斜发沸石对亚急性辐射损伤小鼠的保护范文

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《解放军医学杂志》2016年第二期

[摘要]

目的研究斜发沸石(Cp)对亚急性辐射损伤小鼠的防护作用。方法48只雄性BALB/c小鼠随机分为空白对照组(给予蒸馏水，不照射)、辐照模型组(给予蒸馏水，照射)、300mg/kg523组(照射前24h给予尼尔雌醇200mg/kg，照射后4h给予尼尔雌醇100mg/kg，其余天数给予蒸馏水灌胃，照射)、56mg/kg沸石组(给予56mg/kg沸石水溶液，照射)、167mg/kg沸石组(给予167mg/kg沸石水溶液，照射)和500mg/kg沸石组(给予500mg/kg沸石水溶液，照射)。以灌胃方式连续给药7d，采用137Csγ射线对小鼠进行一次性全身照射，剂量率为0.75Gy/min，总剂量为4.0Gy。照射后继续灌胃给药14d。用血细胞分析仪测定外周血象；测定脏器指数、骨髓DNA含量；检测小鼠血清超氧化物歧化酶(SOD)活性、丙二醛(MDA)含量及谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性；流式细胞仪检测骨髓造血干细胞含量。结果经137Csγ射线照射后10d，与辐照模型组相比，56mg/kg沸石组与167mg/kg沸石组红细胞数量明显升高(P<0.05，P<0.01)，56mg/kg沸石组与500mg/kg沸石组白细胞数量明显升高(P<0.01)；照射后14d，与辐照模型组相比，沸石各给药组小鼠血清中SOD活性显著升高(P<0.05，P<0.01)，167mg/kg沸石组与500mg/kg沸石组GSH-Px活性明显升高(P<0.01)，56mg/kg沸石组与500mg/kg沸石组骨髓细胞DNA含量明显升高(P<0.05，P<0.01)，沸石各给药组骨髓造血干细胞含量明显升高(P<0.01)。结论斜发沸石对亚急性辐射损伤小鼠具有一定保护作用。

[关键词]

斜发沸石；γ射线；小鼠；辐射防护

斜发沸石属铝代硅酸盐，是一种天然矿石，晶体化学式为(Na,K,Ca)2-3[Al3(Al,Si)2Si13O36]•12H2O[1]，内部有许多大小不一的开放性孔洞和通道，具有很大的比表面积(一般可达300~500m2/g)，因而具有较强的吸附能力和离子交换能力，除可用来吸附废水中汞、砷、氟、氨氮、苯酚、有机污染物等[2-6]以外，刘爱平等[7]还发现其可用于处理模拟含铯放射性废水，可见斜发沸石对于放射性元素也具有一定的吸附作用。近年来从天然产物中寻找辐射防护药物逐渐成为人们关注的热点[8-9]。本研究观察斜发沸石对小鼠外周血象、抗氧化指数、脏器指数、骨髓象等指标的影响，为其辐射防护作用的研究提供依据。

1材料与方法

1.1试剂与仪器斜发沸石为北京友合攀宝科技发展有限公司提供。c-kit、Sca-1、Lin–抗体(Biolegend公司，浓度为0.2mg/ml)；超氧化物歧化酶(SOD)、丙二醛(MDA)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)试剂盒(南京建成生物工程研究所)；其余化学试剂为国药集团分析纯试剂。MEK-5216型血细胞计数仪(日本NihonKohden公司)；759紫外可见分光光度计(上海奥普乐仪器有限公司)；酶标仪(美国ThermoElectron公司)；流式细胞仪(美国Beckman公司)。

1.2实验动物与分组BALB/c雄性小鼠48只，体重20±2g，6~8周龄，购自上海思莱克实验动物有限公司(动物质量合格证号：2008001641038)。137Csγ射线源由复旦大学放射医学研究所提供。48只雄性BALB/c小鼠随机分为空白对照组(给予蒸馏水，不照射)、辐照模型组(给予蒸馏水，照射)、300mg/kg523组(照射前24h给予尼尔雌醇200mg/kg，照射后4h给予尼尔雌醇100mg/kg，其余天数给予蒸馏水灌胃，照射)、56mg/kg沸石组(给予56mg/kg沸石水溶液，照射)、167mg/kg沸石组(给予167mg/kg沸石水溶液，照射)和500mg/kg沸石组(给予500mg/kg沸石水溶液，照射)，每组8只。连续灌胃7d后，除空白对照组外，其余各组小鼠用137Csγ射线进行一次性全身照射，剂量率为0.75Gy/min，总剂量为4.0Gy，照射后继续灌胃给药14d。

