电离辐射作用于机体内的水或生物分子, 引起水或生物分子的活化和自由基形成, 这些活化的分子和自由基作用于另一生物分子, 造成该生物分子的损伤, 称之为电离辐射的“间接作用”, 由于机体内含有大量的水份, 因此, 间接作用在辐射损伤中占主要地位^[1]。

C₆₀是当前材料科学领域的研究热点, 其奇异的结构如分子内外表面有60个π电子, 组成三维π电子共轭体系, 使其具有缺电子烯烃的化学特性, 可发生诸如氧化还原、亲电加成、络合和自由基加成等多种反应。C₆₀及其同系物均显示出与自由基的高加成反应活性, 被称为“吸收自由基的海绵”。富勒醇(C₆₀ (OH)_n; n=12~26)是C₆₀的羟基衍生物, 具有水溶性, 并且保留了吸收自由基的特性^[2]。本实验就富勒醇对⁶⁰Coγ射线致小鼠损伤的影响进行了研究, 探讨其对电离辐射的防护作用。

1 材料和方法 1.1 试剂与仪器

C₆₀ (纯度>99 %)为武汉大学产品, 苯、甲醇、氢氧化钠、30 %过氧化氢、10 %四丁基氢氧化铵(TBAH)、丙酮、生理盐水均为分析纯及二次蒸馏水。⁶⁰Coγ源由上海第二军医大学辐照中心提供。

1.2 富勒醇的合成

具体合成方法见文献[3]。

1.3 动物分组及分组

清洁级ICR小白鼠120只, 雌雄各半, 4周龄, 体重16~18 g, 由上海必凯实验动物有限公司提供。分为两大组, 两组均随机分为三个实验组:正常对照组、照射对照组、给药照射组, 每组20只, 雌雄各半。第一大组照射剂量5.0Gy, 第二大组照射剂量8.0Gy。小鼠自照前5d至照后7d腹腔注射生理盐水或者药物, 正常对照组和照射对照组腹腔注射生理盐水, 每只0.2ml/10g;照射给药组每只每天腹腔注射富勒醇1mg/10g。

1.4 照射条件

⁶⁰Coγ射线全身均匀照射, 剂量率:1.0Gy/min。

1.5 观察指标

第一组动物隔天称重, 照射后7d尾静脉取血测定血常规, 处死动物, 取肝脏和胸腺, 称重计算肝、脾指数。第二组动物自照射后每天观察动物一般情况, 死亡情况, 连续观察30d, 计算小鼠30d存活率, 平均生存天数^[4]。

1.6 数据处理

数据统计结果用x±s表示, 组间比较采用t检验。

2 结果 2.1 富勒醇对⁶⁰Coγ射线照射小鼠体重的影响

空白对照组小鼠体重呈稳定增长趋势, 照射对照组和照射给药组照射后3d体重有所下降, 后增加缓慢, 至照后7d体重与照射前比较无明显增加, 照射给药组和照射对照组比较无显著差异(见表 1)。

2.2 富勒醇对⁶⁰Coγ射线照射小鼠外周血象的影响

照射后, 照射对照组和照射给药组动物的外周血白细胞和血小板均显著下降, 低于空白对照组(P < 0.01), 但是红细胞数改变不明显, 与空白对照组比较差异无统计学意义。照射给药组小鼠外周血白细胞和血小板均高于照射对照组, 且差异有统计学意义(P < 0.01)(见表 2)。

2.3 富勒醇对⁶⁰Coγ射线照射小鼠胸腺、脾脏的影响

照射后照射对照组和照射给药组小鼠胸腺重量、胸腺指数和脾脏、脾脏指数均显著低于空白对照组(P < 0.01), 照射给药组小鼠各指标均高于照射对照组, 差异有统计学意义(P < 0.01)。

2.4 小鼠8Gyγ射线照射后一般情况观察

小鼠8Gy照射后, 出汗, 活动减少, 照后2d内少饮水进食, 随着时间推移, 动物皮毛散乱, 灰暗无光泽, 状态萎靡, 不喜活动, 蜷缩一团, 相互挤成一堆, 活动速度迟缓, 走路摇摆, 部分动物出现腹泻, 照后4d开始出现死亡。照射对照组和照射给药组一般情况无明显差别。

2.5 8Gyγ射线照射后小鼠30d存活率

接受8Gy ⁶⁰Coγ射线照射后, 照射对照组动物在照后4d开始出现死亡, 照后1周大量死亡; 照射给药组照后6d出现死亡, 密集死亡时间出现在照后2周左右。空白对照组未出现死亡。照后10d, 照射对照组动物全部死亡, 至照后30d, 照射给药组还有8只动物存活, 存活率比照射对照组提高40%, 平均存活时间也大为延长, 与照射对照组比较差异有统计学意义(P < 0.01)(见表 4)。

3 讨论

抗辐射损伤药物的研究历来是辐射防护研究领域的重点内容, 寻找高效低毒的抗辐射药物是广大放射科研工作者孜孜以求的目标, 目前人们已发现了众多具有抗辐射损伤作用的药物, 但是由于效价不高或者毒性太大等问题, 效果不甚理想。辐射损伤是一个非常复杂的过程, 由此形成了众多的辐射防护学说, 从各个角度和层面阻断或者减轻辐射生物学效应。辐射产生的自由基在辐射损伤中占有极大的比重, 这是众所周知的, 对自由基的防护也一直是辐射防护研究的重中之重。抗氧化、清除自由基理论上具有辐射防护作用, 实验室也从各个水平证实了抗氧化对辐射的防护作用。

富勒醇是富勒烯的羟基衍生物, 溶于水, 和富勒烯相比不仅保留了相当的自由基清除能力, 而且大大增加了其水溶性, 生物毒性也大为降低。Ueng等研究表明富勒烯的LD50为1~2g/kg, 腹腔注射0.01~0.1g/kg对细胞色素P450和NADPH等加单氧酶系统无影响, 急性毒性试验显示对小鼠无毒性^[5]。

本实验采用富勒醇0.1g/kg腹腔注射研究其对小鼠⁶⁰Coγ射线照射的防护作用, 实验结果表明富勒醇能有效地减轻辐射引起的小鼠外周血白细胞、血小板降低, 胸腺、脾脏萎缩, 降低致死剂量γ射线照射小鼠的死亡率, 延长生存时间, 防护效果良好, 有望成为一种新型的辐射防护剂。