在放射医学领域中, 在核动力日益得到广泛应用的今天, 认为电离辐射只有损害作用的传统说法是不符合实际的。当然, 高剂量或中等剂量的辐射对人体显然是有害的, 无论从整体水平、细胞水平, 还是亚细胞水平和分子水平都表现出明显的损伤效应^[1]。但是, 在低剂量的辐照影响下, 可以产生与高剂量辐射明显不同的效应, 如在人类长期进化过程中, 对天然辐射本底的辐照就可以适应, 并经实验证明其对生物体的正常发育是必需的^[2]。单纯的低剂量外照射, 可刺激生长发育和免疫增强效应, 以及诱导适应性反应^[3]。但迄今关于单纯的低剂量核素内照射是否可诱发兴奋效应和适应性反应, 文献中未见报道。因此, 有必要加以研究阐明。本文探讨了在受低剂量裂片核素¹⁵³Sm辐照作用下, 是否能诱导细胞的存活适应性反应。研究对低剂量放射性核素辐射作用的新见解, 对于标定高本底地区居民、职业性放射性工作者等低剂量受照人员的内照射效应和危险度, 对于制定内照射辐射防护标准, 均有重要的理论意义和实用价值。

实验研究中使用由我院细胞免疫研究中心传代培养的骨肉瘤细胞株HOS-8603细胞。用RPMI 1640(GIBCO)全培养液中维持培养。在临实验时, 将贴壁培养细胞放置到5%CO₂培养器内作37℃培养。然后取对数生长期的骨肉瘤细胞, 先用胰蛋白酶:EDTA(0.05：0.02%)液消化, 随即用Hanks液洗涤三次去除胰蛋白酶后, 用全培养液调至实验所需瘤细胞的浓度2×10⁶cells/ml备用, 进行对骨肉瘤细胞的存活适应性反应研究。

实验运用四氮唑(MTT)显色反应^[5]来进行观察。先用低剂量放射性核素¹⁵³Sm分别辐照骨肉瘤细胞30min或4h后, 然后再用高剂量放射性核素¹⁵³Sm辐照处理, 观察预先给予的低剂量¹⁵³Sm辐照是否提高第二次高剂量¹⁵³Sm诱发的细胞存活率, 即是否有适应性反应发生。取24孔无菌培养板, 随即在培养板的每孔内各加入应用RPMI 1640全培养液配制的2×10⁶cells/ml的骨肉瘤细胞悬液。而在实验1组各孔中, 预先在30min或4h各加入1ml RPMI 1640全培养液, 随后再各加入1ml用RPMI 1640全培养液配制的放射性活度为3.7×10²kBq/ml的高剂量¹⁵³Sm溶液。然后再分别在实验2组各孔中, 分别预先在30min或4h加入1ml用RPMI 1640全培养液配制的放射性活度为3.7kBq/ml的低剂量¹⁵³Sm溶液, 然后再各加入1ml用RPMI 1640全培养液配制的放射性活度为3.7×10²kBq/ml的高剂量¹⁵³Sm溶液。而在对照组各孔内则加入等量的RPMI 1640全培养液。然后将加液完毕的24孔培养板放置于37℃、5%CO₂的培养器中分别培养12h和24h。将按各不同观察时间分别收集的对照组、实验1组和2组的骨肉瘤细胞, 用Hanks液洗涤去除游离核素, 然后用RPMI 1640全培养液将骨肉瘤细胞调至5×10⁵cells/ml。随即取无菌55孔酶标板, 每孔放置100μl瘤细胞悬液, 而调零孔则加入100μl的RPMI 1640全培养液, 随即对酶标板每孔中加入10μl MTT溶液〔3-(4, 5Dimethylthiazolyl)-3, 5diphenyl-tetrazolium bromide〕(5mg/ml, PBS配制, 无菌过滤)后, 于37℃、5%CO₂培养器中培养4h, 再在每孔加100μl SDS-0.1MHCL, 37℃放置12h, 用酶标仪DG-3022A ELISA micro-plate Reader检测各孔中A570nm值, 然后计算出受不同条件和不同时间辐照后骨肉瘤细胞的存活率。

