不同劑量X 射線照射對小鼠外周血細(xì)胞的影響

于純淼, 趙力松, 郭 旭, 孟 丹, 于棟華

(1. 黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院, 哈爾濱150040; 2. 哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第四醫(yī)院放化療科, 哈爾濱150001; 3. 黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)中醫(yī)藥研究院, 哈爾濱150040)

不同劑量X 射線照射對小鼠外周血細(xì)胞的影響

于純淼1, 趙力松2, 郭 旭2, 孟 丹1, 于棟華3

(1. 黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院, 哈爾濱150040; 2. 哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第四醫(yī)院放化療科, 哈爾濱150001; 3. 黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)中醫(yī)藥研究院, 哈爾濱150040)

目的 探討不同劑量X射線電離輻射對小鼠外周血細(xì)胞的影響。方法 192只小鼠隨機分為6組: 對照組、單次照射2.0 Gy、3.0 Gy、4.0 Gy、5.0 Gy、6.0 Gy組。每組各32只，除對照組外，其余5組用直線加速器射線照射。6組小鼠于每個時間點各取8只，分別于照射后的24 h、48 h、96 h、192 h摘眼球取血測紅細(xì)胞(RBC)、白細(xì)胞(WBC)、血小板(PLT)和血紅蛋白(HGB)含量。結(jié)果 與對照組比較，RBC含量在不同取樣時間有下降趨勢; WBC含量急劇下降，且在相同測定時間呈現(xiàn)輻射劑量與WBC數(shù)量降低幅度正相關(guān)關(guān)系; PLT含量呈下降趨勢，且輻射劑量與降低幅度正相關(guān); 各照射劑量組在不同測定時間內(nèi)，HGB含量隨測定時間延長而降低。結(jié)論 在所觀察照射劑量(2 Gy、3 Gy、4 Gy、5 Gy、6 Gy)和測定時間(24 h、48 h、96 h、192 h)，不同外周血細(xì)胞受輻射后含量變化規(guī)律不同，輻射對白細(xì)胞含量影響較大，對紅細(xì)胞、血小板、血紅蛋白作用不明顯。

不同劑量輻射; X射線; 外周血細(xì)胞; 小鼠

為較全面和系統(tǒng)了解電離輻射對小鼠外周血細(xì)胞的影響，本實驗觀察了不同劑量X射線輻射后，在不同時間小鼠外周血細(xì)胞的變化情況，探討外周血細(xì)胞對X射線輻射的放射生物學(xué)效應(yīng)的規(guī)律，期望為急性電離輻射損傷動物模型的建立、輻射防護及劑量研究提供一些實驗依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 動物

清潔級BALB/c小鼠192只，雌雄各半，體質(zhì)量20±2 g，由黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)藥物安全性評價中心提供[SCXK(黑)2013-004]。

1.2 試藥、試劑與儀器

氯化鈉注射液, 哈爾濱三聯(lián)藥業(yè)有限公司, 批號140110D11; 乙二胺四乙酸二鉀鹽(分析純), 天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司, 批號20140118。XT-2000iv全自動五分類血液分析儀, 日本Sysmex公司; 美國VARIAN醫(yī)用電子直線加速器CLINAC21EX，哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第四醫(yī)院放療科提供。

1.3 照射條件

X射線照射, 源皮距100 cm, 劑量率2.0 Gy/min,全身照射。

1.4 方法

192只小鼠隨機分為6組: 對照組和單次照射2.0 Gy組、3.0 Gy組、4.0 Gy組、5.0 Gy組及6.0 Gy組。分別于照射后24 h、48 h、96 h、192 h每組(包括對照組)取8只小鼠摘眼球取血用于測定紅細(xì)胞計數(shù)(RBC)、白細(xì)胞計數(shù)(WBC)，血小板(PLT)數(shù)和血紅蛋白(HGB)含量。

1.6 統(tǒng)計學(xué)處理

所測數(shù)據(jù)以表示，采用SPSS 19.0統(tǒng)計軟件進行統(tǒng)計處理分析，組間比較采用t檢驗。P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 輻射對小鼠外周血RBC的影響

