增刊邓冰等低剂量氚水射线对人体外周血淋巴细胞染色体的影响 *) 氚是一种广泛存在于自然界的天然放射性核素也是一种重要的聚变核素由于核工业的快速发展产生大量的氚并释放到环境中此外氚在工业生物学医学环境科学等领域中均有重要的研究价值和广泛的用途由于氚与氢的化学性质在很多方面都很

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璩翠皮
5 years ago
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1 第卷增刊核化学与放射化学年月!"#$ %& %'# $ ' $# 低剂量氚水射线对人体外周血淋巴细胞染色体的影响邓冰成琼杜阳杨勇中国工程物理研究院核物理与化学研究所四川绵阳 ) 摘要通过染色体非稳定性畸变来研究低剂量氚水射线的生物效应将人体外周血与氚水混合培养和 + 共培养后获细胞得到与氚水作用后染色体畸变的频率并与相同剂量下 3 射线的细胞效应对比将实验结果进行回归方程拟合得到 /5 射线的最佳回归方程 * E B = B ++= *B + E E ))* 通过比较 /5 与射线的最佳回归方程可知方程系数的主要区别在, 值提示在低剂量的情况下射线诱发畸变的能力更强将 3 射线作为参考可得 /5 射线的相对生物效能 &6, 最大值出现在 2 为 &6, 值随着剂量的增大而减小关键词氚水射线染色体畸变 &6, 文献标志码 1 文章编号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收稿日期 ( +( 修订日期 ( ( + 基金项目中国工程物理研究院核物理与化学研究所创新基金项目 3@ 中国工程物理研究院科学技术发展基金项目 6 中国工程物理研究院科学技术发展基金项目 6 * 作者简介邓冰 )+* 女四川绵阳人硕士助理研究员主要从事辐射生物学研究

2 增刊邓冰等低剂量氚水射线对人体外周血淋巴细胞染色体的影响 *) 氚是一种广泛存在于自然界的天然放射性核素也是一种重要的聚变核素由于核工业的快速发展产生大量的氚并释放到环境中此外氚在工业生物学医学环境科学等领域中均有重要的研究价值和广泛的用途由于氚与氢的化学性质在很多方面都很相似而且在很多情况下氚可以跟氢通过同位素交换反应而进入相应的物质分子当中所以氚在地球上的各种生物圈之中无处不在体内氚的生物半排期虽不长约 + % 但其中的生物氚很难排出其半排期可达 % 氚的粒子平均能量为 * $ 最大能量为 + $ 在空气中平均射程为 # 射程很短不会对人造成外照射危害但在摄入体内后会造成内照射危害依据 3&4 号出版物对于空气中相同的浓度 /5 相对 / 的放射学危害是 * 氚极易经呼吸饮水饮食及皮肤途径进入人体并与细胞中的 "1 和 &"1 结合直接产生辐照作用并可诱发染色体畸变氚与氢不同它本身还具有一定的化学毒性氚中毒可造成中枢神经和造血系统的改变甚至可诱发恶性肿瘤对于氚的生物效应研究表明氚化水对机体构成的辐射危害有急性放射损伤效应细胞损伤效应生殖细胞的影响致染色体畸变及对后代的生长发育影响等非随机性效应此外致癌效应致遗传效应等随机性效应也同样不容忽视据对氚致癌效应致遗传效应及杀死生殖细胞的效应等研究证明氚粒子的辐射权重变化范围在 * 所以氚是一个与公众健康密切相关的核素 "1 对电离辐射非常敏感氚水中的氚易于与 "1 结合从而导致生物体分子遗传毒性分析外周血淋巴细胞染色体异常染色体畸变分析简称 31 在电离辐射领域已得到广泛应用可作为生物剂量计估算事故情况下受照人员的辐射剂量同时也是评价辐射远后效应的重要指标在辐射致癌和遗传效应与染色体损伤关系方面取得很大进展本工作拟通过低活度氚水射线和 3 射线照射 2 期人体淋巴细胞研究其诱发染色体畸变的剂量效应关系讨论氚射线对于 3 射线对人体的相对生物效应 ( 实验部分 (0( 试剂和仪器实验所用氚水活度浓度为 *A 射线源中国工程物理研究院核物理与化学研究所提供其它常用试剂均为化学纯 '. 