随着核能的广泛应用, 氚对机体的危害已日益引起人们的关注, 小鼠皮肤黑色素细胞对辐射具有较高的敏感性, 通过对皮肤黑色素细胞异常分化观察, 并从研究低水平氚剂量与效应关系的实验结果表明:随着氚累积吸收剂量的增加, 黑色素细胞异常分化率增加, 又妊娠早期接受氚照射, 引起的黑色素细胞异常分化率较高[1, 2]。本实验选择了低水平氚引起妊娠早期胎鼠皮肤黑色素细胞异常分化的高峰期, 研究氚对60Coγ射线的相对生物效应(RBE), 并比较一次与分次孕鼠腹腔注入氚水对仔鼠皮肤黑色素细月包分化的影响。
1 材料和方法 1.1 实验动物采用北京医科大学动物部提供的C57BL/6J纯系小鼠, 9~10周龄, 体重20~22g, 雌雄按2:1合笼, 次日晨以发现阴栓确定为妊娠零天。
1.2 氚水中毒中国科学院上海原子核研究所提供氚水, 经蒸馏水稀释成适当浓度, 用RSC一CBI型低本底液体闪烁计数器标定。以一次与分次氚水腹腔注入的中毒条件, 各分为5个实验组, 每组3只怀孕7天雌鼠。采用一次性腹腔注入氚水的孕鼠, 分别按体重和估算剂量, 计算出注入氚水的相应量[3], 使实验动物的全身累积吸收剂量分别为0.05, 0.1, 0.2, 0.3Gy, 另设一对照组。分次腹腔注入的孕鼠, 连续注射5天, 按相对恒定剂量计算出第1天氚水量, 第2 ~5天一次注入的氚水量为第1天的30%, 各组实验动物的全身累积吸收剂量与相应一次性注入氚水实验各组的剂量相近。
1.3 γ射线照射由本所钴源室提供60Coγ射线照射, 以60Coγ射线恒定剂量全身照射怀孕7天的雌鼠, 连续5天, 使实验动物的全身累积吸收剂量分别为0.111、0.207、0.344Gy。
1.4 皮肤标本制备及检查方法将仔鼠出生后3.5天处死, 取背部皮肤4×10毫米, 室温下固定于10%福尔马林溶液中过夜, 经不同浓度酒精和二甲苯处理, 制成皮肤标本。在普通光学显微镜下计数每块皮肤200个黑色素细胞中含有的异常分化的黑色素细胞数, 镜下可见异常分化的黑色素细胞变为圆形并含有多量色素。
2 结果 2.1 氚RBE值实验以有异常分化的黑色素细胞为观察指标, 共检查了75只妊娠鼠, 其F1代皮肤黑色素细胞的异常分化率见表 1。4组妊娠7天雌鼠连续5天注入氚水, 全身累积吸收剂量分别为0.05, 0.1, 0.2, 0.3Gy, 另3组妊娠7天雌鼠连续5天受到γ射线照射, 全身累积吸收剂量分别为0.111, 0.207, 0.344Gy。在此剂量范围内, 氟与γ射线引起黑色素细胞异常分化率(%)与累积剂量(Gy)的关系式分别为Y=0.008+18.9860D(γ=0.9866)和Y=-0.4355+10.659D(γ=0.9912)。由附图可见, 氚和γ射线引起黑色素细胞异化率与辐射剂量的关系。测得辐射吸收剂量0.1Gy时氚对γ射线的RBE是2.16。
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附图 氚水和γ射线引起黑色素细胞异常分化率的关系 |
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表 1 氚水γ线对黑色素细胞异常分化率的影响 |
在累积吸收剂量相同时, 妊娠7天雌鼠分别接受一次和分次氚水注入后, 实验各组的黑色素细胞异常分化率均比对照组明显增加, 由表 2可见, 分次注入氚水各组的黑色素细胞异常分化率比一次注入各组为低, 提示分次照射的损伤轻于一次照射。比较一次与分次氚水照射的剂量效应关系, 可见黑色素细胞异常分化率均随累积吸收剂量的增加而增加。氚吸收剂量在0.05~0.2Gy时, 各组异常分化率的差异无显著性(P>0.05), 一次与分次氚水注入0.3Gy, 异常分化率与对照组比较, 差异接近有显著性(P=0.05)。
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表 2 一次与分次氚水照射对黑色素细胞异常分化率的影响 |
研究低水平氚的RBE对辐射防护具有重要的实际意义, 已往的结果表明, 氚RBE值实验条件和选用的生物效应指标的不同而变化, 据Bond[5]报道, 3Hβ射线对60Coγ射线的RBE值, 在低剂量和低剂量率情况下, 氚的RBE不高于4, 不低于2.近似3。本实验选用小鼠皮肤黑色素细胞异常分化率为指标, 测得氚吸收剂量为0.1Gy时, 氚对60Coγ射线的RBE为2.16, 这与周湘艳等报道的氚相对生物效应的研究结果是一致的[6]。
3.2 黑色素细胞的辐射敏感性胚胎时的生成的黑色素细胞对辐射具有较高的敏感性。以往的实验表明, 氚剂量0.11Gy, 即可见黑色素异常分化率明显增高, 并观察到氚水作用于小鼠胚胎黑色素祖细胞的形成、幼稚黑色素细胞的转移以及幼稚黑色素细胞分化为成熟黑色素细胞三个不同的成熟阶段, 以黑色素祖细胞形成期给氚诱发的异常分化率最高[3, 4]。根据以往的研究结果, 本实验选择黑色素祖细胞形成的胚胎早期, 将氚剂量降低到0.05Gy, 结果无论一次或分次腹腔注入, 均可见异常分化率较对照组明显增高, 进一步说明了黑色素细胞的辐射敏感性。从氚的辐射防护目的考虑, 人们关心的问题是低水平氚的危害程度, 本实验提供了氚剂量在0.05~0.3Gy的研究结果, 这样的剂量水平更接近放射防护领域中, 经常遇到的剂量水平, 对评价氚的危害具有实际意义。
3.3 一次与分次氚水照射对黑色素细胞异常分化的影响一般认为, 在照射总剂量相同时, 分次照射对机体损伤轻于一次损伤[7], 但分次照射的效应与累积剂量、分次照射的间隔时间及及剂量的分配有关[8]。本实验氚水累积吸收剂量分别为0.05, 0.1, 0.2和0.3Gy, 分次照射为每天1次, 连续5天, 第2~5天的剂量为第1天的30%, 对一次和分次照射后仔鼠黑色素细胞异常分化率进行了比较, 可见妊娠7天雌鼠腹腔一次或分次注入氚水, 黑色素细胞异常分化率表现出分次照射低于一次照射的倾向。这与以往报道的机体的修复和代偿功能有关。
(吕惠敏, 董金蝉同志参加部分实验工作, 在此特致谢意)
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