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编号:10241455
放射治疗对恶性肿瘤患者血细胞动力学的影响
http://www.100md.com 《中华放射肿瘤学杂志》 2000年第4期
     作者:周振英 朱月清 吴晓柳 沈宗丽 王亚平

    单位:南京,江苏省肿瘤防治研究所分子生物室 210009

    关键词:肿瘤;放射疗法;血细胞;辐射效应;细胞动力学;流式细胞术

    中华放射肿瘤学杂志000413 【摘要】 目的 探讨放射治疗对恶性肿瘤患者血细胞动力学的影响。方法 用流式细胞术对257例放射治疗患者和288例未放射治疗患者外周血细胞的增殖活性和细胞凋亡水平进行了对比分析。 结果 肿瘤放射治疗患者、未放射治疗患者和正常对照者血细胞S期细胞比率和凋亡水平均有显著差异,分别为1.23%±1.15%、0.54%±0.46%、0.33%±0.26% 和8.93%±6.94%、0.20%±0.20%、0.15%±0.13%(F=3.18,P<0.05和F=5.77,P<0.01)。在放射治疗患者中,放射治疗后<1个月者的细胞凋亡水平和S期细胞增殖活性均显著高于放射治疗后1~3个月患者,分别为16.56%±12.95%和1.76%±1.75%、0.49%±0.29%和0.50%±0.48%(t=9.06,P<0.01和t=4.61,P<0.01)。 结论 放射治疗能促进恶性肿瘤患者血细胞凋亡水平和增殖活性显著升高。其检出率随时间增加而减低。该结果为探讨肿瘤放射反应提供了新的资料。
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    Effect of radiotherapy on cellular kinetics of peripheral blood monocytes in patients with malignant tumors

    ZHOU Zhenying ZHU Yueqing WU Xiaoliu

    (Laboratory of Molecular Biology, Jiangsu Cancer Institute, Nanjing 210009, China)

    【Abstract】 Objective To investigate the effect of radiotherapy on cellular kinetics of peripheral blood monocytes in patients with malignant tumors. Methods In patients with malignant tumors, apoptosis and proliferative activity of peripheral blood monocytes were monitored and compared before, during and after radiotherapy. Results Apoptosis and S-phase fraction in cancer patients on radiotherapy were higher as compared to these without radiotherapy or the normal control group (8.93%±6.94%, 0.20%±0.20%, 0.15%±0.13%, and 1.23%±1.15%, 0.54%±0.46%, and 0.33%±0.26%,respectively,F=5.77, P<0.01 and F=3.18,P<0.05). Apoptosis and S-phase fraction of peripheral blood monocytes in patients <1 month after radiotherapy were higher than these of patients 1~3 months after radiotherapy (16.56%±12.95%,1.76%±1.75% and 0.49%±0.29%,0.50%±0.48%, respectively,t=9.06,P<0.01 and t=4.61,P<0.01). Conclusions Radiotherapy may induce the changes of cellular kinetics of peripheral blood monocytes in patients with malignant tumors. Apoptosis and S-phase fraction were gradually increased with increase of time during the period of radiotherapy. The results provides new data to study radiation response in patients with malignant tumors.
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    【Key words】 Neoplasms/radiotherapy; Hemocyte/radiation effects; Cellular kinetics; Flow cytometry

    在动物实验和体外细胞株实验中,已证明电离辐射能引起肿瘤细胞凋亡水平和增殖活性的改变[1-6]。但是在放射治疗时,肿瘤患者外周血细胞动力学变化规律如何,还没引起学者们的注意。为此,笔者用流式细胞术(flow cytometry, FCM)对恶性肿瘤患者放射治疗前后外周血细胞凋亡水平和增殖活性进行了对比分析,现将结果报道如下。