公司正置显微镜美国 $' 公司 (0) 标本培养和处理采集名健康人静脉血 0 男女无吸烟史 * + 岁用肝素 * >0 抗凝在采血后内培养每瓶接种 0 全血严格无菌操作每瓶培养液内含有 & $4 ;$ ' ' $&4; 培养液 0 小牛血清 0 植物血凝素 4 1 *. 肝素 * >0 0 加适量青霉素链霉素 *( 溴脱氧尿嘧啶核苷 6%> 其最终质量浓度为 *.0 用 *< 质量分数下同 " 35 溶液调至加血摇匀后置 B * 恒温箱内避光培养淋巴细胞分别在培养的第 + 加入 /5 0 对照组加入相同体积的 )< 的 " 3 溶液终止培养前加秋水仙素其最终质量浓度为.0 终止培养后用吸管吸去上层清液加入 * 0 的 83 中低渗然后用新鲜配制的固定液甲醇冰醋酸体积比为进行固定制成玻璃片后自然风干用 *< 质量分数 2'$ 染色后每份标本选择细胞完整图像清晰分散度好的中期相在油镜下计数 * 个中期细胞在 3 射线照射对照实验中所用 3 源剂量率为 *A C 2 对用肝素抗凝的静脉血照射不同时间与氚水照射样品剂量一致得到不同剂量照射样品后进行标本培养和处理方法与氚水组一致 (0* 射线照射淋巴细胞所产生的平均吸收剂量的计算淋巴细胞在含有氚的悬液中照射其平均吸收剂量由下式估算 + ( 式中 + 时接受的剂量 2 是转换系数 A C. 2 ;$ C 射线的平均能量为 * $( 培养基中的氚水比活度 6. 暴露的时间氚在淋巴细胞中的浓度和正常浓度的比值其值为 ) 淋巴细胞中氚浓度的修正系数 ) 结果与讨论 )0( 射线照射 76 期淋巴细胞诱发染色体畸变的剂量效应关系首先分析各剂量点部分样片根据初算的畸

3 核化学与放射化学第卷变率然后根据公式计算 < 允许误差所需分析细胞数目 - ) - 式中 - 为畸变细胞率双着丝粒体 %'#$ '# %'#= 无着丝粒环 #$ '#'. 细胞为应分析细胞数表给出几种染色体型畸变的非稳定性畸变包括无着丝粒断片无着丝粒环双着丝粒体等其中双着丝粒体的计数包括了产生 * 个着丝粒的染色体而无着丝粒的断片由于其不稳定性一般不作为染色体辐射损伤的指示物因此在本文不做分析表给出了氚水射线照射离体人血诱发的无着丝粒双着丝粒和环畸变当氚水剂量率一定的情况下各剂量点的 %'#= 细胞随吸收剂量增加而增加将表中着丝粒的个数在细胞中的分布进行分析可通过泊松分布检验来判断低活度氚水和射线均匀照射是否符合泊松分布当均匀照射时!! ) 方差与均值之比接近 %'# 在细胞间的分布符合泊松分布本实验中低活度氚水和射线在不同照射剂量下计算泊松分布检验的结果可知本实验质子均匀照射诱发的 %'# 在细胞间的分布符合泊松分布根据表表的统计结果拟合回归方程计算方程拟合度检验回归系数显著性 /5 的射线诱发人外周血淋巴细胞染色体畸变的拟合结果列于表由表可知号方程自发率项为负值不符合实际情况号方程项高于自表氚水诱发人体外周血淋巴细胞染色体畸变的几种非稳定畸变体型的统计结果 / $ > $# $ $ ' '$% %$#$.$! # $ ' # $%.$'%#$% /5 '#$ 吸收剂量 19$.$ % $2 分析细胞总数 #$% 细胞损伤总数 %.$% 无着丝粒环 3$ '#'. 双着丝粒体 '#$ '# 无着丝粒断片 1#$ '# %'#= 细胞 3$ + ( ( ( * ) ( ( + )+ + )) * + * ) )) ) * + + ) ) * + + ) ) 表氚水诱发人体外周血淋巴细胞产生双着丝粒染色体在细胞内的分布 / $ 5 $9$%%' ' ' % '$%!