2. 俄罗斯急救与放射医学中心
2. All-Russia Center of Emergency and Radiation Medicine, St. Petersburg 194044 Russia
电离辐射导致细胞核染色体变化对于放射生物学研究具有重要意义[1],人们已经比较系统研究了受照后细胞核染色体各种形态的变化,双着丝粒染色体是两条染色体断裂后,具有着丝粒两个片段相连接,即形成一个双着丝粒染色体。两个无着丝粒片段也可以连接成一个无着丝粒片段,但通常在细胞分裂时丢失。双着丝粒染色体常见于电离辐射后,因此在辐射遗传学中常用以估算受照射的剂量[2]。电离辐射影响染色体复制势必也影响细胞的有丝分裂过程,会影响细胞的功能和形态,其中一个值得关注的现象是细胞核有突向细胞质的突起,呈不同状态的尾状[3]。这种现象的详细机制和过程尚不清楚,需要对其发生背景、形态特征以及在人群中发生率进行详细分析。笔者观察研究切尔诺贝利事故清理工作者外周血淋巴细胞核特殊形态变化, 发现尾状突起细胞核的发生率和形态特征与辐射作用具有明显相关性。
1 材料与方法 1.1 研究对象被研究的受照射对象由203名30岁到72岁的男性组成,均为切尔诺贝利事故清理工作者,根据他们的病史,当时200人接受了低辐射剂量(小于0.25Gy),3人接受了高剂量辐射(大于1.5Gy)。对照组包括114名19岁到60岁的男性, 68名19岁到60岁的女性, 37名3到6岁的儿童, 他们都不曾受过辐射。
1.2 研究方法采用常规方法刺破手指,采血制备外周血涂片,空气烘干, 与浓度96%对氨基苯甲酸混合, Giemsa法染色。观察203例切尔诺贝利事故清理工作者的染色标本,光镜下计数500个淋巴细胞细胞,记录尾核并计算发生率,与未照射组标本进行比较(不分析具有退化迹象或者由于涂片过程所致机械损伤的细胞以及涂片上浓密部分的细胞)。进而进行形态学分类及其形态分布率统计。
2 结果未照射对照组尾核发生率在0% ~0.6%, 在对照组大多数人的淋巴细胞中观察不到尾核。未受照射组尾核的平均发生率男性为0.16%, 女性为0.17%, 儿童为0. 05%。而大多数受照射对象都出现较多的有尾核的淋巴细胞。照射组淋巴细胞出现尾核最大发生率是3.2%, 平均值是0.42%。受照射人群和对照组之间的差别有统计学意义[4]。见表 1。
通过对超过1 000个具有尾状突起细胞核的观察, 把这种人类淋巴细胞分成16个不同的形态类型如图:
类型1-3有相对粗大的尾状物,伴末端膨大。核尾状物的染色质被轻微浓缩,不伴聚集或固缩的迹象。类型1-3彼此间的不同仅仅表现在长度上(类型1较长,类型2居中,类型3较短)
类型4是一个核末端浓缩和终端膨大不明显的尾状物。类型5在大小和形状上与类型1相似, 但具有核浓缩的表现
类型6-8在外周染色质浓缩,有一个长度不等的细茎和一个以水滴形或圆形微核形式出现的终端膨大。类型6-8和类型1-3 一样,彼此间的差异仅仅表现在茎的长度上。
类型9和类型6-8不同之处仅在于形成茎的染色质链出现了中断和不连续。类型10是一个相对较短的尾状物,终端没有膨大。类型11核的某部位有一凸面隆起。
类型12有连续的两个位置染色质膨大。类型13是一个有淡染的二主干的尾状物,并且带有终端膨大。类型14有一个以水滴形或圆形微核形式出现的膨大,借助两个主干与核相连。
类型15有一个从膨大处伸出的淡染的末梢染色质链。类型16有两个尾核(可能是以上所述的各种类型尾核)。
3 讨论本实验主要观察切尔诺贝利事故受照射人员淋巴细胞形态变化, 发现受照射异常形态细胞明显增加。核形态异常现主要表现为伸向细胞质空间的细小突起或分枝,长度一般在2 ~ 7μm之间。这样的尾状物常常有一个终端的膨大,以一个椭圆形或圆形的微核形式呈现。大部分情况下尾状物的颜色,染色质结构和着色强度和被观察的淋巴细胞核一致。值得注意的是,终端膨大有一个清晰的中心, 在终端膨大的周围尾状物染色质有时候比核染色质更容易浓缩,有时候旁边的细胞质可见独立的微核存在。
具体从核尾状物类型分布来分析,受照射人员以下几种形态的尾核分布率明显高于对照组:类型1有相对粗大的尾状物伴末端膨大; 类型6, 7有一个长度不等的细茎和一个以水滴形或圆形微核形式出现的终端膨大; 类型12有连续的两个位置染色质膨大; 类型14有一个以水滴形或圆形微核形式出现的膨大,借助两个主干与核相连; 类型16有两个尾核。但是仔细分析可以发现,类型1, 2, 3的区别仅仅是尾状突起物的长度不同,类型6, 7, 8的区别亦是如此。如果将这两组形态作为整体比较的话,其与未照射对照并无明显差异。可见辐射因素仅仅导致这几种尾状突起长度的变化。其他三种变化(类型12尾状物上连续两个位置染色体膨大,类型14尾状物两端与细胞核相连,类型16细胞核有两个尾状物)似乎反映着细胞核形态更剧烈的变化,推测这是辐射因素对细胞核更强烈损伤结果。
有趣的是恰巧受照射组另外三种尾状物分布率低于相应对照,它们分别是:类型10一个相对较短的尾状物,终端没有膨大,类型11核的某部位有一凸面隆起,类型15有一个从近核膨大处伸出的淡染的末梢染色质链。与前述在受照射组分布率较高的另外三种尾状物相比, 这三种尾状突起物的外观特征均不明显。这样一种此消彼长现象提示,正常细胞存在的一些外观特征不明显尾状突起形式, 在辐射作用下转变成为另外一些外观特征明显尾状突起形式的过程。
用观察尾核的方法对受照射人群进行初步筛选,能迅速得到有价值的辐射相关信息。可以认为尾状物是有丝分裂后双着丝粒异常和细胞分裂后期染色体桥断裂的最后表现, 这种遗传物质动态出现可以反映受照射细胞发生的内在规律性变化,所以深人观察尾核细胞的发生是一个有价值的研究对象。
尾核淋巴细胞的发生率能表明异常活体细胞的分裂率。对于受照射个体中由辖射引起的恶性疾病增长的风险来说,尾核和双着丝粒可能是一个很好的生物标志物。尽管目前还不确定如何把这种推断与辐射引起的随机效应风险直接联系起来,却可通过尾核的发生率来了解突变诱导因素作用后长时间异常细胞活体分裂情况。
在本研究人群中,受照射后6 ~ 11a尾核的持续高水平存在也表明人体内这种异常细胞有很长的存活时间。这与一些受意外照射多年后不稳定染色体异常升高水平的报告一致[5]。淋巴细胞中的尾核很容易在外周血涂片中观察到,作为对辐射生物反应物质,尾核也可能是一种有价值的回顾性剂量重建方法,至于这些尾核的分类和表述方法是否合理可行,这些变化和辐射所致染色体变化的内在关系都是值得进一步深人探讨的问题。
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