如表1所示，不同劑量照射組小鼠的RBC相對于對照組的RBC數(shù)量均有下降，且在相同測定時間呈現(xiàn)輻射劑量與RBC含量降低幅度正相關(guān)。

2.2 輻射對小鼠外周血WBC的影響

如表2所示, 受輻照后, 小鼠血液中WBC數(shù)量急劇下降, 不同劑量照射組相對于對照組的WBC含量均有顯著差異(P＜0.01)，且在相同測定時間呈現(xiàn)輻射劑量與WBC數(shù)量降低幅度正相關(guān)。其中單次照射2.0 Gy、3.0 Gy、4.0 Gy組第24 h測定的WBC數(shù)量為該組的最低值, 此后WBC數(shù)量開始升高; 單次照射5.0 Gy、6.0 Gy組96 h測定的WBC數(shù)量為最低值, 192 h測定時WBC數(shù)量有所升高。

2.3 輻射對小鼠外周血PLT影響

如表3所示，在相同測定時間，不同劑量照射組相對于對照組的PLT數(shù)量呈下降趨勢，且輻射劑量與降低幅度正相關(guān)。各照射劑量組在不同測定時間內(nèi)，PLT含量有先升高后降低的趨勢。

2.4 輻射對小鼠外周血HGB含量的影響

如表4所示, 不同劑量照射組96 h、192 h測定時, HGB數(shù)量相對于對照組呈下降趨勢, 且192 h測定呈現(xiàn)輻射劑量與HGB數(shù)量降低幅度正相關(guān)的關(guān)系。各照射劑量組在不同測定時間內(nèi)，HGB含量隨測定時間延長而降低。

表1 不同照射劑量對小鼠RBC的影響 1012/L

表2 不同照射劑量對小鼠WBC的影響 109/L

表3 不同照射劑量對小鼠PLT的影響 109/L

表4 不同照射劑量對小鼠HGB的影響 g/L

3 討論

機體受到輻射作用后，會對造血功能產(chǎn)生影響，使血細(xì)胞的增殖、分裂下降，血細(xì)胞來源減少，可引起外周血象不同程度的變化，但由于各類血細(xì)胞的壽命不同，它們的變化是有差別的[1]。各類血細(xì)胞作為體內(nèi)的“功能細(xì)胞”，其數(shù)量或質(zhì)量如果發(fā)生異常，可以影響全身的功能狀態(tài)，嚴(yán)重的可危及生命。本實驗中用可致急性電離輻射損傷的2.0～6.0 Gy X射線照射小鼠,從而研究不同劑量輻射對外周血細(xì)胞數(shù)量的影響。

應(yīng)用不同劑量X射線對小鼠進行照射后，在所觀察時間，小鼠血液中紅細(xì)胞數(shù)量有所降低但變化并不明顯。且呈現(xiàn)出照射劑量越高，開始減少越早、程度也越重的關(guān)系。由于實驗輻照劑量對小鼠循環(huán)血中的紅細(xì)胞并無直接殺傷作用，對紅細(xì)胞的壽命也無明顯影響。但輻照后造血干細(xì)胞的增殖和分化會受到抑制，紅系造血祖細(xì)胞和原始幼稚的紅系骨髓前體細(xì)胞的輻射敏感性也很高，照射后數(shù)量大減、增殖分裂活性銳減[2]。成熟紅細(xì)胞來源不濟，因此外周血中紅細(xì)胞數(shù)可見變化。

受照射后白細(xì)胞數(shù)量急劇減少，一方面是由于白細(xì)胞壽命短，造血組織受損后來源中斷所致，又因白細(xì)胞比紅細(xì)胞放射敏感性高，特別是末梢血中的淋巴細(xì)胞受射線的照射可直接致死[3]。實驗過程中觀察到，白細(xì)胞的降低速度和程度與照射劑量明顯關(guān)系，照射劑量越大，白細(xì)胞數(shù)降低越快、幅度越大。而不同劑量組白細(xì)胞數(shù)量達(dá)到最低值水平和出現(xiàn)時間不同。白細(xì)胞數(shù)達(dá)到最低值后開始升高, 進入恢復(fù)期, 該結(jié)果與李德冠等[4]的結(jié)論一致。