%'#$ '# %# ' $ # $ $'%' $% ' /5 '#$ 吸收剂量分析细胞总数双着丝粒染色体的分布 %'# 细胞总体均数总体标准差 19$.$ %'# ' ' '!%'#$ '# ;$%'#$ '# 2$$ 3$!'#'$ % $2 #$% $#$ $ '' '!9'#$ + + ( ( ( ( ( ) ( ( * C ))*B * ( ( C ) B ( ( + B ) ( ( + + B + ) + ( B )) * *+ B ) + ) ) + * )B

4 增刊邓冰等低剂量氚水射线对人体外周血淋巴细胞染色体的影响表 /5 诱发人体外周血淋巴细胞染色体畸变的拟合结果 / $&$.$ '$ ' $!%'#='%#$% /5 '%' ' " 回归方程, ' 回归系数显著性 '.'!'##$! $$.$ '#$!'#'$ *E B = B ++= *B + ))* *E B ++ + B )) *EC B += * B + ) *E B *= *B + * B )) 注 " $E 发率每细胞 %'#= 自发率为 *< 号号方程不仅项为又接近于但综合考虑方程拟合度以及运算的方便确定 /5 射线的最佳回归方程为号方程 *E B = B ++= *B + E E ))* * 表示与剂量 + 相关的细胞染色体畸变率电离辐射可诱发染色体产生多种类型的畸变其中 %'#= 是目前最常用的生物剂量评估指标 %'#= 畸变分析的优势在于这种指标在未照射对照组的自然发生频率较低 * 细胞 * 细胞而照射能诱导较高的发生频率并且形态结构容易辨认电离辐射诱发淋巴细胞染色体畸变的类型取决于受照射细胞所处的细胞周期照射 2 期细胞诱发染色体型畸变照射 2 期细胞诱发染色单体型畸变本实验中采用射线照射 2 期细胞后的第一次有丝分裂中期以 "1 双链断裂形成的染色体型畸变为主并随着剂量的增加而增加本实验 /5 的剂量率为 2 ' 剂量范围是 +2 分别用四种不同的回归方程进行拟合最终实验结果符合线性平方模型 *E =,+= + 为 *E B = B ++ = *B + E E ))* 该模型的含义是一个双着丝粒体畸变需要二次断裂二次断裂分别位于两个染色体上,+ 项为这部分二次击中畸变由一个电离径迹通过使两个染色体各产生一个断裂随后重排形成一个双着丝粒体它与剂量成直线关系与剂量率无关而 + 项表示两个电离径迹使两个染色体各产生一个断裂然后重排形成双着丝粒其值取决于剂量率因此根据所得公式和 6$%$ 的染色体畸变形成机制的 + ) 假说以及双重辐射作用理论认为低活度 /5 照射所致的效应发生率与剂量剂量率都相关 )0)$!8 射线诱发人体染色体畸变的相对生物效能 9. 不同种类射线的 &6, 值的大小由多种因素共同决定其中射线的剂量剂量率线性能量损失是物理方面的主要因素而对辐射的敏感程度以及受照后的再生补偿能力是生物方面的因素通常情况下作为一种近似值也可以用传能线密度 0,/ 值之比来表示不同类型电离辐射的 &6, 值这是因为 0,/ 值越大表示该辐射在受照组织中的能量越集中其诱发的生物效应也越高但综合考虑到辐射与物质复杂的相互作用与极端复杂的生命过程交织在一起使得电离辐射的生物效应除了取决于照射的物理条件外还依赖于受照射的生物种系观察的生物效应终点和剂量效应曲线的形状等因此研究 &6, 更有利于揭示能量沉积与生物效能之间的关系估算低剂量氚水作用下射线的生物效能用 3 射线诱发产生相同染色体 %'#= 畸变频率的剂量作为基准通常为避免电离辐射剂量率不同而产生生物效应的差异对 &6, 