1.3小鼠外周血细胞计数小鼠照射后3、10d经尾静脉取血20µl，照射后14d眼眶静脉采血20µl，用血细胞分析仪检测外周血红细胞(RBC)、白细胞(WBC)和血小板(PLT)数量。

1.4小鼠血清SOD、GSH-Px活性及MDA含量检测照后14d，取眼眶静脉血200µl，分离血清。采用试剂盒检测血清SOD活性，GSH-Px活性和MDA含量。

1.5小鼠脏器指数检测照后14d，小鼠称重并处死，取小鼠胸腺、肝脏和脾脏称重，计算各脏器指数(脏器指数=脏器重量/小鼠体重×100)。

1.6小鼠骨髓DNA含量检测照后14d，取小鼠左侧股骨，用10ml5mmol/LCaCl2溶液冲出骨髓，4℃静置30min，3000r/min离心10min，沉淀物中加入0.2mol/LHClO4溶液8ml，充分混合，90℃水浴15min；冷却后3000r/min离心10min，取上清；稀释3倍后，在260nm处测定吸光度(A)值。

1.7小鼠骨髓造血干细胞含量测定照后14d，取小鼠右侧股骨，用0.4ml已灭活的小牛血清冲出骨髓，用细胞流式液稀释至细胞浓度为1×108/ml，各加入2.5µlc-kit、1.25µlSca-1和10µlLin–抗体，同时各自做阴性对照，4℃避光孵育30min，细胞流式液洗3次，固定后上机行流式细胞仪检测。

1.8统计学处理采用SPSS17.0软件进行统计分析。计量资料以x±s表示，两组间比较采用t检验。P<0.05为差异有统计学意义。

2结果

2.1斜发沸石对照射小鼠外周血细胞数量的影响照后3d，与空白对照组相比，辐照模型组小鼠的RBC数量无明显变化，但WBC和PLT明显减少(P<0.01，P<0.05)。照后10d，与空白对照组相比，辐照模型组小鼠RBC、WBC和PLT均组明显减少(P<0.01)；与辐照模型组相比，沸石低剂量组与中剂量组RBC明显增加(P<0.05，P<0.01)，沸石低剂量组与高剂量组WBC显著提高(P<0.01)，300mg/mg523组血小板数量明显增加(P<0.01)。照后14d，辐照模型组小鼠RBC、WBC和PLT均较空白对照组明显减少(P<0.01)，300mg/mg523组WBC和PLT数量与辐照模型组比较明显提高(P<0.01，表1)。提示斜发沸石对受辐照小鼠的外周血RBC和WBC具有较好的保护作用，尼尔雌醇对受辐照小鼠的外周血WBC和PLT具有较好的保护作用。

2.2斜发沸石对照射小鼠脏器指数的影响与空白对照组相比，各处理组肝脏指数、脾脏指数与胸腺指数差异无统计学意义(P>0.05)，提示4.0Gy剂量的γ射线辐照后14d未对小鼠脏器指数产生明显影响。

2.3斜发沸石对照射小鼠血清SOD、GSH-Px活性与MDA含量的影响与空白对照组比较，辐照模型组GSH-Px活性明显下降(P<0.01)，MDA含量明显提高(P<0.01)；与辐照模型组相比，沸石各剂量组SOD活性明显降低，MDA含量明显升高，沸石中剂量组与高剂量组GSH-Px活性明显提高(P<0.01，表3)。提示斜发沸石可能通过提高受照射小鼠GSH-Px活性对辐射损伤产生保护作用。

2.4斜发沸石对照射小鼠骨髓细胞DNA含量的影响与空白对照组相比，辐照模型组小鼠的骨髓DNA含量明显下降(P<0.01)；与辐照模型组相比，沸石低剂量组与沸石高剂量组小鼠的骨髓DNA含量均明显升高(P<0.05，P<0.01，图1)。提示斜发沸石对骨髓DNA损伤具有一定的保护作用。

