目前, 随着对中子研究的逐渐深入, 中子在医疗卫生和工农业领域中的应用越来越广, 不可避免地引发一些中子的辐射损伤^[1~3]。因此, 研究中子对生物机体的损伤情况, 以便有针对性地根据中子对人体的损害情况制定更为有效的防护措施。因此, 我们利用90%的中子对BALB/C小鼠进行了不同剂量(2.5~5.5 Gy)的照射, 并于不同时间采取血标本, 进行了小鼠血清总胆汁酸和葡萄糖的测定, 取得了初步结果, 现报告如下:

1 材料和方法 1.1 实验动物分组及照射

采用278只二级BALB/C雄性小鼠作为实验动物。将上述小鼠分为1个对照组和4个实验组。分别对各动物组进行90%中子照射, 照射剂量分别为2.5 Gy (80只)、3.0 Gy(60只)、4.0 Gy(60只)及5.5 Gy(60只), 对照组18只。分别在照射动物之后的6 h、12 h、1 d、2 d、3 d、4 d、5 d、7 d、10 d、14 d、21 d及28 d采取静脉血进行血清TBA和GLU测定。

1.2 仪器

采用清华大学核能技术研究院的核反应堆裂变中子源。7170 s全自动生化分析仪(日本日立公司)。

1.3 血清总胆汁酸和葡萄糖测定方法

血清TBA采用循环酶法测定, 血清GLU采用葡萄糖氧化酶法进行测定。

1.4 统计学方法

采用Microcal Origin软件包中的成组设计资料的t检验进行统计学分析。

2 结果 2.1 不同剂量的中子辐射对小鼠血清总胆汁酸的影响 2.1.1 2.5 Gy中子照射组血清TBA的变化

小鼠血清TBA于照射后6 h明显升高至(2.35±0.83)μmol/L, 照射后12 h~24 h血清TBA持续升高(2.07~2.50 μmol/L), 第3天略有降低, 为(1.88±0.75)μmol/L, 第5~10天血清TBA为2.13~4.55 μmol/ L, 其中第10天血清TBA达到最高值, 为(4.55±1.61)μmol/L (表 1), 照射后第14天后出现逐渐下降趋势, 但直到照射后28 d仍然未恢复至正常状态, 第28天的血清TBA仍然显著高于正常对照组[(3.15±1.59)μmol/L, P＜0.01)]。

2.1.2 3.0 Gy中子照射组血清TBA的变化

小鼠血清TBA于照射后6 h显著升高[(3.42±0.84)μmol/L, P＜0.01], 照射后12 h~24 h血清TBA略有下降, 但显著高于正常对照组(1.58~2.40 μmol/L, P＜0.05), 第10天血清TBA为(2.70±1.13) μmol/L, 与正常对照组比较, 差异有非常显著性(P＜0.01)。第11天后3.0 Gy中子照射组小鼠全部死亡。

2.1.3 4.0 Gy中子照射组血清TBA的变化

小鼠血清TBA于照射后6 h显著升高[(4.25±0.40)μmol/L, P＜0.01], 照射后12 h~24 h血清TBA亦显著高于正常对照组(4.15~4.45 μmol/L, P＜0.01), 第2~3天血清TBA略有下降, 为2.18~3.13 μmol/L, 第4天血清TBA又有显著升高, 为(5.00±0.71)μmol/L, 与正常对照组比较, 差异有非常显著性(P＜0.01)。第5天后4.0 Gy照射组小鼠全部死亡。

2.1.4 5.5 Gy中子照射组血清TBA的变化

小鼠血清TBA于照射后6 h显著升高[(2.07±1.57)μmol/L, P＜0.01], 照射后12 h血清TBA略有下降, 但显著高于正常对照组[(1.52±0.26)μmol/L, P＜0.05], 照射后24 h血清TBA为(2.08±1.45)μmol/L。第2~3天血清TBA为1.28~1.75 μmol/L, 照射后第4天血清TBA骤然升高至为6.70 μmol/L, 与正常对照组比较, 差异有非常显著性(P＜0.01)。第5天后5.5 Gy照射组小鼠全部死亡。

2.2 不同剂量的中子辐射对小鼠血清葡萄糖的影响 2.2.1 2.5 Gy中子照射组血清葡萄糖的变化

在照射后6 h小鼠GLU为(6.98±0.51)mmol/L(表 2), 与对照组相比, 差异无显著性(P＞0.05)。照射后12 h小鼠GLU降低为(5.80±0.58)mmol/L, 与对照组差异有显著性(P＜0.05)。于第3天略有升高, 为(8.00±2.29)mmol/L, 但与正常对照组比较差异不显著。2.5 Gy中子照射后第5~28天血清GLU为6.55~8.27 mmol/L, 恢复至正常状态, 与对照组相比, 差异无显著性(P＞0.05)。

2.2.2 3.0 Gy中子照射组血清葡萄糖的变化

在照射后6 h小鼠血清GLU为(6.92±0.46)mmol/L, 与对照组相比, 差异无显著性(P＞0.05)。照射后12 h小鼠GLU降低至(6.00±0.79 mmol/L), 与对照组差异有显著性(P＜0.05)。照射后第1~10天血清GLU为6.25~7.70 mmol/L, 与对照组相比差异有显著性。第11天后小鼠全部死亡。

