自从1984年Olivieri[1]首先证实细胞经低活度有机氚处理及预先把细胞暴露于很低剂量的X射线外照射有一个适应性反应现象后, 国内外学者用不同诱变剂及多种生物指标对适应性反应进行了研究。但用胞浆阻滞微核法研究低剂量照射的适应性反应特别是对化学致癌物的适应性反应的报道极少[2]。胞浆阻滞微核法由Fenech和Merley[3]于1985年建立, 该法克服了传统微核法的不足, 提高了方法的准确性及灵敏度。本文采用胞浆阻滞微核法, 观察低剂量X射线对大剂量X线照射及N-甲基-N′-硝基-N-亚硝基胍(MNNG)诱导的双核淋巴细胞微核的影响。
1 材料与方法 1.1 实验分组共分6组, 即阴性对照组(O); 低剂量X线照射组(D1); MNNG组; 大剂量X线照射组(D2); 低剂量X射线照射后再大剂量X线照射组(D1+D2); 低剂量X射线照射后再加入MNNG组(D1+MNNG)。低剂量照射后6小时再进行大剂量照射或加入MNNG, MNNG的终浓度为2.0μg/ml, 每组样品均分成三个培养瓶培养。
1.2 照射剂量X射线照射在本所标准剂量学实验室进行。低剂量X射线照射管电压180kV, 管电流15m A, 剂量为75mGy, 剂量率为12.5mGy·min-1, 大剂量X线照射管电压为220kV, 管电流为14.55mA, 剂量为1.5Gy, 剂量率为1.0Gy·min-1。
1.3 细胞培养实验用血来自健康成年人静脉血, 肝素抗凝。将血样分成三份, 其中一份作空白对照及加入化学致癌物MNNG(Fluka产品), 一份为低剂量照射及低剂量照射后加大剂量照射或化学致癌物MNNG, 一份作大剂量照射。取0.3ml血样加到5ml培养体系(1.5ml胎牛血清+3.5ml RPMI-1640), 加入适量PHA, 置37℃培养, 44小时加入细胞松驰素B(cyt-B, Sigma产品), 终浓度为6μg/ml, 72小时终止, 制片、染色, 盲法阅片。每组阅读1500个双核淋巴细胞并记录其微核, 微核大小为主核的1/3以下、染色与主核一致或略淡的圆形或椭圆形小核, 微核与主核相切、相压或重叠的不计在内。计算各组的微核细胞率和微核率, 采用X2检验判断各组间的差异。
2 结果各组的微核细胞率及微核率结果见附表。低剂量X射线照射(0.075Gy)几乎未引起微核细胞率及微核率的升高, 但对于大剂量X射线照射(1.5Gy)及化学致癌物(M NN G)诱导的双核淋巴细胞微核的发生均具有明显的抑制作用。对微核细胞的抑制率分别为48.6%及29.8% (P < 0.01), 对微核的抑制率分别为46.5%及33.5% (P < 0.01), 表明该低剂量X射线照射可诱导抗大剂量X射线照射及MNNG损伤的适应性反应。
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附表 各组的双核淋巴细胞微核率 |
关于低剂量电离辐射能对其后的大剂量辐射诱导适应性反应这一现象, 有过许多的报道。Olivieri [1]等用3.7×102 Bq/ml 3H-TdR作用于人淋巴细胞后, 于收获前数小时再照射1.5Gy X射线, 可诱导出明显的适应性反应, 国内学者[4, 5]对于辐射剂量及间隔时间对适应性反应的影响, 化学物质与电离辐射之间的交叉适应性反应等方面也做了大量的研究, 表明在生殖细胞中可见到辐射诱发的适应性反应, 辐射和DNA交联剂及DNA氧化损伤因子之间存在着广泛低剂量诱导相互耐受性的适应性反应, 在整体条件下, 未发现辐射和烷化剂如环磷酰胺间具有交叉适应性反应。Wolff[6]等利用人离体淋巴细胞, 发现低剂量辐射不能降低相继大剂量抗甲烷磺酸甲脂(MMS)这种烷化剂诱发的染色体畸变率, 即不能诱导抗MMS的适应性反应。
对于微核的形成, 多数学者认为是来源于无着丝粒断片, 这种断片虽具有DNA合成能力, 但进入有丝分裂后期时, 由于断片已丧失了着丝点, 不能被仿缍体牵向两极, 而不能被纳入子核中, 成为游离于胞浆中的小核, 即微核。胞浆阻滞微核法较传统的微核法更精确、灵敏, 同时亦简便省时。自从1985年该方法建立以来, 受到广大学者的高度重视, 该法在估算受照射人员的剂量时, 作为一种简便有效的方法, 得到了较广泛的应用, 但是把CB微核法用于研究低剂量辐射诱导适应性反应的报道较少。
