2. 解放军88医院医务处
随着现代工业化社会的快速发展,与X射线接触机会增多,致遭受辐射损伤的可能性增加,X射线辐射损伤防护及放射病治疗成为防护及临床医学的重要研究课题[1-2]。笔者通过不同剂量X射线照射Wistar大鼠方式,选择反映脂质过氧化程度的丙二醛(malondialdehyde,MDA)和自由基代谢的超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、过氧化氢酶(hydrogen peroxide enzyme,CAT)活性为检测指标,探讨X射线辐照对细胞生物膜脂质过氧化及自由基代谢的影响,现报告如下。
1 材料和方法 1.1 实验对象选择健康雄性Wistar大鼠(n = 30),无特定病原体(SPF)级,体重质量0.2 kg,购于山东省鲁抗医药股份有限公司(实验动物生产许可证: SCXK (鲁) 2013-0001)。
购买大鼠在屏障环境(SYXK(军) 2012-0045)中恒温、恒湿条件下适应性饲养6 d,自由进食及饮水,山东省鲁抗医药股份有限公司提供标准颗粒动物饲料。
1.2 仪器与试剂测定MDA水平及T-SOD、CAT活性,主要仪器包括722型光栅分光光度计(上海第三分析仪器厂,MDA检测波长532 nm、1 cm光径比色杯,T-SOD检测波长550 nm、1 cm光径比色杯,CAT测定为波长405 nm、0.5 cm光径比色杯)、5415R台式冷冻小型离心机、5810R台式冷冻高速离心机(德国Eppendorf公司)等。
MDA、T-SOD、CAT测定试剂盒均购自南京建成生物工程研究所。
1.3 辐照条件选择Precise Treatment System医用直线加速器(瑞典医科达公司),进行大鼠全身X射线照射,照射野20 cm × 20 cm,照射距离100 cm。
1.4 实验方法 1.4.1 动物分组30只大鼠适应性饲养6 d,随机均分为试验组A、试验组B、对照组C进行实验,每组10只,均称重并记录。
1.4.2 照射方法实验中,试验组A、B两组大鼠均每日进行X射线照射,全身一次性照射,1次/d,均连续6 d,其中试验组A照射剂量为3 Gy/次,试验组B照射剂量为2 Gy/次,2组剂量率均为1.5 Gy/min。对照组C不进行X射线照射。实验过程中,各组大鼠均自由饮水及相同标准饲料喂养。
1.4.3 标本采集采集各组存活大鼠血标本进行检测,其中A试验组6只、B试验组7只、C对照组6只。
试验组大鼠末次照射后,均禁食24 h(自由饮水)进行血液标本采集,对照组直接禁食24 h后采集血液标本。采集操作首先用10%水合氯醛进行麻醉,按0.3 ml/100 g大鼠体重的剂量,腹腔注射方式。麻醉稳定后,将大鼠仰卧固定在解剖台上,消毒后仔细进行心脏采血,留取血标本3 ml以上,迅速按常规方法分离血清,-80℃保存待检。
1.5 指标测定MDA水平测定采用TBA法,严格按试剂盒操作说明书要求进行标准品处理和实验操作,532 nm波长测各孔吸光度A,检测范围为0 ~ 113 nmol/ml。T-SOD测定采用羟胺法,严格按试剂盒操作说明书要求进行标准品处理和实验操作,550 nm波长测各孔吸光度A,检测范围为(262.79 ± 23.24) U/ml。CAT活性测定采用可见光法,严格按试剂盒操作说明书要求进行标准品处理和实验操作,405 nm波长测各孔吸光度A,检测范围为0.2 ~ 24.8 U/ml。
1.6 统计学分析计量资料以均数±标准差(x±s)形式表示,使用SPSS 13.0统计软件进行处理。采用两样本均数比较t检验进行组间数据分析,P<0.05为差异有统计学意义。
2 结果 2.1 各组MDA、T-SOD、CAT检测结果见表 1。
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表 1 各组MDA、T - SOD、CAT检测结果 |
MDA检测表明: A组高于C组,B组高于C组,A组高于B组。T-SOD检测表明: A组低于C组,B组低于C组,A组低于B组。CAT检测表明: A组低于C组,B组低于C组,A组低于B组。
2.2 各组MDA、T-SOD、CAT组间比较结果见表 2。
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表 2 MDA、T - SOD、CAT指标组间比较结果 |