通过实验研究, 观察到低剂量¹⁵³Sm辐照诱导骨肉瘤细胞的存活适应性反应的结果列于表 1和表 2。从表 1可见, 单纯高剂量¹⁵³Sm辐照组的骨肉瘤细胞的存活率明显低于正常对照组, 表明高剂量153 Sm辐照可呈现出明显的辐射损伤, 导致大量的骨肉瘤细胞死亡。可是, 当预先30min使用3.7kBq/ml的低剂量¹⁵³Sm辐照骨肉瘤细胞后, 再相继接受3.7 ×10²kBq/ml的高剂量¹⁵³Sm辐照12h, 可见到其要比单纯高剂量¹⁵³Sm辐照组的存活率出现增升趋势。而当预先30min使用3.7kBq/ml的低剂量153 Sm辐照后, 又相继使用3.7×10²kBq/ml的高剂量¹⁵³Sm辐照24h后, 可见到此时的骨肉瘤细胞存活率呈显著增升, 从37.18%增升至53.85%。表明骨肉瘤细胞经过低剂量¹⁵³Sm辐照的预处理, 可使该细胞产生适应性反应, 从而对高剂量¹⁵³Sm辐照引起的辐射损伤变得不敏感或有了抵抗力。

表 1 Table 1

表 1 低剂量153Sm预先30min辐照诱导骨肉瘤细胞对高剂量153Sm的存活适应性反应

表 1 低剂量153Sm预先30min辐照诱导骨肉瘤细胞对高剂量153Sm的存活适应性反应

表 2 Table 2

表 2 低剂量153Sm预先4h辐照诱导骨肉瘤细胞对高剂量153Sm的存活适应性反应

表 2 低剂量153Sm预先4h辐照诱导骨肉瘤细胞对高剂量153Sm的存活适应性反应

表 2中列出了当预先4h使用3.7kBq/ml的低剂量¹⁵³Sm辐照骨肉瘤细胞后, 再相继接受了3.7×10²kBq/ml的高剂量¹⁵³Sm辐照12h后, 可见到此时要比单纯高剂量¹⁵³Sm辐照组的存活率呈现出显著增长, 可从60.59%增升至84.51%。而当¹⁵³Sm的辐照作用持续至24h阶段, 则见到有类似的骨肉瘤细胞存活率的显著增升, 可以从37.18%增升至64.10%。

关于低剂量辐射诱导细胞存活适应性反应的研究, 文献中迄今只有关于X射线或γ射线外照射方面的报道^[6]。在本研究中, 我们首先运用单纯低剂量放射性核素内照射诱导出了对细胞的存活适应性反应。观察到将细胞预先进行低剂量放射性核素¹⁵³Sm辐射后, 随后再用高剂量的¹⁵³Sm辐射来验证其对第二次照射诱发的细胞存活率, 发现可产生保护作用。至于涉及到细胞存活适应性反应的机理方面, 我们曾经观察到低剂量放射性核素内照射可诱导DNA的修复机制, 这种机制可有效地修复由于相继高剂量核素辐射引起的初始断裂损伤, 因而使总的细胞损伤减少。我们发现的浓缩铀低剂量照射诱导的以UDS为代表的DNA切除修复功能的适应性反应就是一个例证^[7], 可使免疫细胞对相继高剂量浓缩铀²³⁵U所致的免疫毒理效应产生了抵抗力。当然, 蛋白质合成可能是存活适应性反应存在的必要条件, 因为如果在适应性辐照的同时, 加入蛋白质合成抑制剂放线菌酮(CHX)^[8], 就可以防止存活适应性反应的发生, 这值得进一步探究。