相应的照射Ⅰ组与噪声组阈移总和低6.6dB。根据复合效应研究中的常用定义方法, 可以说复合Ⅰ组中γ线与噪声的复合效应是相拮抗的。复合Ⅱ组中γ线与噪声相互作用尽管不显著, 但它的阈移仍低于照射与噪声组阈移总和, 这说明复合效应亦有拮抗倾向。

2.2 外周血NK细胞活性测定

NK细胞活性表现为对靶细胞YAC-1的杀伤, 以⁸H-TdR释放率表示。》⁸H-TdR标记在靶细胞上, 当细胞被杀伤后, ⁸H-TdR即释放, 因此释放率的大小与NK细胞的杀伤活性呈正比。本实验中所获得的外周血NK细胞活性采用群体对照方法进行比较。暴露结束后24h取外周血作NK细胞活性测定, 结果见表 2。

由表 2分析表明:(1)各实验组动物外周血NK细胞活性比正常对照组均有一定程度的增高, 但只有噪声组的活性明显高于对照组(P < 0.05)。(2)单纯γ线照射组的外周血NK细胞活性与复合组比较无显著性差异(P>0.05), 表明噪声对γ线引起的NK细胞活性效应无明显影响。(3)单纯噪声组的外.固血NK细胞活性与复合组比较, 其中复合Ⅰ组的NK细胞活性明显低于单纯噪声组(P < 0.05), 而复合Ⅱ组也有下降的趋势, 但差异尚不明显(P>0.05), 这提示γ线照射对噪声引起的NK细胞活性有一定程度的拮抗作用。

2.3 外周血淋巴细胞柒色体畤变分析

实验前, 各组家兔外周血淋巴细胞染色体自发畸变率经分析无显著差异(P>0.05)。实验后样本分折主要见到的染色体畸变类型有无着丝断片和染色单体断片, 结果见表 3。

从表 3可见:(1)照射Ⅰ组和复合Ⅰ组动物外周血淋巴细胞染色体畸变率与对照组比较均无显著性差异(P>0.05), 而照射Ⅱ组和复合Ⅱ组的外周血染色体无着丝粒断片率和畸变细胞率都非常明显地高于对照组、照射Ⅰ组和复合Ⅰ组(p < 0.01)(2)家兔连续暴露于90±2dBA强度的噪声中虽长达2个月, 但其外周血淋巴细胞染色体畸变率, 无论与对照组比较还是与自发畸变率比较均无显著性差异(P>0.05)。

2.4 造血器官和性腺的组织形态学观察

各组动物的骨髓形态学观察均未见明显的病理变化。在光镜下, 照射Ⅱ组和复合Ⅱ组的豚鼠脾切片中可见不同程度的病理改变, 其中有半数动物可见脾红髓血窦轻度扩张, 脾白髓淋巴细胞减少, 网状细胞相对增多, 但脾小体仍依靠清晰可见。照射Ⅰ组仅发现个别动物的脾白髓有淋巴细胞减少, 其他未见病理改变。

照射Ⅱ组和复合Ⅱ组动物的睾丸均出现明显的萎缩, 在光镜下可见曲细精管上皮较对照组明显变薄, 各类生精细胞明显减少, 有的还出现曲管空化现象, 甚至仅存有支持细胞, 同时合并不同程度的精原细胞变性, 管腔内精子明显少于对照组。照射Ⅰ组和复合Ⅰ组大多数动物睾丸无明显变化, 仅个别动物出现轻度的损伤。噪声组动物组织形态学检查均未见异常。

3 讨论 3.1 小剂量γ线与噪声同时复合作用对听觉的影响

以往研究表明, 大剂量单次急性电离辐射与噪声同时作用时, 噪声与射线的相互作用不明显^[4]。本研究结果与上述复合效应不同, 复合Ⅰ组中γ线与噪声同时暴露对豚鼠听觉损伤发生了拮抗作用, 复合Ⅱ组也有拮抗的倾向, 这种效应特点可能是射线与噪声引起耳蜗损伤的作用途径彼此干扰的结果^[5]。氧是辐射损伤的增敏剂, 噪声暴露时耳蜗的低氧状态有可能减轻γ线对耳蜗的辐射损伤。复合Ⅱ组的拮抗效应不如复合Ⅰ组明显, 可能是因为复合Ⅱ组照射剤量较大, 哚声引起的耳蜗功能性缺氧还不足以干扰辐射损伤的发生。

3.2 小剂量γ线与噪声同时暴露对外周血NK细胞活性的影响

关于小剂量电离辐射在一定条件下能促进细胞免疫功能的报道较多。日本原子弹爆炸后受0.5Gy以下剂量的受照者移居美国后, 晚期出现免疫功能增强, 其中以外周血NK细胞活性升高最为明显^[6]。从本研究结果可以看出, 照射Ⅰ组和照射Ⅱ组外周血NK细胞活性与对照组比较有升高的趋势, 这与文献报道资料基本吻合。而噪声组的外周血NK细胞活性明显高于对照组(P < 0.05), 这可能是因为在噪声作用下机体处于应激状态, 加强和协调机体对环境因素的整体调节作用, 从而改变了机体免疫系统的反应性, 结果表现为NK细胞的杀伤活性增高。有关小剂量γ线与噪声同时暴露对外周血NK细胞活性的复合效应资料文献报道甚少。本实验结果中照射Ⅰ组、照射Ⅱ组与复合Ⅰ组、复合Ⅱ组间比较无显著性差异(P>0 05), 这表明噪声对γ线照射引起的NK细胞活性效应无明显影响, 而复合Ⅰ组、复合Ⅱ组与噪声组间比较则有明显或接近明显的差异, 提示γ线照射对噪声暴露引起的NK细胞活性有一定程度的拮抗作用, 其机理有待于进一步研究。

3.3 小剂量γ线与噪声复合作用对细胞遗传、造血器官和性腺的效应特点

低剂量长期照射由于照射剂量率低, 照射时间长, 因而机体对射线具有适应和修复的能力^[7]。当机体受较低剂量率照射时, 虽然体内也同时存在损伤与修复过程, 但其中仍以修复过程占主导作用, 因此在受照后很长一段时间内机体反应不明显。如果机体受稍髙的剂量率照射, 当累积剂量达一定量时, 机体就会出现慢性放射损伤。本研究中照射Ⅰ、Ⅱ组及复合Ⅰ、Ⅱ组所出现的外周血淋巴细胞染色体畸变及造血器官、性腺的损伤效应完全符合上述效应规律。

单纯噪声以及噪声与小剂量γ线照射复合作用对体细胞染色体、造血器官和性腺的效应研究, 迄今均未见文献报逬。本研究的结果表明, 单纯噪声暴露不会诱发动物外汨血淋巴细胞染色体畸变, 或造成造血器官和性腺的损伤, 当它与小剂量γ线复合作用时, 也不会改变(加强或减弱) γ线照射对体细胞染色体的效应规律, 或改变对造血器官及性腺的损伤程度。因此, 在核辐射与噪声同时存在的环境中, 对人的细胞遗传学效应, 以及对造血器管和性腺的损伤效应主要取决于电离辐射的照射条件。