2.2.3 4.0 Gy中子照射组血清葡萄糖的变化

在照射后6 h ~12 h小鼠血清GLU为6.75~7.22 mmol/L, 与对照组相比, 差异无显著性(P＞0.05)。于第2~3天小鼠略有升高, 为8.37 ~9.00 mmol/L, 但与正常对照组比较差异无显著性。照射后第4天血清GLU为(6.55±0.78)mmol/L, 与对照组相比, 差异无显著性(P＞0.05)。第5天后小鼠全部死亡。2.2.4 5.5 Gy中子照射组血清葡萄糖的变化在照射后6 h ~24 h小鼠血清GLU为6.03~7.83 mmol/L, 与对照组相比差异无显著性(P＞0.05)。于第2天小鼠血清GLU显著升高, 为(9.53±0.85)mmol/L, 与正常对照组比较差异有非常显著性(P＜0.01)。第5天后小鼠全部死亡。

3 讨论

中子主要由反应堆、加速器、实验研究和在临床上治疗恶性肿瘤用的中子源产生, 在战时可由原子弹、氢弹及中子弹等核武器爆炸时产生。中子与物质的相互作用过程分为散射和核反应两大类。散射作用包括弹性散射和非弹性散射; 核反应包括辐射俘获、放出带电粒子和核裂变等。在中子与机体组织的各种相互作用中, 弹性散射产生的反冲质子和碳、氮反冲核以及核反应产生的质子和α粒子, 都能使机体组织产生强烈的电离作用。此外, 所有这些反应中放出的γ射线, 也将在组织中产生间接电离作用。因此, 中子对机体组织的损伤程度, 与相同吸收剂量的X射线和γ射线相比要严重得多。因此, 一旦引起中子辐射损伤, 势必引起机体较γ射线照射更为严重的出血、感染、免疫功能低下等症状而威胁人们的生命, 加之预防γ射线损伤的药物对中子损伤的防护效果差或完全无效, 目前也没有预防中子损伤的特效药物, 而治疗γ射线损伤的措施对中子损伤有效也只限于骨髓型急性放射病。中子辐射损伤的防治至今难有突破, 其主要的原因在于中子损伤的分子机制及其特点未明。因此, 开展中子辐射损伤生物效应特点、分子病理机制研究是研究中子辐射损伤最迫切的任务之一。

TBA由肝脏分解代谢, 能反映肝实质损伤。一旦肝细胞发生病变, 血中胆汁酸浓度极易升高。因此, TBA测定用于监测急慢性肝脏损伤情况的价值很大, 而且由于全自动生化分析仪的使用, 测定TBA方便易行, 是一项很具实用价值的肝功能诊断指标^[4]。

本研究利用90 %的中子对BALB/C小鼠进行了不同剂量的照射, 发现2.5 Gy照射组小鼠TBA于照射后6 h即开始明显升高, 其中第10天血清TBA达到最高值, 照射后第14天逐渐下降, 但直到第28天仍然显著高于正常对照组。3.0~5.5 Gy中子照射组小鼠血清TBA于照射后6 h~10 d均显著高于正常对照组。其机制可能是由于中子辐射的直接作用引起肝细胞损伤和辐射引起小鼠体内其他的组织细胞变性坏死产生的毒性物质, 如重肝脏负担和干扰胆酸代谢所致。在2.5 Gy和3.0 Gy照射组小鼠GLU在照射后6 h无明显变化, 在照射后12 h均有一定程度的降低, 与对照组差异有显著性, 之后又恢复至正常水平。在5.5 Gy照射组小鼠GLU在照后6 h无明显变化, 在照后12 h均有一定程度的降低, 在第2天明显升高, 与正常对照组比较, 差异有非常显著性。其作用机制可能与小剂量的中子射线刺激胰岛细胞增殖、抑制胰腺细胞凋亡和增加超氧化物歧化酶的活性有关, 进而引起GLU水平下降; 较大剂量的中子射线则可能引起胰岛细胞的坏死, 引起血清GLU升高。Takahashi等建立了利用低剂量γ射线预防Ⅰ型糖尿病的小鼠动物模型^[5]。其实验结果表明小剂量的γ射线辐射可以保护动物组织免受氧化作用的的损害, 而氧化作用是机体许多疾病的主要致病原因。实验表明, 用0.5 Gy的γ射线对12~14周龄的小鼠进行全身照射, 可以延缓糖尿病的发生。小剂量辐射可以抑制血糖增高和胰岛素水平下降。在辐射后一周还可以观察到胰腺细胞凋亡降低和超氧化物歧化酶活性增高。Kido等也报道了用10 Gy的X射线照射可以刺激大鼠胰腺, 诱导胰岛的细胞瘤的产生^[6], 诱导胰岛细胞瘤形成率为89.3%, 并可引起胰岛素分泌增加和血糖下降。