骨髓细胞微核检测是一种简便快速的方法, 通常用于观察辐射和化学诱变剂引起的细胞遗传效应^{[1, 2]}。然而, 骨髓细胞微核不适于进行连续的观察。红细胞微核可经脾脏或其它机制从外周血中清除, 因此, 以往一直认为微核不可能在小鼠等动物的外周血红细胞中聚集。1982年Schlegel等人^[3]证实了化学诱变剂引起的外周血红细胞微核的存在。此后, 许多研究证实化学诱变剂可诱导外周血红细胞微核的增加和聚集^{[4, 5]}。1993年Chaubey等人^[6]研究了⁶⁰Coγ射线引起的小鼠微核红细胞从骨髓向血液的迁移规律。这些结果提供了应用外周血红细胞微核研究放射性核素内污染诱发遗传生物学效应的可能性。¹⁴⁷Pm是纯β放射性核素, 作为新型萤光涂料的激发能源已广泛应用于涂料工业。此外, 在核电站等和平利用原子能事业中, ¹⁴⁷Pm作为晚期混合裂变产物在核反应堆事故中亦有污染环境和生物的可能。因此, 本文应用骨髓和血液正常染红细胞微核检测, 研究了低剂量¹⁴⁷Pm内污染预处理小鼠能否改变相继高剂量¹⁴⁷Pm内污染引起的红细胞染色体损伤及其规律。

实验采用近交系昆明种雄性小白鼠, 6~7周龄, 体重28~32克, 常规条件下饲养。实验动物由本院实验动物中心提供。

实验动物随机分为1个单纯高剂量实验组, 3个低剂量预处理组和1个对照组, 每组5只动物。放射纯¹⁴⁷Pm(NO₃)₃原液的放射性活度为1.75×10¹⁰ Bq/ml, 应用无菌生理盐水将原液稀释成所需工作液, 经小鼠尾静脉注入。单纯高剂量实验组注射¹⁴⁷Pm活度为18.5kBq/g体重, 低剂量预处理组注射¹⁴⁷Pm活度分别为0.37, 3.7和37Bq/g体重, 3天后注射高剂量¹⁴⁷Pm活度为18.5kBq/g体重。对照组注射等量无菌生理盐水。高剂量¹⁴⁷Pm注射后24小时, 通过颈脱椎法处死动物, 取样检测。

动物处死后, 迅速取其胸骨剔除肌肉, 用止血钳挤出骨髓液置于预先滴好小牛血清的载玻片上。混均推片, 晾干后用甲醇固定10分钟, Giemsa染色15分钟, 油镜下每只小鼠观察2000个正常染红细胞, 计数微核细胞。实验结果以微核细胞千分率表示。

动物处死前从尾静脉取血制备血涂片, 经甲醇固定, Giemsa染色, 在油镜下每只小鼠观察2000个正常染红细胞, 计数微核细胞。实验结果以微核细胞千分率表示。

实验数据应用Student's t检验进行统计学显著性分析。

不同剂量¹⁴⁷Pm内污染对骨髓正常染红细胞微核的影响列于表 1。

表 1 Table 1

表 1 147Pm内污染对骨髓正常染红细胞微核的影响(x±s)

表 1 147Pm内污染对骨髓正常染红细胞微核的影响(x±s)

由表 1结果可见, 单纯高剂量组¹⁴⁷Pm内污染可引起骨髓正常染红细胞微核细胞率明显增多, 与正常对照组比较有非常显著的差异(P < 0.01)。然而, 预处理1~3组骨髓正常染红细胞微核细胞率明显减少, 与单纯高剂量实验组比较有非常显著的统计学差异(P < 0.01);并且与正常对照组比较已无显著的统计学差异(P>0.05)。

不同剂量¹⁴⁷Pm内污染对血液正常染红细胞微核的影响列于表 2。

表 2 Table 2

表 2 147Pm内污染对血液正常染红细胞微核的影响(x±s)

表 2 147Pm内污染对血液正常染红细胞微核的影响(x±s)

