宋淑軍　左曉勇　司少艷　王瑩　單改仙　任燁　戴卓捷　王宗燁#

解放軍第306醫(yī)院1特種醫(yī)學(xué)實驗研究中心，2放療科，北京100101

不同劑量X射線照射對小鼠免疫系統(tǒng)的影響

宋淑軍1*左曉勇2*司少艷1王瑩1單改仙2任燁2戴卓捷2王宗燁2#

解放軍第306醫(yī)院1特種醫(yī)學(xué)實驗研究中心，2放療科，北京100101

目的觀察不同劑量X射線照射對小鼠免疫系統(tǒng)的影響。方法將24只小鼠隨機分為對照組（無照射），低劑量照射組（每次2 Gy）和高劑量照射組（每次5 Gy），每組各8只。比較不同劑量X射線對小鼠進(jìn)行單次全身照射后，胸腺、脾臟變化及對外周血白細(xì)胞，淋巴細(xì)胞及血小板數(shù)量的影響。結(jié)果高劑量照射組胸腺指數(shù)較對照組降低，差異具有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），而低劑量照射組胸腺指數(shù)與對照組比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）；隨著X線照射劑量的增大，脾臟指數(shù)降低，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）；與對照組比較，低、高劑量照射組小鼠外周血白細(xì)胞，淋巴細(xì)胞及血小板數(shù)量均減少，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。結(jié)論不同免疫器官對X射線敏感度不同，X射線對免疫功能的損傷隨著射線劑量的增加而增大，因此應(yīng)該加強對放射治療患者免疫器官的保護。

輻射；免疫系統(tǒng)；外周血；胸腺指數(shù)；脾臟指數(shù)

Oncol Prog，2016，14（6）

放射治療是惡性腫瘤主要治療方法之一，并在腫瘤的綜合治療中發(fā)揮重要作用。隨著精準(zhǔn)放射治療時代的到來，放射治療能夠給予腫瘤組織足夠的照射劑量，最大程度地殺滅腫瘤細(xì)胞，同時也最大限度地保護正常組織。但放射治療是一把雙刃劍，對腫瘤組織起到殺傷作用的同時，對正常組織也會產(chǎn)生一定的損傷，并且在制定放射治療計劃過程中，醫(yī)師根據(jù)自己的臨床經(jīng)驗以及對腫瘤的掌握情況，較少考慮到患者的自身免疫系統(tǒng)情況，而機體免疫系統(tǒng)對輻射極為敏感，故在臨床放射治療時會受到不同程度地?fù)p傷，進(jìn)而導(dǎo)致機體免疫功能下降，免疫力低下，從而增加了患者的并發(fā)癥，如引起繼發(fā)感染等。本研究旨在觀察不同劑量X射線照射對小鼠外周血細(xì)胞數(shù)量及胸腺、脾臟指數(shù)的影響，進(jìn)而了解惡性腫瘤患者在接受不同劑量放射治療后對免疫系統(tǒng)的影響，以為臨床醫(yī)師在放射治療前后正確評估腫瘤患者的免疫系統(tǒng)功能提供理論依據(jù)。

1　材料與方法

1.1材料

X線照射采用瑞典ELEKTA公司生產(chǎn)的-AXESSE醫(yī)用電子直線加速器；血細(xì)胞計數(shù)儀采用中國邁瑞公司生產(chǎn)的血球計數(shù)儀（BC5300）；6～8周齡健康ICR系小鼠共24只由北京大學(xué)醫(yī)學(xué)部實驗動物部飼養(yǎng)繁殖。

1.2方法

24只小鼠隨機分為對照組（無照射），X線低劑量照射組（2 Gy），高劑量照射組（5 Gy），每組各8只。照射條件：X線照射組采用單次全身照射，照射能量為6 MeV，源軸距（SAD）為101.5 cm，照射劑量分別為2 Gy和5 Gy，劑量率設(shè)為最大值（600 cGy/min），照射野為30 cm×30 cm，對照組同時搬運至照射地點但不進(jìn)行X線照射，共照射7 d。外周血細(xì)胞及淋巴細(xì)胞的測定：外周血用EDTA抗凝，取20 μl外周血進(jìn)行20倍稀釋，再用血細(xì)胞計數(shù)儀檢測。胸腺和脾臟指數(shù)的測定：胸腺和脾臟指數(shù)分別采用下面的公式計算：胸腺指數(shù)=（胸腺重量/小鼠體質(zhì)量）×1000；脾臟指數(shù)=（脾臟重量/小鼠體質(zhì)量）×1000。