照射后外周血血小板數(shù)量可有明顯減少, 其減少幅度與照射劑量有關(guān)。小鼠的血小板壽命為4 d,實驗中所觀察時間內(nèi)，觀察到6.0 Gy組照射后在192 h血小板數(shù)降低近于零。

紅細(xì)胞的生理功能是由其中的血紅蛋白來完成的。輻照后血紅蛋白量在早期無明顯下降趨勢，照射后血紅蛋白開始減少的時間與程度與照射劑量有關(guān)。在所觀察期時間內(nèi)，血紅蛋白含量變化規(guī)律與紅細(xì)胞變化規(guī)律基本相同。

綜上所述，本研究將不同劑量輻照組小鼠和對照組小鼠的血象做了動態(tài)比較，研究表明，在所觀察時間內(nèi)，不同外周血細(xì)胞的變化規(guī)律不同，白細(xì)胞的輻照敏感性最強，其變化的嚴(yán)重程度和照射劑量呈正相關(guān)；紅細(xì)胞、血小板和血紅蛋白在所照射劑量范圍也會出現(xiàn)劑量性依賴下降。本實驗可以為急性電離輻射損傷動物模型的建立、輻射防護及劑量研究提供實驗依據(jù)。

[1] 陳家佩, 毛秉智. 輻射血液學(xué)-基礎(chǔ)與臨床 [M]. 北京: 軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)出版社, 2001:13-14.

[2] Dainiak N.Hematologic consequences of exposure to ionizing radiation[J]. Exp Hematol, 2002, 30(6):513-528.

[3] 孟威宏, 史國兵. 電離輻射損傷防護與中藥抗輻射研究[M].北京: 人民軍醫(yī)出版社, 2011:81-82.

[4] 李德冠, 王月英, 吳紅英, 等. 電離輻射對不同品系小鼠造血功能的影響[J]. 中國輻射衛(wèi)生, 2010, 19(3):261-263.

Effects of X-ray Irradiation with Different Dosages on Immune System in Mice

YU Chun-miao1, ZHAO Li-song2, GUO Xu2, MENG Dan1, YU Dong-hua3
(1. Heilongjiang University of Chinese Medicine, Harbin 150040, China; 2. Department of Radiotherapy and Chemotherapy, the Fourth Affiliated Hospital of Harbin Medical University, Harbin 150040, China; 3. Institute of Traditional Chinese Medicine, Heilongjiang University of Chinese Medicine, Harbin 150040, China)

ObjectiveTo explore the effects of the different dosages irradiation of X-ray on immune system in mice. Method A total of 192 mice, which were randomly divided into 6 groups: the normal control group, single irradiated experimental groups with the radiation dosages of 2.0 Gy, 3.0 Gy, 4.0 Gy, 5.0 Gy, 6.0 Gy respectively, irradiated by linear accelerator. 24 h, 48 h, 96 h, 192 h after irradiation, blood samples were taken from 8 mice of each group for detection of red blood cells (RBC), white blood cells (WBC), platelets (PLT) and hemoglobins (HGB).ResultsCompared with the control group, the content of RBC decreased in the different sampling time point. The content of WBC had significant decreased, during the same detecting time, the radiation dosage and the reduction extent of the content of WBC show a positive correlation. The content of PLT decreased, with a positive correlation between the radiation dosage and reduction extent. During different measuring time of each experimental group, the content of HGB decreased with the extension of time.ConclusionThere are different changing rules of contents among different peripheral blood cells after radiation, radiation had great influence on the content of WBC, while had no significant influence on other peripheral blood cells.

Different dose of radiation; X-ray; Peripheral blood cell; Mice

Q95-33

A

1674-5817(2016)05-0374-04

10.3969/j.issn.1674-5817.2016.05.010

2016-04-18

黑龍江省博士后資助項目(LBH-Z13157); 黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)科研基金(2012BS04); 黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)優(yōu)秀創(chuàng)新人才支持計劃資助

于純淼(1978-), 男, 博士, 副教授, 研究方向: 中藥保健食品研制與開發(fā)。E-mail: yuchunmiao@163.com

于棟華(1979-), 女, 博士, 副研究員, 研究方向: 中藥藥性理論及藥效物質(zhì)基礎(chǔ)研究。E-mail: yudonghua1015@163.com