Olivier等在1984年通过低剂量3H-TdR作用于人外周血淋巴细胞而发现低剂量3H-TdR诱导对继后较大剂量X射线的抗性，并首次提出低剂量辐射诱导细胞遗传学适应性反应，随后各国学者从不同方面证实了这一现象[1-3]。然而，其确切的发生机制仍然是一个未解之谜。低剂量辐射(Low dose radiation，LDR)诱导适应性反应主要有以下几种假说: DNA损伤修复假说，细胞信号传导假说、低剂量辐射激活抗自由基和抗氧化损伤假说、基因和蛋白质表达假说等[4]。下面将对近几年来关于p53基因和蛋白质表达在低剂量辐射诱导DNA损伤修复假说和细胞信号传导假说的研究进展进行综述。
1 p53基因细胞凋亡过程是受基因精确调控而实现的，相关基因可分为促进细胞凋亡基因和抑制细胞凋亡基因。p53基因作为重要的促凋亡基因，在低剂量辐射诱导细胞凋亡适应性反应中有十分重要的调控作用。
刘淑春等[5]用X射线照射离体EL-4细胞，使用诱导剂量(D1)为25 ~ 200mGy (剂量率为12.5mGy /min)，攻击剂量(D2) 1.5Gy(剂量率为287mGy /min)，D1和D2间隔时间为6h。结果显示D2组与假照组比较，其p53基因表达显著增加，D1 + D2组与D2组比较，p53基因表达显著降低。因此，p53基因的活性在D1 + D2组中受到抑制，产生明显的适应性反应，说明p53基因表达下调是LDR诱导适应性反应的重要原因。国外的相关研究也显示p53基因表达在LDR诱导适应性反应的重要作用。Schwartz等[6]通过提高抑制凋亡基因BCL2的表达及剔除细胞内p53基因来证明p53基因在LDR诱导适应性反应的作用。他们采用正常人类B淋巴样干细胞株TK6、BCL2高表达的TK6细胞株TK6-BCL2以及剔除了p53基因的TK6细胞株NH32，其中TK6-BCL2和NH32细胞具有很强的抗细胞凋亡能力。说明p53基因在LDR诱导适应性反应中发挥极为重要的作用。Schwartz等将以上三种细胞持续暴露在10cGy的γ射线中，1 ~ 21d后再使用1 ~ 5Gyγ射线对三种细胞进行照射，通过检测三种细胞的存活率以及染色体断裂数目来判断适应性反应的发生情况。结果显示正常人类B淋巴样干细胞株TK6在预照射后给予大剂量γ射线照射后，其细胞凋亡数量降低以及染色体断裂数目减少，而TK6-BCL2和NH32的细胞凋亡数量及染色体断裂数目与直接暴露在大剂量γ射线照射组比较无明显差异，即TK6-BCL2和NH32细胞不发生适应性反应，此实验结果说明在BCL2高表达及缺乏p53基因的TK6细胞均无法在低剂量辐射的诱导下产生适应性反应，即p53基因的表达在低剂量辐射诱导适应性反应中发挥着明显的促进作用。Vares等[7]也证明了这一点。他们使用基因芯片法分析经宫内低剂量预照射后，胚胎的适应性与非适应性细胞的基因表达情况，发现在产生适应性反应的小鼠胚胎细胞中有p53基因相关途径的启动，因此Vares认为低剂量辐射诱导适应性反应的发生与p53基因的活化有关。
野生型p53基因具有促进细胞凋亡的功能，而突变型p53基因没有促进细胞凋亡的功能，那么低剂量辐射诱导细胞适应性反应是否与p53基因的突变有关呢? Takahashi等[8]的实验为我们阐明了这一点。他们将含有野生型p53基因和突变型p53基因的人类淋巴干细胞株进行冷冻处理，再用航天飞机将其运到太空站的轨道上，利用太空的低剂量射线对其进行预照射，133d后返回地球，再培养6h后暴露于2Gy的X射线中。结果发现低剂量辐射诱导适应性反应仅发生在野生型p53中，说明p53基因突变将严重影响低剂量辐射诱导适应性反应的产生。以上实验结果均表明，p53基因在低剂量辐射诱导适应性反应中有着重要的作用。