1.3統(tǒng)計學(xué)方法

采用SPSS16.0軟件對數(shù)-據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析。計量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示，組間比較采用單因素方差分析，首先進(jìn)行方差齊性檢驗，方差齊性采用LSD檢驗，方差不齊采用Dunnett-t檢驗。以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義，計算所得結(jié)果應(yīng)用Prism5.0軟件繪圖。

2　結(jié)果

2.1不同劑量X射線全身照射小鼠胸腺的變化

對照組、低劑量照射組、高劑量照射組小鼠胸腺質(zhì)量分別為（0.0641±0.121）g、（0.0619±0.167）g、（0.0459±0.01）g。低劑量照射組與對照組比較，小鼠胸腺質(zhì)量下降了約3.43%，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）；高劑量照射組與對照組比較，小鼠胸腺質(zhì)量下降了28.4%，差異具有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。高劑量照射組與低劑量照射組比較，小鼠胸腺質(zhì)量下降了約25.8%，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。對照組、低劑量照射組、高劑量照射組小鼠胸腺指數(shù)分別為（2.76±0.67）、（2.40±0.67）、（1.82± 0.51）。與對照組比較，低劑量照射組胸腺指數(shù)降低，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），高劑量照射組胸腺指數(shù)降低，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）；低劑量照射組與高劑量照射組比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。（圖1）

圖1　不同劑量X射線照射小鼠胸腺指數(shù)的變化

2.2不同劑量X射線全身照射小鼠脾臟的變化

對照組、低劑量照射組、高劑量照射組小鼠脾臟質(zhì)量分別為（0.0895±0.234）g、（0.0693±0.19）g、（0.0477±0.08）g。低、高劑量照射組與對照組比較，小鼠脾臟質(zhì)量分別下降了22.6%和46.7%，高劑量照射組與低劑量照射組比較，小鼠脾臟質(zhì)量下降了31.2%，組間差異均具有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。對照組、低劑量照射組、高劑量照射組脾臟指數(shù)分別為（3.78±0.74）、（2.64±0.55）、（1.87± 0.37），差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。（圖2）

圖2　不同劑量X射線照射小鼠脾臟指數(shù)的變化

2.3不同劑量X射線全身照射對小鼠外周血白細(xì)胞、淋巴細(xì)胞及血小板數(shù)量的影響

經(jīng)不同劑量X射線全身照射后，與對照組比較，低、高劑量照射組小鼠外周血白細(xì)胞（WBC）數(shù)量分別減少67.5%和82.01%，高劑量照射組與低劑量照射組比較，小鼠WBC數(shù)量減少了約44.68%，組間差異均具有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。低、高劑量照射組與對照組比較，小鼠淋巴細(xì)胞（LY）數(shù)量分別減少70.59%和86.89%，差異具有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）；高劑量照射組與低劑量照射組比較，小鼠LY數(shù)量下降55.43%，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。與對照組相比，低、高劑量照射組小鼠血小板（PLT）數(shù)量分別減少53.39%和79.07%，高劑量照射組與低劑量照射組比較，小鼠PLT數(shù)量下降55.1%，組間差異均具有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。（表1）

表1　不同劑量X射線照-射小鼠外周血WBC、LY、PLT數(shù)量的變化（109/L，±s）

表1　不同劑量X射線照-射小鼠外周血WBC、LY、PLT數(shù)量的變化（109/L，±s）

組別（n=8）對照組低劑量照射組高劑量照射組WBC 7.23±1.73 2.35±0.44 1.30±0.37 LY 5.95±2.20 1.75±0.55 0.78±0.36 PLT 976.87±121.39 455.3±137.47 204.42±133.31