值的影响一般采用相同剂量率的两种射线本实验中 /5 的剂量率为 2 ' 剂量范围是 +2 作为基准的 3 射线的剂量率为 2 ' 剂量范围是 2 射线照射离体人血诱发的无着丝粒双着丝粒和环畸变的情况列入表通过表得到射线的最佳回归方程为 * E B = B += *B + E E )) /5 的射线诱发双着丝点体和环的效应与其它低 0,/ 辐射一样适用于 *E =,+= + 的模式对比和射线最佳回归方程的系数可知两者的主要区别在于, 项而, 项的结果与剂量率无关与不同辐照类型射线的 0,/ 值相关通过对比和射线的系数比值,

5 核化学与放射化学第卷表 3 射线诱发人体外周血淋巴细胞染色体畸变的几种非稳定畸变体型的统计结果 / $ > $# $ $ ' '$% %$#$.$! # $ ' # $%.$'%#$% 3 吸收剂量 19$.$ % $2 分析细胞总数 #$% 细胞损伤总数 / %'#$ '# $9$% 无着丝粒环 3$ '#'. 双着丝粒体 '#$ '# 无着丝粒断片 1#$ '# %'#= 细胞 3$ * +) ( * * )+ ( *) ( * * * ) + * *) * + )+ ) +** ) * 可知在低剂量范围内 /5 射线,+ 项对染色体畸变产额增加的影响比 3 射线大射线的 &6, 值也较大随着剂量的增加 + 对染色体畸变产额增加的影响逐渐升高而,+ 项的影响逐渐降低当剂量增至一定程度时,+ 项可忽略不计因此可通过公式得到低活度氚水的 &6, 值氚水剂量与生物效能的关系示于图由图可知在低剂量范围内 /5 相对于射线所得的生物效能的最大值为出现在 2 而随着 /5 剂量增大 &6, 值缓慢下降最终在 2 趋于稳定其值为 ) &6, + + /5 射线图淋巴细胞受 /5 和射线作用后平均每个细胞畸变率与剂量的关系 '.?'$%!%'#$ '# $#$ $%.' % $! # $ '%' $% ' /5 % 图 /5 射线的 &6, 值与剂量的关系 '. $%$$%$#$!&6,! /5%' ' 淋巴细胞受 /5 和射线作用后平均每个细胞畸变率与剂量的关系示于图由图可知与射线相比在低剂量范围内 /5 射线对生物体的作用更加明显由于生物种类生物终点和不同射线的物理特性不同很难将各种结果统一为 /5 的生物效应通过射线和射线之间 0,/ 的差别分别为 * A C) 和 + A C) 可以得到两种射线诱发淋巴细胞染色体畸变率的差异因此用射线作为参照得到 /5 射线的生物效能已知比较淋巴细胞照射相等剂量的射线时高 0,/ 辐射剂量 ( 效应关系的形状主要是线性而低 0,/ 辐射呈曲线所以高 0,/ 辐射的相对效应将随剂量的增加而降低本实验 /5 的射线剂量 ( 效应关系形状是曲线 &6, 随剂量的增加而减少说明低剂量 /5 的辐射具有高 0,/ 和低 0,/ 的双重特性此外在

6 增刊邓冰等低剂量氚水射线对人体外周血淋巴细胞染色体的影响氚的生物效应研究中由于选择生物终点和剂量率不同剂量效应曲线也不同以初级卵母细胞存活率为生物终点剂量曲线适合于最小二乘法在低剂量的情况下 &6, 值达到左右以卵母细胞显性致死突变为生物终点的剂量效应曲线得到的 ( &6, 值为 + 已有文献用 3 射线作为参照将人体外周血淋巴细胞畸变作为终点得到低剂量时 /5 射线的 &6, 实验值范围在波动范围在本实验的结果与文献相符结果表明在低剂量受照下射线诱发染色体畸变的能力比同剂量的射线强使 /5 可能具有一定的遗传危害性因此需要重视 /5 的辐射防护此外根据 6$%$ 的染色体畸变形成机制假说可知染色体畸变是 "1 分子双链断裂及断裂端之间错误重建的结果 "1 