微量元素在体内的重要作用已越来越引起人们的关注, 微量元素的变化可导致许多疾病发生^[1], 恶性肿瘤病人放射治疗后血清微量元素发生明显变化^[2], 动物实验也发现照射后血清微量元素含量发生改变^[3]。为了揭示全身照射后血清微量元素含量变化与照射剂量的关系, 开展本研究。

1 材料和方法 1.1 实验动物

实验选用C57BL纯系小鼠, 全部雄性, 体重18-20克, 购于中国预防医学科学院流行病研究所, 购入后在本所动物房继续用原饲料喂养一周后用于实验。按全身照射剂量分组, 每组20只小鼠, 实验分两批进行。

1.2 照射方法

实验动物在北京放射医学研究所钴源室行一次性全身照身1, 3, 5, 7Gy, 剂量率为0.90 Gy/min。

1.3 微量元素检测

各组动物均于照射后1, 3, 7, 15, 30天(少数组至45天)采用眼眶后静脉放血约0.5ml测定血清中锌(Zn), 铜(Cu), 镁(Mg), 硒(Se), 铁(Fe)和钙(Ca)含量, 各时间点均同时测定正常动物的微量元素含量, 结果以正常值的百分数表示。

1.4 测量仪器

Zn, Cu, Mg, Fe和Ca含量均采用美国P-E3030原子吸收光谱仪火焰法测定; Se用AFS-220原子荧光仪测定。

2 结果 2.1 全身照射后6种元素的最低值和最低值发生时间

全射照射1Gy后小鼠血清中所测定的元素基本没有变化, 照射剂量超过3Gy后呈现不同程度的下降, 多数元素下降幅度与照射剂量有一定关系。由附表可见, 血清Zn和Cu含量的最低值发生时间均在照射后7天, 但其下降幅度随照射剂量增加而增加。7Gy照射后血清Zn和Cu含量已分别降至照射前的73.5%和47.7%。其中血清中元素Zn含量的下降与照射剂量具有明显相关。血清中Se和Mg含量不仅随着照射剂量增加而降低, 而且最低值发生时间也随着照射剂量增加而推迟至照射后15天。血清Se和Mg含量的下降程度与照射剂量具有明显关系。虽然血清Fe含量照射后下降明显, 但是降低程度与照射剂量大小无关。照射后3天血清Ca即降至最低, 降低幅度不大, 全身照射5-7Gy血清Ca含量仅降到照射前的86~88%。

2.2 照射后血清中各元素含量的动态变化规律 2.2.1

Zn和Cu 1Gy全身照射后小鼠血清Zn含量仅在照射后1天出现一过性下降后就恢复到正常水平。3Gy以上的3个剂量组照射后变化规律基本相似, 照射后1周内降至最低, 此后呈平行性恢复, 其下降幅度和速度均与照射剂量呈相反关系(图 1), 显示血清Zn照射后变化与照射剂量的明显的相关性(r =-0.985)。照射后血清Cu的变化特点与血清Zn相似, 其下降幅度和速度均与照射剂量呈相反关系(r =-0.896), 唯其下降幅度较Zn低(图 2, 附表)。

2.2.2

Mg和Se由图 3看出:1Gy全身照射后小鼠血清Mg含量在照射后1天轻微升高后, 其水平即在正常范围内波动。3Gy和5Gy照射组血清Mg含量水平和恢复规律基本一致, 显示其照射后水平改变与照射剂量的相关性, 7Gy组照后1天升高至照前的113 %后, 即呈直线下降于照后15天达最低值。照射后血清Mg含量变化与照射剂量也显示了一定的相关性(r =-0.835)。照射后血清Se含量变化规律与Mg非常相似, 以7Gy组为例(图 4), 这两个元素照射后呈现平行性变化, 只是Se的降低幅度高于Mg, 照射后血清Se含量降低幅度与照射剂量也显示了显著的相关性(r =-0.842)。

2.2.3

Fe全身1-7Gy照射后1天, 血清Fe即开始持续性降低, 照后15天降至最低值, 1, 3, 5和7Gy组照后15天时, 血清Fe含量分别为照射前的85.5 %, 64.4%, 41.6%和52.2%, 下降程度与照射剂量的关系不太明显。

2.2.4

Ca 5Gy和7Gy照射后3天血清Ca含量降至照前86%左右, 两组水平相近。1周内恢复到正常水平。而1Gy和3Gy照射组血清Ca基本没有变化。

3 讨论

照射后血清中某些微量元素含量变化早有报告, 盛康发等报告400rad一次全身照射家兔血清中Zn和Ca含量下降^[3], 有的研究观察到照射后血清中Ca和Mg含量下降^[1], 这些结果与本研究一致, 但是未见微量元素变化与剂量相关的报告。本研究中看到1~7Gy全身照射后小鼠血清Zn, Ca, Se和Mg含量的下降幅度均与照射剂量有一定依赖关系, 照射剂量越大, 降低幅度越明显, 最低值越低。其中以Zn与照射剂量相关性最高。由此看来, 某些血清微量元素可能成为估算照射剂量的新的生物学指标。

微量元素在机体内具有许多重要的生物功能和作用。包括协助其它元素的携带和输送, 作为酶活性不可缺少的因子和酶的激活剂以及参与激素调节机体生理功能作用等。大剂量全身照射后体内无机盐代谢紊乱, 不仅血清中微量元素发生改变, 而且照射后体内各器官中Cu, Mn, Zn和Fe含量也发生了变化^[4]。肿瘤病人放疗后, 血清Zn, Fe, Cu, Mn和Cr的含量降低^[2]。本研究结果显示测量的血清中6种元素全身照射后出现不同程度下降, 并于照射后1~2周左右达到最低值。这些研究结果说明照射后机体微量元素含量的变化可能在急性放射病的发生和发展过程中具有不可忽视的作用。Ivanitskaia认为切尔诺贝利事故受照者血液中Pb、Co和Fe的变化可能是自由基导致的病理变化的基础^[5]。近年来由于对微量元素对人体健康重要性的认识, 人们对微量元素在急性放射病的进展中的作用越来越引起重视, Shkala^[6]观察了乳腺癌病人放疗后体内微量元素含量的变化, 指出微量元素水平的改变可作为肿瘤病人放射治疗反应和治疗效果的评价指标。Rixon和Whirefield给照射大鼠注射Ca和Mg后动物的胸腺和骨髓细胞分裂指数增加^[4]。方允中等^[7]报告:照射后由于铜和锌与酶蛋白的结合变得松散, 而导致清除超氧化物自由基的超氧化物岐化酶活力下降。因此, 从微量元素方面入手来探究辐射损伤机制和辐射损伤防治措施可能是一种新的研究线索或途径。