2.5斜发沸石对照射小鼠骨髓造血干细胞含量的影响流式细胞仪检测结果显示，与空白对照组相比，辐照模型组小鼠的骨髓Lin–细胞含量明显下降(P<0.01)，由49.83%降至29.98%；与辐照模型组相比，300mg/mg523组与沸石各给药组小鼠的骨髓Lin–细胞含量均明显提高(P<0.01)，且骨髓造血干细胞含量随沸石给药量的增加而增加，具有一定的剂量依赖(图2)。提示斜发沸石对受辐照小鼠的骨髓造血系统具有很好的保护作用。

3讨论

电离辐射对人体可造成各个系统的严重损伤，辐射防护剂主要通过提高动物存活率、拮抗辐射免疫损伤、降低造血系统损害和清除自由基等途径来实现对动物体的防护作用[10-12]。造血系统是辐照最敏感的系统之一，小鼠接受γ射线全身照射后，外周血RBC、WBC、PLT数量与血红蛋白含量都会出现明显下降，骨髓DNA含量、造血干细胞数量也会出现明显下降趋势[13]。本研究发现，经4.0Gy剂量的137Csγ射线全身照射后，BALB/c小鼠的外周血WBC和PLT数量在照后第3天即出现显著下降，表明外周血WBC和PLT对辐照较为敏感，而斜发沸石能够不同程度地提高受照小鼠外周血WBC的数量。至照射后10d，辐照模型组小鼠外周血RBC数量也明显下降，沸石各给药组小鼠外周血RBC数量与辐照模型组相比明显增加，可见沸石对受辐照小鼠的外周血细胞具有较好的保护作用。

SOD是一种源于生命体的活性物质，能消除生物体在新陈代谢过程中产生的有害物质，而MDA则是机体通过酶系统与非酶系统产生的氧自由基，后者攻击生物膜中的多不饱和脂肪酸，引发脂质过氧化作用，并形成脂质过氧化物，MDA的含量可反映机体内脂质过氧化程度，间接反映细胞损伤的程度。GSH-Px是机体内广泛存在的一种重要的催化过氧化氢分解的酶，具有保护细胞膜结构和功能完整的作用[14]。本研究结果显示，与空白对照组相比，小鼠经照射后体内SOD和GSH-Px活性明显下降，MDA含量明显提高，提示照射导致小鼠体内一系列抗氧化酶活性降低，有害过氧化物含量增加；而与辐照模型组相比，沸石给药组小鼠血清中的GSH-Px活性明显提高，但SOD活性明显降低，MDA含量明显提高，可能因为沸石经γ射线照射后会产生O23-自由基，对机体产生一定的伤害[15]。

蒋定文等[16]研究发现，经5.0Gy60Coγ射线照射后，小鼠脾脏指数与胸腺指数明显降低。本实验中小鼠经4.0Gy剂量137Csγ射线照射后，脾脏指数有所降低，但差异无统计学意义，推测可能是照射剂量过低，抑或是照射后14d各脏器损伤已修复所致，其原因尚需进一步实验验证。骨髓DNA含量与骨髓造血干细胞含量反映了骨髓有核细胞的数量和骨髓造血系统的增生情况。汪维云[17]与蒋定文等[16]研究发现小鼠经γ射线照射后，骨髓DNA含量明显降低，表明骨髓造血系统对γ射线照射极为敏感。本实验结果显示，经4.0Gyγ射线照射后，小鼠骨髓DNA含量与Lin–细胞含量显著下降，沸石低剂量组与沸石高剂量组小鼠骨髓DNA含量较辐照模型组明显提高，但无剂量依赖关系，沸石各给药组小鼠的骨髓造血干细胞Lin–细胞含量明显提高，且呈现良好的剂量效应关系。结合沸石对受照射小鼠外周血的保护作用，提示沸石对受照射小鼠的造血系统也具有较好的保护作用，其机制可能是由于沸石可以吸附一定量的放射性元素[18]，排除有害物质，从而实现对机体的辐射防护作用。先前实验大多围绕沸石的吸附性能进行研究，本文对斜发沸石的辐射保护效应进行了一系列探究，发现其具有显著的抗辐射功效，不仅拓宽了沸石的药用价值，也为辐射防护药物的开发开辟了新的领域。

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作者：李娜 沈先荣 宗杰 李佳媚 刘琼 张俊玲 何颖 蒋定文 王庆蓉 单位：上海海洋大学食品学院 海军医学研究所辐射防护研究室