α、γ射线联合照射剂量效应与新型蛋白生物剂量计研究

摘要

随着核能和核科学技术的发展和广泛应用，电离辐射对生态环境和人类健康的影响越来越受到重视。α粒子是环境和职业暴露中的一种重要射线，除室内氡所产生的低剂量α辐射外，核电站反应堆事故所导致的α粒子照射将可能对公众产生显著的辐射损伤。在核事故中常常存在各种射线的联合照射，包括不同比例的α和γ射线。另外，放射性同位素所产生的α射线在核医学肿瘤治疗中的应用也日益广泛。由于α粒子具有较高的传能线密度(LET)和较强的相对生物学效应，它对人体健康的影响一直是放射生物学研究领域中最活跃的前沿之一。人体造血系统是具有较高辐射敏感性的组织之一，而微核是辐射损伤的敏感指标。本研究采用淋巴细胞检测分析了受α粒子、γ射线以及不同比例射线联合照射后细胞微核率的剂量效应，检测了两种射线照射间隔时间对微核形成的影响。通过本研究，以期为不同类型射线联合照射的生物剂量评价及辐射防护提供新的实验依据。
　　生物剂量计是物理剂量的有效补充，为了研究适用于高通量快速分析的生物剂量计，本文还初步探讨了蛋白分子γ-H2AX、CDKN1A作为生物剂量计的可能性。
　　第一部分:α粒子、γ射线联合照射剂量效应研究
　　目的: 探讨α粒子、γ射线单独及联合照射引起淋巴细胞微核率的剂量效应，分析不同LET射线是否存在适应性反应。
　　方法: 采用人B淋巴母细胞HMy2.CIR（简称为HMy），分别按以下条件进行辐射:①以0.1、0.25、0.5、0.75、1、2、3、4、5 Gy的γ射线照射;②以0.01、0.025、0.05、0.1、0.15、0.2、0.5、0.75和1 Gy的241Amα粒子照射;为了对细胞进行α照射，将淋巴细胞培养于自制的以3μm Mylar膜为底的培养皿中，Mylar膜预先以相对分子质量为150～300 kd的多聚赖氨酸包被过夜，使得淋巴细胞能够贴壁生长。③对于联合照射，先采用0.025、0.1、0.2、0.5 Gy的α粒子照射，然后立刻以0.25、0.75、2、3和4 Gy的γ射线进行照射;或者先采用0.25、0.75、1、2Gy的γ射线后，然后立刻以0.025、0.1、0.2、0.5 Gy的α粒子进行照射;④0.025、0.1Gy的α粒子照射后4h给予2Gy的γ射线，或0.1Gyγ射线照射后4h给予0.2、0.5α粒子照射。用细胞分裂阻滞法（CB法）检测细胞微核发生率。
　　结果: ①对γ射线照射，微核率剂量效应符合线性平方模型Y=c+αD+βD2;②对α粒子照射，当照射剂量小于0.25 Gy时，细胞微核率随剂量的增加线性增加，当其剂量进一步增加时，微核率剂量效应曲线呈现下弓型，可以采用反映辐射旁效应的BaD模型Y=c+αD+σ(1-exp(-δD))exp(-βD)进行很好的拟合。③对于联合照射，先照射α粒子时，当α粒子剂量较低时，微核率的剂量效应与γ射线照射时的相似;但当α粒子剂量较大时，微核率的剂量效应则更接近于α粒子照射。同时，0.2、0.5Gyα粒子照射联合γ射线照射引起的微核率显著高于单独照射时的微核率之和（t=5.22～11.86，P＜0.01）。先照射γ射线时，给予小剂量γ射线0.25Gy后立刻给予0.2、0.5Gy的α粒子，细胞微核率显著高于单独照射时的微核率之和(t=1.92，0.30，P＜0.01);但当先给予0.75、2Gyγ射线后再照射0.2Gyα粒子时，微核率与单独照射时微核率之和无显著差别，而给予0.5Gyα粒子显示引起的微核率高于单独照射时的微核率之和(t=2.79，4.42，P＜0.05)，且有统计学意义。一般说来，先照射α粒子的联合照射引起的微核率高于先照射γ射线的联合照射。④对于适应性试验，小剂量α粒子照射后0h与4h给予γ射线照射，所引起的微核率无差异;而先给予0.1 Gyγ射线，4h后给予α粒子照射，可以降低细胞微核率(P＜0.05)。
　　结论: α粒子照射具有与γ射线不同的辐射损伤规律，辐射旁效应可能在其中发挥了重要作用。对于先α粒子后γ射线的联合照射可以协同增强辐射损伤;而先γ射线后α粒子的联合辐射，当α射线剂量小于0.2Gy时，联合照射表现为拮抗效应;当α射线剂量大于0.2Gy时，联合照射产生协同效应。另外，当两次照射之间具有适当的时间间隔时，小剂量的γ射线可诱发辐射适应性反应，而小剂量的α粒子则未出现适应性反应。
　　第二部分;新型蛋白生物剂量计探讨
　　目的: 探讨DNA损伤修复相关蛋白γ-H2AX、CDKN1A作为生物剂量计的可能性。
　　方法: 人B淋巴母细胞HMy2.CIR(HMy)给予一定剂量α粒子或γ射线照射后，分析γ-H2AX及CDKN1A的时间响应关系，获知表达量较高的时间点，并在此时间点上，以流式细胞仪检测受0.01～1 Gyα粒子或0.1～5Gyγ射线照射后，γ-H2AX、CDKN1A蛋白表达量的剂量效应。
　　结果: ①经过α粒子和γ射线照射后，细胞γ-H2AX蛋白表达的第一次峰值分别出现在照射后0.5h和2h;对这两种辐射，γ-H2AX蛋白在照射后24h时仍有较显著表达;经不同剂量α粒子、γ射线照射后，γ-H2AX蛋白剂量效应具有一定的规律性。②经过α粒子辐射后，细胞CDKN1A蛋白表达的第一次峰值出现在照射后3h，在照射后24h出现第二次高表达;γ射线照射后此蛋白的表达在照射后24h出现了增高。
　　结论: 不同LET辐射后，细胞γ-H2AX蛋白和CDKN1A蛋白表达有一定的时间响应规律，γ-H2AX蛋白表达具有一定的剂量效应。

目录

摘要

第一部分 α粒子、γ射线联合照射剂量效应研究

前言

材料与方法

结果

讨论

参考文献

第二部分 新型蛋白生物剂量计探讨

前言

材料与方法

结果

讨论

参考文献

全文小结

发表和待发表论文、会议交流及获奖

附件：发表的第一作者论文

致谢

声明