关于低剂量辐射诱导适应性反应的机理, 目前存在着两种学说。一是低剂量辐射刺激DNA修复酶系统, 增强氧化的DNA损伤修复及增强氧化性保护酶的活性, 如过氧化氢酶、超氧化物歧化酶, 故损伤后修复能力增强, 导致辐射所致的染色体畸变率降低[7, 8]; 另一种认为低剂量辐射诱导某些保护性蛋白的产生, 使辐射所致的原始损伤降低[9]。本次实验结果表明, 低剂量电离辐射能诱导抗大剂量辐射及MNNG损伤的适应性反应。MNNG作为一种直接作用致癌物, 不需加入代谢活化系统, 就可诱导人淋巴细胞的微核增加。关于对低剂量辐射诱导抗烷化剂损伤的适应性反应的解释, 目前仍有不同意见。本次实验结果显示了低剂量辐射能诱导抗MNNG损伤的适应性反应, 可能是由于低剂量辐射刺激了某些酶系统, 从而加速了DNA的损伤修复。有关机理方面的问题, 尚有待于进一步的深入研究。本实验为有关适应性反应方面的研究, 提供了一个简便有效的方法。
| [1] |
Oivieri G, Bodycote J, Wolff S. Adaptive response of human lymphocytes to low concentrations of radioactive thymidine[J]. Science, 1984, 223: 594. DOI:10.1126/science.6695170 |
| [2] |
蔡勇, 等. 胞浆阻滞微核测试法研究3 H-TdR诱导的小剂量适应性反应[J]. 中华放射医学与防护杂志, 1995, 15(1): 14. |
| [3] |
Fenech M, Morley AA. Measurement of micronuclie in lymphocytes[J]. Mutat Res, 1985, 147: 29. DOI:10.1016/0165-1161(85)90015-9 |
| [4] |
王彬, 等. 辐射剂量及间隔时间对适应性反应的影响[J]. 中华放射医学与防护杂志, 1995, 15: 294. |
| [5] |
孟庆勇, 等. 化学物质与电离辐射之间的交叉适应性反应[J]. 中华放射医学与防护杂志, 1995, 15: 298. |
| [6] |
Wolff S, Afzal V, et al. Human lymphocytes exposed to low doses of ionizing radiations as well as to chemical mutagens that induce doublestrand breaks in DNA[J]. Int. J. Radiat. Biol, 1988, 53: 29. |
| [7] |
Shadley JD, Wolff S. Very low doses of X-rays can cause human lymphocytes to become less susceptible to ionizing radiation[J]. Mutagenesis, 1987, 2: 95. DOI:10.1093/mutage/2.2.95 |
| [8] |
Ikushima T. Radio adaptive response: Characterization of a cytogenetic repair induced by low - level ionizing radiation in cultured chinese hamster cells[J]. Mutat Res, 1987, 227: 241. |
| [9] |
蔡露, 刘树铮. 低剂量辐射诱导细胞遗传学适应性反应机制的探讨[J]. 中华医学杂志, 1990, 7: 624. |