中国辐射卫生  2008, Vol. 17 Issue (1): 3-4  DOI: 10.13491/j.cnki.issn.1004-714x.2008.01.061

引用本文 

刘淑春, 王志成, 刘扬, 张萱, 龚守良. 低剂量辐射诱导体外EL-4淋巴瘤细胞周期进程的适应性反应[J]. 中国辐射卫生, 2008, 17(1): 3-4. DOI: 10.13491/j.cnki.issn.1004-714x.2008.01.061.
LIU Shu-chun, WANG Zhi-cheng, LIU Yang, et al. Adaptive Response of EL-4 Lymphoma Cell Cycle Progression Induced by Low Dose Radiation in Vitro[J]. Chinese Journal of Radiological Health, 2008, 17(1): 3-4. DOI: 10.13491/j.cnki.issn.1004-714x.2008.01.061.

通讯作者

龚守良, Tel:0431-85619443, E-mail:gongsl@163.com

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收稿日期：2007-10-12
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低剂量辐射诱导体外EL-4淋巴瘤细胞周期进程的适应性反应
刘淑春 , 王志成 , 刘扬 , 张萱 , 龚守良     
吉林大学公共卫生学院卫生部放射生物学重点实验室, 吉林 长春 130021
收稿日期：2007-10-12
作者简介：刘淑春(1966~), 女, 吉林农安人, 硕士, 主管技师, 主要从事电离辐射生物效应的研究.
通讯作者：龚守良, Tel:0431-85619443, E-mail:gongsl@163.com.
摘要：目的 观察低剂量辐射诱导EL-4淋巴瘤细胞周期进程的适应性反应。方法 用X射线照射离体EL-4淋巴瘤细胞, 其诱导剂量(D1)为25~200mGy(12.5mGy/min), 攻击剂量(D2)为1.5Gy(287mGy/min), D1和D2间隔6h。通过流式细胞仪检测其细胞周期各时相百分数的变化。结果 当D1和D2分别为25~100mGy和1.5Gy, 或分别为75mGy和0.5~2.0Gy, D1+D2各组G0/G1期细胞百分数不同程度低于各自D2组, 而S期细胞百分数明显高于各自D2组(P < 0.05、P < 0.01或P < 0.001)。结论 上述结果显示, EL-4淋巴瘤细胞在1.0~2.0Gy照射前6h接受25~100mGy照射, 可在体外诱导其细胞周期进程的适应性反应。
关键词：低剂量辐射    淋巴瘤细胞    细胞周期    适应性反应    
Adaptive Response of EL-4 Lymphoma Cell Cycle Progression Induced by Low Dose Radiation in Vitro
LIU Shu-chun , WANG Zhi-cheng , LIU Yang     
Key Laboratory of Radiobiology, Ministry of Health (School of Public Health, Jilin University), Changchun 130021 China
Abstract: Objective To explore the adaptive response of EL-4 cycle progression induced by low dose radiation in vitro. Methods EL-4 lymphoma cells were irradiated with the inductive doses (D1:25-200 mGy, 12.5 mGy/min)and the challenging dose (D2:0.5-3.0 Gy, 287 mGy/min).The interval time between D1 and D2 was 6 h.The cell percentages of each cell cycle phase were measured with flow cytometry. Results The cell percentages of G0/G1 phase in the D1 + D2 group with25-100 mGy (D1)and 1.5 Gy (D2)or 75 mGy (D1)and 25-200 mGy (D2)were invaribly lower than those in the D2 group, while the cell percentages of S phase increased significantly (P < 0.05, P < 0.01 or P < 0.001). Conclusion The results suggest that EL-4 lymphoma cells were irradiated with 25-100 mGy at 6h before 1.0-2.0 Gy exposure.The low-dose radiation could induce the adaptive response of the cell cycle progression in vitro.
Key words: Low-dose Radiation    Lymphoma Cell    Cell Cycle    Adaptive Response    