    1 材料与方法

    1.1 临床资料:1996年6月至2000年3月共收治经病理证实的恶性肿瘤患者545例,均为外科手术后患者。其中已做过放射治疗者257例,尚未放射治疗者288例。在放射治疗患者中,男152例,女105例;年龄17~83岁,中位年龄52岁;肺癌58例、恶性淋巴瘤42例、大肠癌36例、乳腺癌31例、食管癌29例、鼻咽癌22例、宫颈癌17例、上颌窦癌9例、其它恶性肿瘤13例。这些患者术后只做了放射治疗,其中放射治疗结束后<1个月受检者135例,1~3个月者122例。术后尚未放射治疗者288例,其中男169例,女119例;年龄21~81岁,中位年龄53岁;肺癌56例、胃癌52例、乳腺癌40例、恶性淋巴瘤32例、大肠癌31例、肝癌31例、卵巢癌13例、食管癌11例、宫颈癌5例、鼻咽癌4例、其它恶性肿瘤13例。这些患者在术后3个月内取材,在此期间尚未做其它治疗。放射治疗方案:一般采用60Co γ射线或2~5MV加速器高能X射线,治疗范围是以原发灶为中心,包括周围正常组织3~5cm;肺癌60~70Gy,6~7周完成;恶性淋巴瘤35~40Gy,4~5周完成;大肠癌45~50Gy,4.5~5.0周完成;食管癌45~70Gy,5~7周完成;乳腺癌45~50Gy,4.5~5.0周完成;鼻咽癌60~70Gy,6~7周完成;宫颈癌50Gy,5周完成;上颌窦癌70~75Gy,7.0~7.5周完成。另取88例健康人作为正常对照,其中男50例,女38例;年龄20~73岁,中位年龄43岁。
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    1.2 方法

    1.2.1 样品制备及分析方法:取受检者静脉血2mL,肝素抗凝,用淋巴细胞分离液分离单个核细胞,用PBS液洗2遍,制成单细胞悬液,用体积分数为0.70冷乙醇(-20℃保存)2mL固定后置-20℃冰箱中备用。样品上机前,离心去除固定液,PBS液洗2遍,用碘化丙锭综合染液(“一步法”)在冰箱中染30min后上机检测[7]

    1.2.2 仪器及分析方法:流式细胞仪型号为FACSCalibur,美国BD公司生产,氩离子激光器功率15mW,激光波长488nm。用BD公司提供的Cellquest软件程序获取细胞,每份样品获取2×104个细胞,用Modifit LT软件程序分析细胞DNA含量。

    1.2.3 检测指标:本实验室通过对细胞DNA含量分析,主要取以下2项指标:①细胞凋亡水平(apoptosis,Apo):在细胞DNA直方图上,在二倍体G0+G1期细胞峰前出现1个亚二倍体细胞峰为Apo峰,该峰细胞数占测量细胞的百分比即为Apo比率;②S期细胞比率(S-phase fraction,SPF):在检测细胞周期中,处于S期细胞的比率,SPF(%)= [S/(G0+G1+S+G2+M)]×100%。
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    1.3 统计学分析:2个组间参数显著性分析用t检验,3组间参数显著性分析用F检验。

    2 结果

    2.1 不同受检者血细胞动力学变化:见表1。

    放射治疗组、未放射治疗组和正常对照组患者血细胞Apo和SPF差异均有显著性意义(F=5.77,P<0.01和F=3.18,P<0.05)。放射治疗组和未放射治疗组比,Apo增加到44.65倍,SPF增加到2.28倍。未放射治疗组和正常对照组之间,Apo和SPF差异均无显著性意义(t=1.43,P>0.05和t=0.71, P>0.05)。

    表1 放射治疗与未放射治疗组患者

    血细胞Apo和SPF的比较(±s,%) 组 别
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    例 数

    Apo

    SPF

    正常对照组

    88

    0.15±0.13

    0.33±0.26

    未放射治疗组

    288

    0.20±0.20

    0.54±0.46

    放射治疗组

    257
, 百拇医药
    8.93±6.94

    1.23±1.15

    2.2 放射治疗组患者血细胞动力学变化的时间效应:肿瘤患者放射治疗结束后,<1个月取材者和1~3个月取材者Apo、SPF分别为16.56%±12.95%、1.76%±1.75%和0.49%±0.29%、0.50%±0.48%;经t检验,t=9.06,P<0.01和t=4.61,P<0.01,差异有极显著性意义。放射治疗后<1个月组Apo和SPF也显著高于未照射组(t=16.05,P<0.01和t=5.98,P<0.01)。放射治疗后1~3个月组Apo和SPF与未照射组(0.15%±0.13%、0.33%±0.26%)之间差异无显著性意义(t=1.08, P>0.05和t=0.22, P>0.05)。