2 p53蛋白质大量证据显示，非同源末端连接(nonhomologous end-joining，NHEJ)修复DNA双链断裂机制是DNA损伤修复机制中的主要途径，LDR诱导的适应性反应其DNA双链断裂的非同源末端连接修复途径主要是由p53、ATM、DNA-PKcs和PARA － 1共同参与完成的[9-11]。由ATM、DNA-PKcs和PARP-1触发DNA双链断裂，导致细胞内p53基因的激活，进而引发了一系列修复蛋白质的表达和NHEJ修复的开始。LDR诱导p38 － MAPK表达上调，通过PKc-P38MAPK-p53途径激活了p53基因的适应性反应。p53基因编码表达p53蛋白质，该蛋白质在细胞周期的G1期发挥检查点的功能，负责检查染色体DNA是否有损伤并启动DNA修复，若修复失败则诱导细胞凋亡，因此，p53蛋白质在低剂量辐射诱导DNA损伤修复机制和细胞凋亡中具有重要的作用。
为了探讨p53蛋白质在适应性反应中的表达，Cheng等[11]对EL-4细胞进行了实验:设有假照组，D2组(1.0、1.5、2.0 Gy，0.287Gy /min)，D1 + D2组(D1为0.075Gy，剂量率为0.0125 Gy /min，间隔6h后再行D2照射)。结果显示，与假照组相比，p53蛋白质表达在D2组中显著增加，D1 + D2组的p53蛋白质表达明显低于D2组。因此，Cheng认为p53蛋白质在低剂量辐射诱导适应性反应中起着重要的作用。同样的，Guillaume等[12]对小鼠肢芽细胞进行培养研究。在小鼠胚胎发育的第11天，将孕鼠随机分成3组:假照组、0.3Gy照射组、0.5Gy照射组。次日，分别取出各组的肢芽细胞，再将这3组每组又分为2小组，对其中的一小组进行大剂量的照射D2 (剂量为4Gy、剂量率为1.8Gy /min)。最后的分组情况为:假照组、D2组、0.3Gy组、0.5 Gy组、0.3Gy + D2组、0.5Gy + D2组。结果发现假照射组p53蛋白质的表达水平十分低，磷酸化p53蛋白质的水平更是几乎为零。相反，在D2组中，p53蛋白质和磷酸化p53蛋白质的表达水平非常高。而在0.3Gy + D2组中，p53蛋白质和磷酸化p53蛋白质的表达水平明显低于D2组，说明p53蛋白质表达在LDR诱导适应性反应中发挥重要作用。
p53蛋白质不仅具有促进细胞凋亡的作用，还能阻止细胞发生癌变，达到抑制肿瘤细胞生长的作用。Okazaki等[13]利用射线照射可诱发正常细胞发生癌变的原理进行实验，对小鼠脾脏细胞进行低剂量照射后给予大剂量照射，观察其细胞凋亡水平与肿瘤抑制蛋白p53的表达情况。该实验将小鼠随机分为两组，其中一组(D1 + D2组)在给予攻击剂量D2 (2Gy)前2 ~ 168h对小鼠脾脏细胞进行D1剂量预照射，另一组(D2组)直接给予攻击剂量D2，结果发现肿瘤抑制蛋白p53在D1 + D2组的表达显著高于D2组，D1 + D2组小鼠脾脏细胞凋亡数量也明显低于D2组。实验说明在LDR的作用下，肿瘤抑制蛋白p53通过激活细胞内的修复系统以减少细胞癌变，从而减少细胞的凋亡数，使小鼠脾细胞产生适应性反应。因此，Okazaki等从p53蛋白质抗癌变作用方面论证了p53蛋白质在低剂量辐射诱导适应性反应中的重要作用。
