中国辐射卫生  2005, Vol. 14 Issue (2): 91-92  DOI: 10.13491/j.cnki.issn.1004-714x.2005.02.006

引用本文 

张文艺, 焦玲, 星正治. 0.2 MeV中子照射洋葱萌发种子后根尖细胞微核诱发率的研究[J]. 中国辐射卫生, 2005, 14(2): 91-92. DOI: 10.13491/j.cnki.issn.1004-714x.2005.02.006.
ZHANG Wenyi, JIAO Ling, HOSHI Masaharu. Study of the Frequencies of Micronuclei Induced in the Root-tip Cells of Onion Seedlings by 0.2 MeV Neutrons[J]. Chinese Journal of Radiological Health, 2005, 14(2): 91-92. DOI: 10.13491/j.cnki.issn.1004-714x.2005.02.006.

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收稿日期：2004-11-08
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0.2 MeV中子照射洋葱萌发种子后根尖细胞微核诱发率的研究
张文艺 1, 焦玲 1, 星正治 2     
1. 中国医学科学院中国协和医科大学放射医学研究所, 天津 300192;
2. 日本广岛大学原爆放射线医科学研究所
收稿日期：2004-11-08
作者简介：张文艺(1965~), 男, 四川省人, 副研究员, 医学博士, 研究方向:辐射剂量学.
摘要：目的 了解单能中子的相对生物效应。方法 通过由Schenkel型加速器产生的0.2 MeV单能中子以及60Co γ射线照射洋葱萌发种子, 观察单位剂量的两种辐射在洋葱根尖细胞中微核诱发率的差异。结果 0.2 MeV单能中子单位剂量的微核诱发率为(133.0±6.4)% Gy-1; 60Co γ射线单位剂量的微核诱发率为(3.59±0.19)% Gy-1。以60Co γ射线为参考辐射, 0.2 MeV单能中子照射洋葱萌发种子后在根尖细胞中诱发微核的相对生物效应(RBE)值为37.0±2.7。结论 以60Co γ射线为参考辐射, 0.2 MeV单能中子照射洋葱萌发种子后在根尖细胞中诱发微核的RBE值高达37.0±2.7。因此, 为更好地解明具有高线能传输(LET)的中子的生物效应机制, 以及放射治疗的基础研究提供了一种较好的手段。
关键词：中子    微核    洋葱萌发种子    相对生物效应(RBE)    
Study of the Frequencies of Micronuclei Induced in the Root-tip Cells of Onion Seedlings by 0.2 MeV Neutrons
ZHANG Wenyi 1, JIAO Ling 1, HOSHI Masaharu 2     
Institute of Radiation Medicine, Chinese Academy of Medical Sciences and Peking Union Medical College, Tianjin 300192, China
Abstract: Objective To best understand the relative biological effectiveness (RBE) of mono-energetic neutrons. Methods To observe the difference of the frequencies of micronuclei induced in the root-tip cells of onion seedlings irradiated by 0.2 MeV mono-energetic neutrons from a Schenkel type accelerator and γ rays from a 60Co source. Results The frequencies of micronuclei induced by unit dose of 0.2 MeV mono-energetic neutrons and γ rays from a 60Co source are (133.0 ±6.4) and (3.59±0.19)% Gy-1, respectively.Thus, when a 60Co γ-ray source is used as reference radiation, the RBE value for 0.2 MeV mono-energetic neutrons to induce micronuclei in the root-tip cells of onion seedlings is about 37.0±2.7. Conclusions Using a 60Co γ-ray source as reference radiation, the RBE value of 0.2 MeV mono-energetic neutrons to induce micronuclei in the root-tip cells of Allium onion seedlings is as high as 37.0 ±2.7.It provides a good method to best understand the mechanism of the biological effectiveness of high LET neutrons, and for the basic study of radiation therapy.
Key words: Neutron    Micronucleus    Onion Seedling    Relative Biological Effectiveness (RBE)    

由于受到射线的照射, 部分细胞的染色体发生断裂。这些断裂的染色体在随后的有丝分裂过程中形成一个远远小于正常子核的核小体, 通常称之为微核[1]。微核发生的频率与染色体变异的频率密切相关, 因此微核频率是评价染色体损伤的重要指标之一[1, 2]。通过由加速器产生的0.2 MeV单能中子以及60Co γ射线照射洋葱萌发种子后, 观察两种射线在洋葱根尖细胞中微核诱发率的差异, 从而更好地了解单能中子的相对生物效应。

1 材料和方法 1.1 洋葱萌发种子

2000年收获的OK黄洋葱种子, 存储在4 ℃的冰箱内。将蒸馏水浸透的棉纸置于直径为35 mm的组织培养皿中, 然后将洋葱种子均匀散置在上面后密封, 在25 ℃的恒温条件下进行培养得到萌发种子。