表 2结果显示, 单纯高剂量¹⁴⁷Pm内污染可引起血液正常染红细胞微核细胞率明显增多, 与正常对照组比较有非常显著的差异(P < 0.01)。然而, 预处理1~3组血液正常染红细胞微核细胞率明显减少, 与单纯高剂量实验组比较有显著或非常显著的统计学差异(P < 0.05或0.01);并且与正常对照组比较已无显著的统计学差异(P>0.05)。

骨髓红细胞微核为探测电离辐射和化学诱变剂对细胞染色体的损伤提供了一种快速简便的方法, 而外周血红细胞微核则进一步简化了检测手续, 并更适于进行连续的观察。实验结果显示, 18.5kBq/g体重的高剂量¹⁴⁷Pm内污染小鼠24小时, 骨髓和外周血正常染红细胞微核细胞率与正常对照组比较均显著增加(P < 0.01), 骨髓正常染红细胞微核细胞率比外周血高3倍, 而骨髓嗜多染红细胞微核细胞率明显高于外周血嗜多染红细胞微核细胞率^[7]。表明高剂量¹⁴⁷Pmβ内照射可引起骨髓幼红细胞染色体明显的损伤作用, 由此形成的含有微核的骨髓嗜多染红细胞一部分可继续发育成熟, 故骨髓正常染红细胞微核细胞率明显高于外周血正常染红细胞微核细胞率; 另一部分则较快地转移到外周血液, 故在¹⁴⁷Pm内污染24小时即可有意义地在外周血中被检测到。Chaubey等人^[6]研究证实, 钴-60γ射线引起的骨髓和外周血嗜多染红细胞微核细胞率分别于照后12和24小时即可有意义地增高, 并分别至24和36小时达到最大值, 并可有意义地持续60多小时; 骨髓和外周血正常染红细胞微核细胞率分别于照射后24和48小时有意义地被检测到, 随时间而增加, 并可有意义地持续72小时。可见, 骨髓和外周血嗜多染红细胞微核细胞率可用于探测急性电离辐射引起的染色体损伤, 是十分灵敏的放射生物学指标之一。同时, 骨髓和外周血正常染色红细胞微核细胞率亦可用于探测较大剂量内照射引起的染色体损伤, 是简便连续较灵敏的内照射生物学指标之一。

然而, 如果预先给予放射性活度为0.37~37Bq/ g体重的低剂量¹⁴⁷Pm内污染, 3天后再相继给予18.5kBq/g体重的高剂量¹⁴⁷Pm内污染小鼠, 则骨髓和外周血正常染红细胞微核细胞率与单纯高剂量实验组相比明显减低(P < 0.01), 并且与正常对照组比较已无显著性统计学差异(P>0.05)。表明低剂量¹⁴⁷Pmβ内照射持续72小时仍可诱导红细胞系统的适应性反应, 使红细胞对相继高剂量¹⁴⁷Pm内污染引起的染色体损伤有了抵抗力。自1984年01ivieri等人^[8]首次发现电离辐射诱导淋巴细胞的适应性反应以来, 电离辐射和化学诱变剂诱导的适应性反应已在植物、细菌、哺乳动物以及人淋巴细胞和生殖细胞中发现, 但鼠胚胎细胞和静止期肝细胞^[9]则未见适应性反应。本文结果认为血液和骨髓红细胞对电离辐射亦可产生适应性反应, 表明具有放射适应性反应的细胞种类的多样性。细胞适应性反应的研究对分析和阐明天然高本底地区居民和放射性职业工作人员的辐射效应具有十分重要的意义。

研究表明, 电离辐射诱导的适应性反应具有一定的剂量范围; 在0.37~37Bq/g体重的低剂量¹⁴⁷Pm内污染诱导红细胞微核适应性反应的剂量范围内, 较低剂量诱导的适应性反应的程度高于较高剂量诱导的适应性反应的程度。即较低剂量诱导的骨髓和外周血红细胞微核细胞率低于较高剂量。我们已前的研究表明, 浓缩铀可诱导小鼠脾淋巴细胞DNA切除修复功能的适应性反应^[10]。结合本文结果表明, 一定剂量范围内的低剂量¹⁴⁷Pm内污染预处理可诱导小鼠幼红细胞DNA修复功能的增强, 从而减低相继高剂量¹⁴⁷Pmβ内照射引起的红细胞系统染色体的损伤效应。