虽然大量研究结果均说明p53蛋白质在低剂量辐射诱导适应性反应中的重要性，但并不是所有的细胞p53蛋白质在低剂量照射下均会发生活性的改变。研究发现，细胞的低剂量辐射诱导适应性反应可分为依赖p53蛋白质型和非依赖p53蛋白质型。刘光伟等[14]探讨低剂量X射线照射诱导小鼠睾丸生精细胞凋亡与p53蛋白质表达的关系，他们使用不连续泛影葡胺密度梯度离心法分离睾丸组织不同种类生精细胞，流式细胞术检测各类生精细胞凋亡，免疫组化法观察生精细胞p53蛋白质表达。他们将小鼠随机分为假照组、D2照射组和D1 + D2实验组，每组8只，D1 : 75 mGy，靶皮距212 cm，剂量率12.5mGy / min，3、6、12和24 h后接受不同攻击剂量(D2 : 1.0、2.0和3.0 Gy)照射，靶皮距50 cm，剂量率287mGy /min，观察其细胞凋亡百分率的变化。结果发现当1.0、2.0或3.0Gy(攻击剂量，D2)照射前6h给予75mGy(诱导剂量，D1)预照射时，发现D2对精原细胞和精母细胞的损伤作用明显减轻，表现为细胞凋亡明显减少，而对精子细胞和精子影响不明显。当D2照射前6h给予D1预照射时精原细胞和精母细胞p53蛋白质表达也明显减少，而精子细胞和精子p53蛋白质表达变化不明显。结果发现低剂量X射线照射可选择性诱导小鼠睾丸精原细胞和精母细胞凋亡的适应性反应，并与D1和D2间隔时间及D2剂量有关。同时发现LDR可诱导精原细胞和精母细胞p53蛋白质表达的适应性反应，故推测p53蛋白质表达在低剂量辐射诱导生精细胞凋亡适应性反应分子机制中起重要的调控作用。袁晓德等[15]采用张氏肝细胞株，首先对细胞进行0.016Gy、0.08Gy、0.16Gy，剂量率为0.016Gy /min γ射线预照射，间隔4h，再给予2Gy或3Gy较大剂量照射，剂量率为0.8Gy /min，检测指标为细胞的微核率。在照射前3h用P53蛋白质特异抑制剂PFT-α (20μM)处理细胞，观察p53蛋白质被抑制后对辐射适应性反应的影响，并采用western-Blot检测不同处理的细胞p53蛋白质和磷酸化P53蛋白质的表达水平。结果发现p53蛋白质抑制剂PFT-α(20μM)降低了细胞的辐射敏感性，但并不能阻滞肝细胞产生适应性反应。说明p53蛋白质并不是LDR诱导适应性反应的唯一决定因素。western-Blot检测表明，细胞受0.08Gy照射和大剂量照射后，并不能引起肝细胞内p53蛋白质和磷酸化p53蛋白质的上调，而且p53蛋白质在张氏肝细胞产生辐射适应性反应过程中，表现其功能是受到抑制的，说明p53蛋白质在γ射线诱导张氏肝细胞产生的RAR中是不起作用的。这与Takashi等[16]研究的结果相一致。
综上所述，低剂量辐射在某些细胞中是通过诱导p53基因和蛋白质表达而参与DNA损伤修复，调节细胞凋亡和细胞信号传导通路，在LDR诱导适应性中发挥作用。在另一些细胞中产生的LDR诱导适应性反应与p53基因和蛋白质表达可能不相关，需进一步探讨。但我们相信，在不久的将来，低剂量辐射诱导适应性反应这张神秘的面纱会被科学家们所揭开，并为人类的医疗卫生事业带来不可估量的贡献。
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