近年来, 随着放射医学在肿瘤治疗中的应用, 由其产生的不同程度的辐射副反应或辐射损伤已引起人们的重视, 寻找对正常细胞有保护作用的抗辐射药物开始引起研究人员的普遍关注。研究表明, 具有抗辐射作用的天然活性物质主要是多糖类物质, 现已发现的具有抗辐射效应的多糖类物质有木耳多糖、姬松茸多糖和红毛五加多糖等^[1-3]。卡拉胶低聚糖主要由D-半乳糖及其衍生物以α-1, 3和β-1, 4键交替连接而成的硫酸类低聚糖, 笔者研究了卡拉胶低聚糖对辐射损伤的防护作用及其机制。

1 材料和方法 1.1 实验动物及照射方法

雄性昆明种小鼠, 体重18~20g, 由青岛药品检验所动物中心提供。6MVX直线加速器一次全身照射, 吸收剂量率1.0Gy/min, 吸收剂量6.0Gy。

1.2 药物来源

卡拉胶低聚糖由中国海洋大学海洋药物研究所提供。

1.3 方法 1.3.1 30d存活率观察

小鼠150只随机分为正常对照组、照射对照组和3个卡拉胶低聚糖组。卡拉胶低聚糖组照射前连续10d和照射后继续给药21d, 每天腹腔给药一次, 剂量分别为10, 20和40mg/kg, 正常对照组和照射对照组均腹腔注射等量生理盐水0.2ml/只, 计算30d存活率。

1.3.2 外周血指标、脾脏指数、血及肝脏中抗氧化酶和脂质过氧化物水平检测

小鼠50只随机分为正常对照组、照射对照组和3个卡拉胶低聚糖组。分组及给药同上述实验。在照射后0, 7, 14, 21d取小鼠静脉血, 测定小鼠外周血WBC、PLT和RBC。另外, 在照射后21d时, 取小鼠全血和肝脏、分别测定血清和肝脏SOD活性和MDA含量, 全血GSH-Px活性, 取小鼠脾脏测定小鼠脾脏指数。

1.3.3 观察指标^[4]

用血细胞自动分析仪测定白细胞、红细胞和血小板数, 按试剂盒说明书测定GSH-Px活性、SOD活性及MDA含量, 按下式计算脾脏指数。脾脏指数=脏器质量× 1 000/体重。

1.4 统计学处理

标本的组间差异用t检验。

2 结果 2.1 受照小鼠30d存活率

照射对照组小鼠在照射后第6d出现死亡, 卡拉胶低聚糖组小鼠平均存活时间显著高于照射对照组。照射对照组30d存活率为8.6%, 而卡拉胶低聚糖组最高值为57.5%, 差异有统计学意义(P<0.01)。

2.2 脾脏指数的变化

由图 1可见, 照射对照组小鼠脾脏指数低于正常对照组, 差异有统计学意义(P<0.01), 而卡拉胶低聚糖组脾脏指数均显著高于照射对照组(P<0.01)。

2.3 外周血白细胞总数的变化

由图 2可见, 经照射后的小鼠外周血白细胞总数迅速下降, 照射对照组小鼠在照射后第7天达到最低值, 以后缓慢回升, 照射后第21天时仍明显低于正常对照组(P<0.01)。而卡拉胶低聚糖组在照射后第7天也为最低值, 但其后上升很快, 在照射后第21天时超过或接近正常值, 显著高于照射对照组(P<0.01)。

2.4 红细胞数的变化

由图 3可见, 在照射后7d内, 照射对照组小鼠的红细胞数与卡拉胶低聚糖组均表现出下降趋势, 而照射对照组第7天与第14天之间表现出更快的下降趋势, 最低值达286 ×10⁶/μl, 21d恢复至389 ×10⁶/μl。卡拉胶低聚糖组第7天减少至最低值后逐渐恢复, 第21天时, 20mg/kg和40mg/kg卡拉胶低聚糖组超过正常对照组(P<0.01)。

2.5 血小板数的变化

由图 4可见, 照射对照组小鼠血小板数在照射后开始急剧下降, 照射后第14天达最低值, 第21天仅为29 ×104/μl。而卡拉胶低聚糖组在照射后第1周内显著下降, 第2周内很快上升, 第21天则几乎达到正常水平, 显著高于照射对照组(P<0.01)。

2.6 MDA含量的变化

由表 2可见, 照射对照组小鼠血清及肝脏MDA含量明显高于正常对照组(P<0.01), 而卡拉胶低聚糖组与照射对照组MDA水平相比, 均有不同程度的降低, 差异有统计学意义(P<0.05, P<0.01)。

2.7 SOD活性和GSH-Px活性的变化

由表 3可见, 小鼠经X-射线照射后, 血清和肝脏SOD活性和全血GSH-Px活性均降低, 照射对照组与正常对照组相比, 差异显著(P<0.01);与照射对照组相比, 卡拉胶低聚糖组小鼠SOD和GSH-Px活性虽然呈现不同程度地下降, 但与照射对照组相比, 酶活性仍在较高的水平, 差异有统计学意义(P<0.01, P<0.05)。

3 讨论

本实验观察到, 小鼠经X射线全身照射后导致小鼠厌食、体重减少和死亡, 并且使小鼠脾脏重量明显减轻, 造血功能受到抑制。卡拉胶低聚糖能显著延长照射小鼠的生存时间, 30d生存率最高达57.5%。而且, 卡拉胶低聚糖可明显对抗X射线照射引起的免疫器官重量下降, 有效刺激脾脏重量的恢复, 表现为脾脏指数显著增加。另外, 实验表明照射对照组白细胞数恢复较慢, 而卡拉胶低聚糖能明显提高外周血白细胞总数。照射后白细胞总数迅速升高可能是由于卡拉胶低聚糖刺激白细胞产生系统所致。与白细胞总数相似, 经X射线照射后小鼠血小板数显著降低, 而卡拉胶低聚糖可明显刺激血小板数增加, 其作用可能与促红细胞生成作用有关。这些结果说明卡拉胶低聚糖可作为造血组织的有效刺激剂。

辐射损伤将导致细胞内产生性质活泼的氧自由基并诱导产生脂质过氧化物, 其主要特征是活性氧损伤, 而MDA是反映活性氧损伤的指标之一。本实验结果表明, 照射对照组动物血清和肝脏中MDA显著高于正常对照组, 说明照射对照组小鼠受到强的活性氧损伤, 体内脂质过氧化反应增强; 而与照射对照组相比, 卡拉胶低聚糖组的MDA水平均有不同程度的降低, 并且随着卡拉胶低聚糖给药剂量的增加这种降低MDA的效果更加明显, 反映了卡拉胶低聚糖在体内有较好的抗氧化损伤作用。SOD和GSH-Px活性是机体的抗氧化损伤防御体系中的重要组成之一, 其活性变化显示了机体的抗活性氧损伤状态和机体清除氧自由基的能力大小。本实验中照射对照组动物的血清和肝脏中的抗氧化酶活性均较正常对照组显著降低(P<0.01), 说明辐射引起机体抗氧化能力受到一定破坏, 而卡拉胶低聚糖能提高照射小鼠血清和肝脏的SOD活性和血GSH-Px活性, 增强了机体的抗氧化作用, 而且也存在着一定的剂量效应关系, 说明卡拉胶低聚糖具有较好的抗氧化损伤效果。

本研究结果揭示, 卡拉胶低聚糖具有显著的辐射防护作用, 其机理可能与其保护造血组织、减轻辐射引发的脂质过氧化和自由基损伤有关。