分子单链断裂如未修复则在随后的分裂中期表现为染色单体裂隙而裂隙不是真正的染色体断裂实验中所观察统计的也是以有丝分裂中期 "1 双链断裂所形成的染色体畸变而忽略了 "1 单链断裂所形成的染色单体裂隙这主要是因为虽然 /5 的射线所致的主要损伤是 "1 单链断裂但其大部分可以修复而 "1 双链断裂虽然较单链断裂的数量少但不易或不能修复而 "1 链断裂后如产生错误修复会导致人体不同水平的突变包括基因突变细胞染色体畸变生物体某一中间代谢发生障碍等综上所述仅从淋巴细胞染色体畸变效应来研究 /5 导致人体的遗传效应是不充分的需要更加全面深入的研究 /5 所致遗传效应的机理 * 结论氚水与人体外周血淋巴细胞作用后在 /5 的剂量率为 2 ' 剂量范围是 +2 时 /5 射线的最佳回归方程为 *E B = B ++= *B + E E ))* 以 3 射线为参考 /5 射线诱发染色体畸变的 &6, 值在 ) 随着剂量的增加而减小提示在低剂量情况下 /5 射线在一个电离辐射径迹上使两个染色单体各产生一个损伤的效率更高参考文献 '$3' " /' ' $$%!''.$ & %'"#3 $ ) + * (* '0 > $!# '%$ #$ % ' ' %!$ ' '!.% $$#.$ %$( $ ' #!'$% '!$! " 1!'( # # $ %! /' ',9', + (+ 1,1 $ ' '#!$ %%!( $# '.' ''-'.%' ' %! $!$! %' ' #$ 1,1!$ $'$ " * ; '$ 1,1 )) 辐射血液学手册翻译小组辐射血液学手册 ; 北京原子能出版社 ) * +( * * 2$' ;$' $ # 1/ $% &'! ' ' $ $ &41&$.'3.$! 3$ %, $,$ ) ( + & 9'# 1 '.'$9 24 $9# $ 1 $ 3 '9$$9 '! $ '.$'# $!$#!# '#$ $ ' ' '%$ %$ ( $ (%' ' & %' 6' & %'$ ( +* 王继先金璀珍放射生物剂量学 ; 北京原子能出版社 )) *)( + 1; $ 8 # $ &$( '9$ '.'#$!$# '9$$! ' '!'%# '! $'%$ $ ' ' 361 '#$ & %' &$ ))* + (+) ) &0 $ $!$#! $9$%' ' ##'.$$ ' $.$$ ' %.$$ ' $!$#! $9$%' ' $ '"#;$% )+ ( 白玉书陈德清人类辐射细胞遗传学 ; 北京人民卫生出版社 ( / 8 % 8 % " &$ '9$ '.'( #$!$# '9$$ %% $ $$!$#! ' ' $% ( $# $ ' # $ % $ #$ ; &$ )) *( 4 $ 0 % 3,% % 1 1$ 6'(.'#% ' $ '%'.'# $# '$#$ %$9$ $ #&%'.4 )+ ( $%$ 6 & %' '.'#$!$#!# #( %' ' %' '!$! #$!'. ; ; # " *(+ 1,1 # $ ' $ 4$( $$%' $'$ ; '$ 1,1 ) * *+

Microsoft Word - 12 叶安方 doc

Microsoft Word - 12 叶安方 doc 第 30 卷第 4 期辐射研究与辐射工艺学报 Vol.30, No.4 2012 年 8 月 J. Radiat. Res. Radiat. Process. August 2012 236 名铀矿工染色体畸变及外周血象的初步研究叶安方王相果倪倩影汪晓宇王毅明 ( 浙江大学医学院附属第一医院职业病科放射医学研究室杭州 310003) 摘要为研究铀矿工染色体畸变及外周血象的变化, 采集 236 名从事铀矿工作人员