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低剂量辐射对小鼠外周血淋巴细胞周期、胸腺指数和脾脏指数的影响

来源:中华实用医药杂志 作者:谢漪,翟晖 2006-8-20
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摘要: 【摘要】 目的 检测经不同剂量X射线照射的BalB/C小鼠外周血淋巴细胞周期、胸腺和脾脏指数。方法 采用剂量分别为0cGy/min和7。5cGy/min的X射线对小鼠进行全身照射,24h后取血及器官,用流式细胞仪检测外周血淋巴细胞的周期,用称量的方法得到胸腺和脾脏指数。结果 照射剂量为7。...


  【摘要】  目的  检测经不同剂量X射线照射的BalB/C小鼠外周血淋巴细胞周期、胸腺和脾脏指数。方法 采用剂量分别为0cGy/min和7.5cGy/min的X射线对小鼠进行全身照射,24h后取血及器官,用流式细胞仪检测外周血淋巴细胞的周期,用称量的方法得到胸腺和脾脏指数。结果  照射剂量为7.5cGy/min时,小鼠外周血淋巴细胞的周期被阻滞在G0-G1期;同时,胸腺和脾脏指数变化随着剂量的增大而减小。结论  低剂量全身照射小鼠,对其外周血淋巴细胞可能有损害。本实验为减少癌症放射治疗对免疫细胞影响提供了实验依据。

  【关键词】  X射线辐射;   淋巴细胞周期;  胸腺指数;   脾脏指数;  小鼠
  
  细胞周期是近年来细胞生物学、分子生物学、免疫学以及肿瘤学研究的前沿课题和研究热点,特别是淋巴细胞的周期及分布反映着细胞生长增殖的具体过程。它的变化较为客观的显示了机体免疫力的变化,老化的免疫细胞可以导致机体免疫功能的下降,从而诱发一系列如传染性疾病、癌症以及自身免疫系统紊乱等疾病[1]。辐射可延长的细胞周期,但不同阶段的细胞辐射敏感性不同。放射生物学研究表明:电离辐射作用后可改变细胞的周期进程[2,3],对于不同的细胞可引起G1期阻滞、G2期阻滞或S期阻滞的不同变化。胸腺和脾脏指数的变化显示了淋巴样器官细胞量(T、B淋巴细胞的数量)的变化。本实验的目的是:观察不同剂量的X射线照射,对小鼠外周血淋巴细胞以及脾脏和胸腺指数的影响,期望可以为减少癌症放射治疗对机体免疫系统的影响提供实验依据。

  1  材料与方法

  1.1  实验动物    实验用纯种BalB/C小鼠,雌雄各半,健康,5~6周龄,体重21±2 g,由甘肃省医学科学研究院动物实验中心提供。随机分为正常对照组、低剂量照射组,每组设6个样品。

  1.2  主要试剂和仪器      淋巴细胞分离液(上海生物工程技术服务有限公司),PI(碘化丙啶)购自上海生物工程技术服务有限公司,流式细胞仪(美国B-D公司)。

  1.3  照射条件    采用PRIMUS型高能医用电子直线加速器(德国西门子公司)产生的X射线治疗机进行全身照射。辐射条件为6MeVX射线,SSD为100cm, 剂量为7.5cGy,剂量率为20cGy/min。正常对照组进行假照射。

  1.4  淋巴细胞周期的测定    采用流式荧光强度分析。照射后24h,小鼠眼眶放血,收集血液,肝素抗凝。全血加等量的PBS液,混匀后置于2ml淋巴分离液上,经密度梯度离心后,吸出淋巴细胞层,用PBS洗1次,用75%的酒精固定。用PI染色30min后流式细胞仪检测,波长为488nm,用FACScan软件收集1×104细胞, Modfit3.0软件分析细胞周期。

  1.5  胸腺和脾脏指数的测定    摘取小鼠的胸腺和脾脏,用滤纸吸干残血后,称重(mg),分别除以小鼠体重(g),再乘以10,得到胸腺指数和脾脏指数。
      
  胸腺指数=(胸腺重量/小鼠体重)×10
      
  脾脏指数=(脾脏重量/小鼠体重)×10

  1.6  统计学方法  数据用均数±标准差表示,各组均数采用t检验,采用SPSS13.0统计软件和Origin7.0绘图软件。

  2  结果
   
  经过剂量为7.5cGy的X射线的辐射,小鼠外周血淋巴细胞周期在G0~G1期和G2~M的变化较为显著,符合统计学理论(见表1、图1),而S期所占比例有少许的增加。小鼠经剂量为7.5cGy辐射后,胸腺指数增加了16.55%,脾脏指数仅仅增加了2.6%(见表2、图2)。