    3 讨论

    放射治疗对肿瘤患者血细胞动力学的影响:细胞动力学主要包括细胞增殖、分化和凋亡。细胞凋亡现象一经发现,就引起了放射生物学家的十分重视,这是因为在肿瘤治疗中,放射治疗是一种重要有效手段。动物实验和离体实验都证实,电离辐射能诱导细胞凋亡和抑制细胞增殖。人体外周血细胞经60Co γ射线5~10Gy照射24h后即发现有70%~80%细胞凋亡。细胞凋亡是一个需要基因表达及蛋白质合成的主动过程。当照射剂量超过10Gy时,足以破坏基因转录或直接破坏膜的完整性,使细胞不能维持细胞内外的离子梯度,以至细胞凋亡的环路不能被启动。高剂量照射发生的细胞坏死是一个被动过程,不具备细胞凋亡的特征变化。触发细胞凋亡的剂量远远低于造成细胞快速死亡所需的剂量。因此,电离辐射小剂量照射主要是诱发细胞凋亡,大剂量主要引起细胞坏死[1]。有关肿瘤患者放射治疗后肿瘤细胞动力学变化资料不多[4],而其外周血细胞动力学变化资料更少。笔者曾报道过恶性肿瘤患者血细胞凋亡水平和细胞增殖活性均显著高于正常对照[7];肿瘤化疗后,患者血细胞凋亡水平显著增高,而其细胞增殖活性显著减低[8]。这反应了化疗药物对细胞的作用机制,也是血细胞对化疗药物的一种反应。本文恶性肿瘤患者放射治疗后血细胞Apo和SPF均显著升高,而且随着放射治疗结束后时间延长而逐渐减低。这反映了肿瘤患者体细胞对放射治疗不仅有动力学变化,而且这种变化还有时间效应。同时也表明,放射治疗对细胞的作用机制,除直接导致细胞坏死外,诱导凋亡也是放射治疗的重要机制之一。放射治疗诱导患者血细胞凋亡的原因为放射治疗时电离辐射主要照射病患部组织,而外周血细胞是通过血液循环受到照射的,对血细胞这种“一过性”辐射,应属小剂量电离辐射,因此,主要导致细胞凋亡。随着放射治疗的结束,诱导凋亡因子的消失,血细胞凋亡水平也逐渐回落。在该试验中还发现,肿瘤患者放射治疗后血细胞的增殖活性明显增强,而化疗后血细胞增殖活性明显减低。这种区别的原因可能是随着放射治疗的结束,致细胞增殖活性减低的因子已消失,机体免疫功能逐渐恢复(免疫功能的恢复,包括免疫细胞数量的增加和免疫细胞功能的增强)。这些均可导致血细胞,尤其是淋巴细胞的活化、增殖和分化,引起细胞增殖活性的增加。肿瘤化疗时,随着化学治疗的结束,化疗药物及其代谢产物在体内要持续作用一段时间,这些化疗药物一般都抑制细胞DNA合成,而导致细胞增殖活性的降低。
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    放射治疗对肿瘤患者血细胞动力学影响的临床意义:在肿瘤的放射治疗中,总涉及到正常体细胞同时也受到照射的问题。研究人体肿瘤及正常组织在放射过程中的各种生物效应十分重要。如何提高射线对肿瘤组织的杀伤作用,同时尽量减少对正常体细胞的伤害,一直是放射治疗工作者追求的目标。尽管如此,肿瘤的放射治疗仍造成部分体细胞损伤。这种损伤程度如何判断,是个值得重视的问题。目前虽然有用血细胞染色体畸变率分析等方法来监测辐射对体细胞的损伤程度,但方法繁琐费时。笔者采用流式细胞术检测血细胞动力学参数(尤其是检测细胞凋亡水平)作为电离辐射损伤体细胞的监测指标,方法简捷、快速,在实际工作中有一定的应用价值。

    参考文献

    1,赵卫红,寿好长,闫福岭,编.细胞凋亡.郑州:河南医科大学出版社,1997.

    2,王顺宝,李冬华,沈愉,等编译.放射生物学.北京:原子能出版社,1987.
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    3,Shi YQ,Pruscchy M,Crompton NEA,et al.Enhancement of radiation and stroid induced apoptosis in mouse lymphocytes. J Euro Radiat Oncl,1997,43:48.

    4,Shibamoto Y,Osamu I,Hiroshi M,et al.Prolifrative activity and micronucleus fraquency after radiation of lung cancer cell as assessed by the cytokinsis-block method and their correlation with clinial outcome.J Euro Radiat Oncol,1997,43:25.

    5,Guo GZ,Sasaki K,Oya N,et al.Simultaneous evaluation of radiation-induced apoptosis and micronuclei in there tumor lines.J Euro Radiat Oncol,1997,43:92.

    6,Macklis RM.Cellular kinetics,dosimetry and radiobiology,induction of apoptosis.Radiat Res,1992,130:220.

    7,周振英,朱月清,吴晓柳,等.恶性肿瘤患者外周血淋巴细胞凋亡检测的意义.齐鲁肿瘤杂志,1998,5:11.

    8,周振英,张军妮,朱月清,等.恶性肿瘤患者化疗前后外周血淋巴细胞凋亡的变化.实用癌症杂志,1998,13:118.

    收稿日期:2000-04-01, 百拇医药