电离辐射作为一把双刃剑[1], 即存在确定性效应和随机效应, 又可用于癌症的治疗。在剂量小于0.2 Sv以下, 现行辐射诱导癌症发生的危险性评价, 从高剂量外推潜在性危害效应, 也就是线性无阈剂量反应关系[2]。然而, 低剂量辐射效应与线性无阈剂量反应关系并不一致[3], 低剂量辐射可增强免疫功能, 降低胸腺细胞凋亡, 诱导适应性反应[4]。因此, 低剂量辐射生物效应及其诱导适应性反应现已成为研究的热点, 必须给予足够的重视。我们曾进行在体的实验研究, 证实在全身照射条件下可诱导其胸腺细胞凋亡[5]和细胞周期进程[6]的适应性反应。在此基础上, 本研究进行低剂量X射线照射诱导体外EL-4淋巴瘤细胞周期进程适应性反应, 以便揭示低剂量辐射效应及其诱导适应性反应的本质。

1 材料和方法 1.1 细胞与分组

实验用EL-4淋巴瘤细胞株, 本室保存。实验分为假照射组(Sham-irradiation)、D2组和D1 +D2组。实验分两部分进行:一是D1为25、50、75、100和200 mGy, D2为1.5 Gy; 二是D1为75 mGy, D2为0.5、1.0、1.5、2.0和3.0 Gy。

1.2 照射条件

用国产XSS 205(FZ)深部X射线治疗机照射细胞, 电压200 kV, 电流10 mA, 滤片铜0.5 mm、铝1.0 mm。细胞首先接受诱导剂量(D1为25~200 mGy, 剂量率为12.5 mGy/min)照射, 6 h后再接受攻击剂量(D2为0.5~3.0 Gy, 剂量率为287 mGy/min)。

1.3 EL-4淋巴瘤细胞培养

EL-4细胞株是由9, 10 -2甲基-1, 2-苯并蒽在C 57BL/6N小鼠中诱导的淋巴瘤细胞。从液氮中取出冻存的EL-4细胞株立即放于37℃恒温水浴融化, 经1~2 min后待细胞株完全融化后倒入10 ml刻度离心管用RPMI -1640液洗两次, 每次1 500 r/min, 离心5 min, 然后将细胞移到培养瓶中, 在RPMI-1640全培养基中加10%胎牛血清, 以5% CO2空气及饱和湿度条件下传代培养。细胞倍增时间为14 h, 取指数生长期细胞, 调细胞浓度为5 ×106/ ml。在6孔板的每孔中加1 ml, 6个平行样。

1.4 细胞周期进程测定

取待测细胞用0.01 mol/LPBS洗2次, 离心(1 500 r/min, 4℃, 5 min), 弃上清, 加0.01% RNase 100 μl, 37℃水浴30 min, PBS洗1次, 加50 mg/L碘化丙啶0.5 ml, 4℃闭光30 min后用流式细胞仪(美国, BD公司)检测。CellQuest软件收集10 000个细胞, 细胞数据用ModFit软件分析, 记录Ap区亚峰细胞周期各时相细胞百分数。

1.5 统计学方法

实验结果用x±s表示, t检验评价数据的统计学意义, 用SPSS统计软件处理分析结果。

2 结果

表 1列出了上述各组细胞周期进程的变化, 表 1中样品数n=6。由表 1可见, 1.5 Gy (D2)照射后, S期细胞百分数非常明显低于假照组(P < 0.01), 发生DNA合成延迟; 而G0/G1期细胞百分数非常明显高于假照组(P < 0.001), 即发生了G1期阻滞。D1 +D2各组S期细胞百分数, 除200 mGy+ 1.5 Gy组外, 其余各组均明显高于D2组(P < 0.05或P < 0.001); G0/G1期与之相反, 除200 mGy + 1.5 Gy组外, 其余各组均明显低于D2组(P < 0.05或P < 0.001);而G2 + M期变化不明显。