MDA水平检测各组间差异均无统计学意义(P>0.05),表明接受3 Gy照射剂量A组、接受2 Gy照射剂量B组、未进行X射线照射C组间MDA水平差异均无统计学意义。T-SOD活性检测:试验组A与对照组C组间差异有统计学意义(P<0.05),A与试验组B间差异有统计学意义(P<0.05),B与C组间差异无统计学意义(P>0.05),表明接受3 Gy照射剂量A组血清T-SOD活性显著低于未进行X射线照射的C组,也显著低于接受2 Gy照射剂量的B组,显示T-SOD活性与照射剂量呈负相关关系。CAT活性检测: A与C组间差异有统计学意义(P<0.05),A与B组间差异有统计学意义(P<0.05),B与C组间差异无统计学意义(P>0.05),表明接受3 Gy照射剂量的A组血清CAT活性显著低于未进行X射线照射的C组,也显著低于接受2 Gy照射剂量的B组,显示CAT活性与照射剂量呈负相关关系。GSH-Px活性检测: A ~ C各组间差异均无统计学意义(P>0.05),表明接受3 Gy照射剂量A组与接受2 Gy照射剂量B组,以及未进行X射线照射C组间血清GSH-Px活性差异均无统计学意义。
3 讨论氧化应激是由于各种因素刺激导致机体组织或细胞内氧自由基生成增多和(或)清除能力降低,导致氧自由基在体内或细胞内蓄积,出现脂质过氧化及造成细胞或组织氧化损伤[3]。有氧条件下,大剂量X射线辐射可致细胞内水辐解并产生多种活性氧自由基,形成脂质过氧化及造成生物大分子和生物膜损伤,以及细胞功能丧失及死亡,形成对机体损伤。
MDA是脂质过氧化反应的最终产物,是自由基攻击生物膜的终极产物,可反映氧自由基水平及间接反映细胞受自由基攻击后脂质过氧化的严重程度,以及间接反映氧自由基对细胞的损伤程度,MDA升高是机体氧自由基损伤标志。MDA和SOD变化可间接反映氧自由基在体内生成和清除情况,以及对组织损伤程度和体内抗氧化防御作用的功能情况。抗氧化酶是机体抗氧化系统中的主要组成,机体防御自由基攻击的抗氧化酶系统主要有SOD、CAT等,与非酶性抗氧化物协同发挥保护作用。SOD是一种氧自由基清除剂,对机体氧化及抗氧化平衡具有重要作用,SOD变化可间接反映氧自由基在体内生成和清除情况,以及对组织损伤程度和体内抗氧化防御作用的功能情况,其活性强弱是衡量机体清除自由基及抗氧化能力的重要指标。CAT是机体防御自由基攻击的抗氧化酶系统中的主要成分,可有效清除自由基,减轻及阻断脂质过氧化反应,还原体内不断生成的过氧化氢等,产生保护细胞膜结构和功能完整的作用,可间接反应抗氧化酶的活性及机体清除自由基的能力[4-10]。
本文实验数据表明: MDA水平检测: A组高于C组,B组高于C组,A组高于B组,表明接受辐射试验组A和B组大鼠受到强活性氧损伤,过量自由基促进脂质过氧化,脂质过氧化反应程度得到加强,而MDA水平检测各组间差异均无统计学意义(P>0.05),表明接受3 Gy照射剂量A组、接受2 Gy照射剂量B组、未进行X射线照射C组间MDA水平均无显著性差异。
SOD活性检测试验组A与对照组C间差异有统计学意义(P<0.05),A与试验组B间差异有统计学意义(P<0.05),B与C组间差异无统计学意义(P>0.05),表明X射线辐射对机体SOD指标具有显著性影响,接受辐射的A和B组血清SOD活性均低于对照组,且接受3 Gy照射剂量A组SOD活性显著低于接受2 Gy照射剂量的B组,也显著低于未进行X射线辐照的C组,显示SOD活性与照射剂量呈负相关关系,表明过量自由基水平致抗氧化酶SOD消耗增加,使血清SOD活性显著下降,降低了机体清除自由基及抗氧化能力,脂质过氧化反应上调,促进脂质过氧化并导致机体生物膜损伤。
CAT活性检测A与C组间差异有统计学意义(P<0.05),A与B组间差异有统计学意义(P<0.05),B与C组间差异无统计学意义(P>0.05),表明X射线辐射对机体CAT指标具有显著性影响,接受辐射的A和B组血清CAT活性均低于对照组,且3 Gy照射剂量A组CAT活性显著低于接受2 Gy照射剂量的B组,也显著低于未进行X射线照射的C组,显示CAT活性与照射剂量呈负相关关系,X射线辐照引起氧化应激显著降低了抗氧化酶CAT活性及抗氧化能力。
目前,X射线辐射对人体损伤防护是国内外研究热点[1]。本文选择不同剂量X射线辐射Wistar大鼠方式,通过监测大鼠血清中MDA水平及抗氧化酶SOD、CAT活性指标变化,评价不同剂量X射线辐照对细胞生物膜脂质过氧化程度及自由基代谢的影响,数据表明X射线辐照对反映自由基代谢的抗氧化酶SOD、CAT活性具有显著性影响,可显著降低血清SOD、CAT活性、抗氧化酶SOD及CAT活性与照射剂量呈负相关; 可提高反映脂质过氧化程度的MDA水平,但无显著性差异。X射线辐照提高了脂质过氧化程度,降低了机体抗氧化酶活性水平及清除自由基能力,导致机体生物膜损伤。
实验为如何清除自由基、提高抗氧化能力、加强辐射防护等研究提供了数据支持。今后仍有待于进一步增加实验研究数量,结合开展相关生理病理机制研究,并在辐射防护及临床医疗工作中不断加以推广[11]。
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