1.2 照射条件

① 0.2 MeV单能中子。单能中子通过安装在日本广岛大学原爆放射线医科学研究所的放射生物学研究用加速器(HIRRAC)得到的。加速器的质子束电流为1 mA。经过Schenkel型加速器加速的质子轰击7Li靶后发生核反应7Li(p, n) 7Be得到中子[3]。室温条件下, 利用配对电离室IC-17和IC -17G来测量中子以及γ射线的剂量[3]。γ射线的剂量约占总剂量的5 %左右。受照射样品与源之间的距离为10 cm。无附加滤片。吸收剂量分别是0.05、0.1、0.15和0.2 Gy。②60Co γ射线源。放射性活度为1.11 ×1014 Bq (1999年3月1日测定) [3]。源和受照种子间的距离为0.8 m。种子放置位置处的剂量率为44.6 Gyh-1。吸收剂量分别是0.25、0.5、0.7和1.0Gy。

1.3 标本制作[4]

照射后的洋葱萌发种子继续在25 ℃的恒温条件下培养24 h后, 此时芽长大约为1 cm。将其浸泡在体积比为7: 3的醋酸dahlia染色液与1 NHCl混合而成的溶液中, 染色15 min左右。醋酸dahlia染色液是将0.5 g的dahlia violet溶解于浓度为30%的100 ml醋酸中配制而成。然后再用蒸馏水浸泡、冲洗5 ~ 10 min。最后, 截取1 ~ 2 mm的根尖部分, 加上50 %的甘油后将其压碎、固着在载玻片上, 制成标本。

1.4 微核测定[1]

在400倍显微镜下观察分裂间期细胞数和微核数。微核频度是同一辐射条件下的5个标本的未加权平均值。为减少误差, 对每一标本检测大约1 000个分裂间期细胞。

2 结果

图 1为萌发种子受不同辐射照射后根尖细胞中微核诱发率随吸收剂量的变化。由图 1可以看出, 洋葱根尖细胞中微核诱发频度F随吸收剂量D的增大而呈线性地增加。应用具有泊松分布的最大或然法[1]可以得到如下近似剂量响应方程:

(1)
图 1 洋葱根尖细胞中微核诱发率随吸收剂量的变化

其中, 方程(1)中的系数a =(0.15 ±0.05)%是自发微核频率, 是通过9次独立实验求得的平均值(±标准误, 下同)。系数b则是不同辐射单位剂量的微核诱发率:即照射单位剂量(Gy-1)的某种辐射后在每100个分裂间期根尖细胞中诱发的微核数。通过对7次独立实验数据进行回归计算, 得到能量为0.2 MeV单能中子辐射单位剂量的微核诱发率bn为(133.0 ±6.4)% Gy-1; 相应地, 60Co γ射线单位剂量的微核诱发率bγ为(3.59 ± 0.19)%Gy-1。

某种辐射的相对生物效应(RBE)值的定义是引起某一特定水平生物效应的参考辐射剂量与引起相同水平生物效应的某种辐射剂量之比。那么方程(1)中系数b的实际意义是:单位剂量(Gy-1)的某种辐射照射洋葱萌发种子后在每100个分裂间期的根尖细胞中所诱发的微核数; 换句话说, b-1的意义则是:在每100个分裂间期的洋葱根尖细胞中诱发1个微核所需的吸收剂量。因此, 以60Co γ辐射为参考, 能量为0.2 MeV的单能中子的RBE值则由下式计算得到:

3 讨论

有研究表明, 用252Cf裂变中子照射洋葱萌发种子后根尖细胞中单位剂量的微核诱发率为(115 ±27) %Gy-1[5], 相应的RBE值为18±5, 低于笔者用0.2 MeV单能中子照射洋葱萌发种子后根尖细胞中单位剂量的微核诱发率(133.0 ±6.4)% Gy-1, 相应的RBE值为37.0 ±2.7。这是由于252Cf裂变中的平均能量为2.1 MeV。当中子能量为0.3MeV左右时, 其RBE值具有最大值; 而当中子能量相对于0.3 MeV向低能方向减少, 或向高能方向增加时其RBE值都随之减少, 直至趋于一个常数[6]。干种子照射情况, 其RBE值远远高于萌动种子照射的情况, 甚至高达1 000左右[2]。如果将这种差异完全解释为由于水和氧含量较高而导致γ辐射效应的增加, 不能很好地解释γ射线照射干种子和萌动种子后根尖细胞中微核诱发率之间存在的差异, 因为γ射线照射干种子和萌动种子后根尖细胞内的微核诱发率最多也不过10倍之差[2]。另外一个重要因素就是γ射线和中子照射引起DNA损伤的修复效率[7~10]。干种子照射的情况下, 一方面辐射所致的DNA损伤在开始培养后的第一个有丝分裂期间能够得到有效地修复; 另一方面, 由γ射线照射所致的DNA损伤的修复效率比由中子照射所致的DNA损伤的修复效率要高得多。而萌动种子情况下, 由于吸水后, 其生理状况发生了质的变化, 辐射敏感性大大增加, 从而更容易导致辐射损伤[2]。另外与光子照射比较, 中子照射引起的这种变化更依赖于不同的物理和生物学因素[2]。一般来说, 辐射在植物细胞中诱发的染色体变异远比在动物细胞中高[11]。并且, 中子的能量, 照射剂量以及剂量率, 生物学判定标准等的不同, 这种差异也会有相应的变化[11]。

参考文献
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