表 1 不同低剂量辐射后给予1.5 Gy照射对EL -4淋巴瘤细胞周期进程的影响

由表 2可见(样品数n=6), D2各组S期细胞百分数均明显低于假照组(P < 0.01或P < 0.001);而D1 + D2各组, 除75 mGy+ 3.0 Gy组外, 均明显高于各自D2组(P < 0.05、P < 0.01或P < 0.001)。G0/G1期D2各组均明显高于假照组(P < 0.05或P < 0.001);而D1 +D2各组, 除75 mGy+ 0.5 Gy和75 mGy + 3.0 Gy两组外, 其余组细胞百分数均明显低于各自D2组(P < 0.05或P < 0.001)。G2 + M期细胞百分数, 仅D1 + D2中的75 mGy + 2.0 Gy和75 mGy+ 3.0 Gy两组明显低于各自D2组(P < 0.05)。

表 2 75 mGy照射后给予0.5~3.0 Gy照射对EL -4淋巴瘤细胞周期进程的影响
3 讨论

自从Olivieri等人(1984)证实低剂量辐射诱导人淋巴细胞遗传学适应性反应以来, 这一现象不断为其他许多学者以不同的实验模式所证实, 并对其机理进行了探讨。我们以往的实验发现, Kunming雄性小鼠在全身照射条件下, D1在25~100 mGy (6.25~25 mGy/min), D2在1.0~2.0 Gy (0.287 mGy/ min), D1和D2间隔3~12 h, 可诱导胸腺细胞周期进程的适应性反应[6]。此结果与低剂量辐射诱导小鼠胸腺细胞凋亡适应性反应的结果[5]基本一致, 这可能是低剂量辐射诱导适应性反应存在共同的机制。然而, 体内和体外实验结果有很大的差异[7], 通过检测细胞存活率证实, 人RKO细胞不显示适应性反应、辐射旁效应或延迟基因组不稳定性, 但通过某些PKO细胞染色体不稳定的衍生物条件生长培养基诱导基因组不稳定性, 指出这些细胞分泌的因子引起的这种反应与非照射细胞有关。这些结果阐明了低剂量辐射诱导适应性反应的复杂性, 细胞对低剂量辐射反应是可变的。

本实验结果证实, EL-4淋巴瘤细胞体外预先分别接受25 ~100 mGy (D1) X射线单次照射后6 h, 再接受1.5 Gy (D2) X射线照射, D1 + D2各组G0/G1期细胞百分数明显低于各自D2组(P < 0.05或P < 0.001), 而S期细胞百分数明显高于各自D2组(P < 0.05或P < 0.001, 表 1); 当D1为75 mGy, D2为0.5~2.0 Gy时, D1 + D2各组G0/G1期细胞百分数不同程度低于各自D2组, 而S期细胞百分数明显高于各自D2组(P < 0.05、P < 0.01或P < 0.001, 表 2)。上述结果说明, 低剂量辐射除了诱导在体胸腺细胞周期进程的适应性反应[6], 也可与其剂量基本一致的范围内诱导离体EL-4淋巴瘤细胞周期进程的适应性反应。

人类对低剂量/低剂量率辐射的应答不同于高剂量/高剂量率辐射的应答。也就是说, 不能用经典的放射生物学"靶学说"解释某些低剂量辐射生物效应。在对低剂量/低剂量率辐射应答中, 诸如辐射适应性反应、辐射诱导旁效应、低剂量辐射超敏感性及基因组不稳定性等反应, 其机制常涉及对靶和非靶事件应答的生化/分子信号[8]。近来, 有关辐射适应性反应和辐射旁效应相互关系及其机制得到了支持, 并在探讨中[8]。Iyer和Lehnert用1 cGyγ射线照射的人肺成纤维细胞的上清液使2 Gy和4 Gy照射的同类细胞克隆存活分数增加, 认为这是辐射适应性旁效应(radioadaptive bystander effect)产生的结果[9]。我们曾证实75 mGyX射线全身照射小鼠的胸腺细胞和脾细胞外液具有提高免疫细胞功能作用[10], 以及脾细胞外液使2 Gy全身照射后体外培养的小鼠胸腺细胞凋亡降低[11], 这可能是辐射适应旁效应的证据。上述结果提示, 低剂量辐射诱导的适应性反应与辐射旁效应既有内在联系, 又可能有共同的发生机制。这些需要进一步深入探讨。

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