  表1  低剂量X射线辐照后小鼠外周血淋巴细胞周期的变化  (略)

  注:ΔP<0.05

  图1  不同剂量X射线辐照后小鼠外周血淋巴细胞G0-G1期的变化(略)

  表2  不同剂量X射线辐照后小鼠胸腺指数和脾脏指数的变化  (略)

  注:ΔP<0.05

  图2  不同剂量X射线辐照后小鼠胸腺指数的变化(略)

  3  讨论

  大量实验研究和人体的观察资料证明,低剂量辐射作用于哺乳动物和人体,可诱导适应性反应,增强免疫功能,提高抗癌能力,此三者是彼此联系的,可能是同一本质过程的三个侧面,三者的发生机制可能有着内在的联系。而高剂量辐射可使免疫细胞DNA双链断裂,抑制DNA合成,增加细胞膜通透性等,严重的甚至可直接杀死细胞[4]。辐射对机体的影响,与射线的种类、照射剂量、照射方式、动物种属、动物个体的差异等有关。本实验以外周血中的淋巴细胞、胸腺和脾脏为研究对象, 观察了BalB/C小鼠经不同剂量X射线辐照对免疫系统的影响,结果发现小鼠经过剂量为7.5cGy的X射线辐射后,外周血淋巴细胞的周期被阻滞在G0~G1期(见图1),其原因可能是不同的细胞对辐射具有不同的敏感性,而淋巴细胞是对辐射最敏感的细胞之一;同时,小鼠的种属对辐射的敏感性也有所差异,BalB/C是一种对辐射较为敏感的纯系小鼠。胸腺指数(见图2)和脾脏指数却有所增加,可能是因为不同的器官对于辐射的抗性也各不相同,正常胸腺细胞的退化是从发育期的早期开始的[5],其衰老是因为胸腺上皮细胞的选择性缺失[6];现在有观点认为这种选择是以Stat3基因早期的变化为标志的,甚至认为Stat3加速了胸腺上皮细胞的老化,而胸腺上皮细胞本身就对辐射具有一定的抗性[7];还有一些证据证明,胸腺细胞的凋亡是因为性激素发生了变化[8,9];也有证据证明脾脏中的血液较身体其他器官(如肾脏和肠等)有较强的辐射抗性[10]。本研究对于肿瘤的辐射治疗中,如何在达到最大的治疗效果的同时最大限度地减少对患者免疫系统的影响提供了一定的实验根据,这在临床肿瘤治疗中具有实用价值。

  【参考文献】

  1  Hale TJ, Richardson BC, Sweet LI, et al. Age-related changes in mature CD4+ T cells: cell cycle analysis. Cell Immunol, 2002, 2201(1):51-62.

  2  Teyssier F, Bay JO,Dionet C, et al. Cell cycle regulation after ex posure to ionizing radiation. Bull Cancer, 1999,86:345-357.

  3  Hwang A,Muschel RJ. Radiation and the G2 phase of the cell cycle. Radiat Res,1998,150(5):S52-59.

  4  谢漪,党秉荣,张红,等. 辐射免疫学研究进展. 原子核物理评论, 2005, 22(3), 288-291.

  5  George AJ, Ritter MA. Thymic involution with aging: obsolescence or good housekeeping? Immunol Today,1996, 17: 267-272.

  6  Hirokawa K,Makinodan T. Thymic involution: effect on T cell differentiation. J Immunol,1975, 114: 1659-1664.

  7  Junko Toki, Yasushi Adachi, Tienan Jin, et al. Enhancement of IL-7 following irradiationof fetal thymus. Immunobiolog,2003, 207(4): 247-256.

  8  Brunelli R, Frasca D, Spano M, et al. Gonadectomy in old mice induces thymus regeneration but does not recover mitotic responsiveness. Ann N Y Acad Sci, 1992, 673: 252-255.

  9  Tibbetts TA, DeMayo F, Rich S, et al. Progesterone receptors in the thymus are required for thymic involution during pregnancy and for normal fertility. Proc Natl Acad Sci (USA),1999, 96: 12021-12026.

  10  Yang ZW,Li JA,Yang MH, et al. Comparison of blood counts in splenic, renal and mesenteric arterial and venous blood in post-pubertal rabbits. Research in Veterinary Science, 2005, 79(2): 109-154.

  (编辑:邓  峰)

  作者单位: 730000 甘肃兰州,中国科学院近代物理研究所(中国科学院研究生院)

        810800 青海民和,民和县人民医院


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