3　討論

隨著精準(zhǔn)放射治療時代的到來，腫瘤個體化治療理念的明確，放射療法在腫瘤治療中發(fā)揮越來越重要的作用，在治療腫瘤疾病本身的同時，臨床放射科腫瘤醫(yī)師已開始關(guān)注患者治療后整體預(yù)后情況，因此觀察X射線引起的免疫系統(tǒng)損傷的發(fā)生規(guī)律和特點，對了解腫瘤放療患者預(yù)后及生活質(zhì)量具有重要意義。Anderson［1］最早報道了電離輻射能引起免疫系統(tǒng)和淋巴細(xì)胞的嚴(yán)重?fù)p傷。有研究發(fā)現(xiàn)，即使局部照射仍能引起免疫功能的低下［2］。因此，本研究通過觀察外周血白細(xì)胞、淋巴細(xì)胞及血小板數(shù)量，胸腺和脾臟的變化，比較不同劑量X射線照射對小鼠免疫系統(tǒng)的影響。

外周血細(xì)胞數(shù)量變化直接反映骨髓、脾臟等組織造血功能的變化，造血器官由于受到輻射損傷導(dǎo)致功能障礙，可引起外周全血細(xì)胞的減少，損傷程度與血細(xì)胞減少二者密切相關(guān)［3］。外周血白細(xì)胞是免疫系統(tǒng)的重要檢測指標(biāo)之一［3-4］，造血器官的輻射損傷首先體現(xiàn)在外周血白細(xì)胞數(shù)量上，是反映輻射損傷最直接、最經(jīng)典的指標(biāo)［5-6］；白細(xì)胞在機體的防護、免疫和創(chuàng)傷治愈過程中起重要作用，是機體防御系統(tǒng)的一個重要組成部分。淋巴細(xì)胞是外周血白細(xì)胞的主要組成成分，也是構(gòu)成機體免疫系統(tǒng)的主要細(xì)胞群體，包括T細(xì)胞、B細(xì)胞、NK細(xì)胞等，在免疫應(yīng)答過程中相互協(xié)作、制約，共同完成對抗原物質(zhì)的識別、應(yīng)答和清除，淋巴細(xì)胞增加或降低與白細(xì)胞增加或降低具有緊密關(guān)系。本研究中，小鼠受照射7 d后，低、高劑量照射組白細(xì)胞及淋巴細(xì)胞數(shù)量均較對照組減少，且高劑量照射組較低劑量組下降更加明顯，說明免疫功能隨著放射劑量的增加而減少；血小板的壽命比白細(xì)胞短，一般在受照射后1周至10天發(fā)生減少，各劑量組血小板數(shù)量均存在差異，且隨著照射劑量的增加，血小板數(shù)量減少越明顯。

胸腺和脾臟是重要的免疫器官，對輻射十分敏感，因此胸腺和脾臟細(xì)胞對輻射的反應(yīng)是輻射免疫學(xué)研究的重點之一。胸腺屬于中樞免疫器官，是T淋巴細(xì)胞產(chǎn)生、發(fā)育、接受抗原刺激和分化、成熟的場所，對T細(xì)胞發(fā)揮重要作用。本研究發(fā)現(xiàn)，低劑量照射組胸腺指數(shù)較對照組無明顯下降，而高劑量照射組的胸腺指數(shù)較對照組明顯下降，說明X線照射對胸腺指數(shù)的影響與照射劑量有關(guān)，照射劑量為2 Gy時可能不足以使胸腺萎縮或萎縮可以快速恢復(fù)。胸腺萎縮可能與胸腺細(xì)胞受到輻射后細(xì)胞凋亡增加相關(guān)，有研究發(fā)現(xiàn)輻射劑量與胸腺細(xì)胞凋亡率成正相關(guān)［7］；研究還證實，用不同檢測方法在各種淋巴器官（胸腺、脾臟）均可發(fā)現(xiàn)0.2 Gy以上的劑量即可誘導(dǎo)劑量依賴性的胸腺細(xì)胞凋亡增多［8-9］。脾臟屬于外周免疫器官，是人體最大的淋巴器官，成熟淋巴細(xì)胞定居的場所，也是淋巴細(xì)胞對外來血源性抗原產(chǎn)生免疫應(yīng)答的主要部位。本研究中，各組小鼠脾臟指數(shù)均存在差異，且脾臟指數(shù)隨著劑量的增加而減小。研究顯示，小鼠脾臟在0.5～6 Gy全身照射后，多數(shù)反應(yīng)免疫功能的參數(shù)均呈線性下降。如照射后24 h脾臟指數(shù)下降至對照組的32%，脾細(xì)胞對脂多糖和刀豆蛋白A誘導(dǎo)的增殖反應(yīng)均降至對照組的0.3%，脾細(xì)胞分泌IL-2的功能降至對照組的14.3%［10］。Cui等［11］研究發(fā)現(xiàn)致死劑量的γ射線照射小鼠脾臟，6 Gy照射后數(shù)小時，脾臟體積縮小，在第7天時顯著縮小。本研究顯示，小鼠脾臟質(zhì)量及脾臟指數(shù)均隨照射劑量的增加而降低，這與外周血白細(xì)胞減少的結(jié)果一致，推測與白細(xì)胞減少及射線使脾細(xì)胞的凋亡增加，細(xì)胞增殖功能下降有關(guān)。

