低剂量12C6+辐射对小鼠免疫系统损伤和抗氧化剂氮乙酰半胱氨酸的保护作用研究

实验目的：随着科技的发展，人类活动范围已经逐渐向外太空扩展，对于人类太空探索的最大威胁是太空中的各种粒子辐射。这些辐射包括太阳辐射（质子和电子）和银河辐射（质子占85%，氦离子占14%，重离子占1%）。众所周知，重离子与常规X和γ射线相比有较高的传能线密度（linear energy transfer, LET）和相对生物学效应（relative biological effectiveness, RBE），对机体组织和器官有较强的影响。放射治疗是肿瘤治疗的重要手段之一，由于肿瘤细胞的异质性，其对放、化疗的反应相差悬殊。本研究的目的是： 1评估辐射对健康机体产生的生物学风险； 2研究抗氧化剂氮乙酰半胱氨酸（NAC）对机体辐射损伤的保护作用 3不同肿瘤细胞辐射敏感性的差异。实验方法： 1 X射线或12C6+离子对小鼠进行不同剂量的全身辐射。NAC处理组小鼠在照射前1小时腹腔注射200mg/kg的NAC，对照组注射等体积的生理盐水。照射后不同时间点取样，利用流式细胞仪检测小鼠免疫细胞周期和凋亡情况，单细胞电泳检测淋巴细胞DNA损伤，MTT法（3-(4, 5-dimethylthiazol-2-yl)-2, 5-diphenyl tetrazolium bromide）检测脾脏NK（natural killer，NK）细胞活性，微核法检测淋巴细胞染色体损伤情况，小鼠体内干扰素－γ（Interferon-γ，IFN-γ）由ELISA方法得到，小鼠血清中超氧化物岐化酶(Surperoxide dismutase SOD）由分光光度法测定，并观察胸腺和脾脏指数变化。 2 不同剂量X射线和12C6+离子辐射人肺腺癌细胞H1299和A549，用细胞克隆法检测照射后细胞存活曲线，流式细胞仪检测细胞周期和凋亡，Western-blot 检测A549 细胞P53蛋白表达。 结果： 1小鼠外周血淋巴细胞、胸腺细胞和脾脏淋巴细胞周期随着X射线照射剂量的增大而被阻滞在了G0/G1期，相同剂量的12C6+离子辐射时外周血淋巴细胞周期被阻滞在S期，分次连续X射线照射时，外周血淋巴细胞周期随着累积剂量的增加被阻滞在G2/M期；细胞凋亡比例随着照射剂量的增加而增加。小鼠血清中IFN-γ水平和脾脏中NK细胞活性在重离子照射剂量为0.05Gy时有显著增加，脾脏NK细胞活性随着照射剂量的增加而减弱。 2重离子照射后，小鼠淋巴细胞DNA和染色体的损伤随辐射剂量和照射后时间的延长而加剧。脾脏NK细胞活性在照射后各个时间点减弱，血清中IFN-γ水平和SOD酶活性随着重离子照射剂量的增加而降低。预防性给予NAC，12C6+离子辐射对淋巴细胞DNA和染色体所致损伤，胸腺细胞周期和凋亡，脾脏NK细胞活性，血清中IFN-γ的水平和SOD酶的活性的损伤与盐水组比较均有显著改善。 3 X射线照射对肺腺癌H1299细胞周期和凋亡率未产生明显影响，重离子照射后随着照射剂量的增加细胞周期被阻滞在G2/M期，细胞凋亡率也呈剂量依赖性；X射线和12C6+离子照射A549细胞后，细胞周期均被阻滞在G2/M期，凋亡率剂量依赖性增加。A549细胞P53蛋白的表达水平随着重离子照射剂量的增加而增加。结论： 1重离子辐射造成细胞DNA和染色体损伤随着照射剂量的增加和照射后时间的延长而增加，比X射线辐射损伤复杂和难以修复，产生这种现象的机理为辐射导致活性氧分子簇的产生，细胞因子和与细胞氧化反应有关的酶活性的变化，同时这种损伤对胸腺细胞周期、凋亡和胸腺、脾脏指数以及机体免疫系统都有影响；低剂量重离子辐射（0.05Gy）对小鼠机体的免疫力有刺激作用，机体免疫能力随着照射剂量增加和照射后时间的推移而减弱，不同的免疫器官对辐射的敏感性也不同； 2 200mg/kg 的NAC对辐射所致小鼠免疫系统损伤有很好的保护作用； 3 肺腺癌细胞H1299比同系A549具有较强的辐射敏感性，A549细胞凋亡的增加与P53蛋白表达水平升高有关