不同的組織對射線照射的敏感度不同，本研究顯示2 Gy X射線照射的脾臟指數(shù)較對照組下降，差異具有統(tǒng)計學(xué)意義，而胸腺指數(shù)較對照組差異無統(tǒng)計學(xué)意義，這可能與脾臟細(xì)胞對輻射的敏感度較胸腺細(xì)胞高有關(guān)。Paranich等［12］研究發(fā)現(xiàn)，小鼠脾臟細(xì)胞在2 Gy γ射線照射下開始失去功能活性和形態(tài)結(jié)構(gòu)特征，且隨著輻射劑量的增加，這些變化過程越明顯。胸腺細(xì)胞在2 Gy照射下，其功能活性會發(fā)生變化，但甚至在10 Gy的劑量照射后，仍能維持一定的細(xì)胞膜參數(shù)及形態(tài)結(jié)構(gòu)特征，說明胸腺細(xì)胞較脾臟細(xì)胞更能耐受X射線照射，其具體機制尚未明確，還有待進(jìn)一步探究。

本研究從胸腺、脾臟及外周血白細(xì)胞、淋巴細(xì)胞、血小板數(shù)量變化觀察發(fā)現(xiàn)，照射劑量越高，對小鼠胸腺、脾臟及血液系統(tǒng)損傷越大。目前，X線照射對免疫系統(tǒng)的遠(yuǎn)期影響有待進(jìn)一步深入研究。

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The effects of different doses of X-ray irradiation on the immune system in mice

SONG Shu-jun1*ZUO Xiao-yong2*SI Shao-yan1WANG Ying1SHAN Gai-xian2REN Ye2DAI Zhuo-jie2WANG Zong-ye2#
1Center for Special Medicine and Experimental Research，
2Department of Radiation Oncology，306th Hospital of PLA，Beijng 100101，China

ObjectiveTo observe the changes of immune system in mice at various doses of X-ray irradiation.Method24 mice were randomized into three groups:control group（no irradiation），low dose irradiation group（2 Gy）and high dose irradiation group（5 Gy），with 8 mice in each.Each mouse was irradiated for whole body with different single doses of X-rays，and the weights of thymus and spleen were measured，besides the peripheral blood leukocyte and lymphocyte levels were counted.ResultThe thymus index was lower in high dose group than that in low dose group（P＜0.05），while there was no significant difference in thymus index between low dose group and the control group（P＞0.05）；spleen index was significantly reduced as the irradiation dose increased，which was of statistical significance（P＜0.05）；the counts of peripheral blood leukocyte and lymphocyte were decreased in low dose group compared with control group，yet the leukocyte and lymphocyte counts as well as the blood platelet level were further decreased in high dose group. ConclusionThe sensitivity of different immune organs to X rays is varied.The damage of X-ray to immune function is aggravated as irradiation dose increases.Therefore，protective measures should be strengthened for immune organs when patients are on radiotherapy.

radiation；immune system；peripheral blood；thymus index；spleen index

R730.5

A

10.11877/j.issn.1672-1535.2016.14.06.24

2016-03-23）

（corresponding author），郵箱：wangzye@163.com

*兩名作者對本文貢獻(xiàn)相同