快中子对X和γ射线诱发淋巴细胞微核效应的比较研究
作者：白玉书 黄绮龙 关树荣 马剑锋
单位：100088 北京，卫生部工业卫生实验所
关键词：快中子；X射线；60Coγ射线；相对生物效能
中华放射医学与防护杂志980415 目的 比较2.14MeV中子对180KV X射线和60Coγ射线诱发微核的效应。方法 用不同剂量快中子、X射线和γ射线照射离体人血，观察双核淋巴细胞微核，求出快中子对X和γ射线的相对生物效应。结果 2.14MeV中子对180kV X射线和60Co γ射线的相对生物效能在1～3Gy范围内，随剂量增加而降低，平均分别为3.88和4.50。结论 2.14MeV中子具有较高的生物效应。
Acomparative study on micronuclei induced by fast neutrons versus X- and 60Co γrays in human peripheral blood lymphocytes. Bai Yushu,Huang Qilong,Guan Shurong,et al.Laboratory of Industrial Hygiene,Ministry of Health,Beijing 100088,China.
, 百拇医药
Objective To compare the effetiveness of 2.14MeV Neutrons versus 180kV x-rays and 60Co γ-rays in producing micronuclei in human lymphocytes.Method Heparinized whole bolld samples were exposed to fast neutrons,X-rays and 60Co γ-rays,respectively.Micronuclei in binuclear lymphocytes(CB method)were scored.Relative biological effectiveness (RBE) values were derived.Results RBE values of 2.14MeV neutrons ranging from 1 to 3 Gy decreased with increasing dose.They averaged 3.88(Dx/Dn) and 4.50(Dr/Dn),respectively.Conclusion 2.15MeV neutrons have higher biological effetiveness in inducing micronuclei.
, 百拇医药
Key words Fast neutrons X-rays 60Coγ-rays Relative biological effectiveness
十多年来，国内外学者用CB微核法建立了多条剂量效应关系曲线[1～5]，并对其估算剂量的影响因素进行了较为广泛深入的研究。本实验室先后建立了X射线、60Coγ射线和快中子照射离体人血诱发微核的剂量效应曲线。其中60Coγ射线诱发微核的剂量效应已用于事故受照者的剂量估算[6]，取得了与染色体畸变分析、物理方法测定和临床诊断相一致的结果。同时，对低LET辐射(X和γ射线)诱发微核的剂量率效应进行了研究[7]。本研究的目的是观察不同辐射类型照射诱发微核的规律，比较快中子(高LET辐射)和X、γ射线(低LET辐射)诱发微核的相对生物效能(RBE)，为正确应用微核估算剂量提供有价值的资料。
, 百拇医药
1 材料和方法
1.1 血样：选择不患有急性疾病、非放射性工作者、半年内无射线和化学毒物接触史、无重度吸烟、嗜酒者的健康男性青年为供血者。每条刻度曲线用2名供血者静脉血，肝素抗凝。
1.2 照射条件：X射线和60Coγ射线剂量由卫生部标准剂量学实验室提供。快中子在清华大学核能技术研究所反应堆照射。具体条件：①X射线，照射源为MG324 X射线机，管电压为180kV，管电流为15mA,滤片1.0mmAl+0.5mmCu,吸收剂量为0.1，0.3，065，1.0，2.0，3.0，4.0和5.0Gy,吸收剂量率为0.38Gy/min；②60Coγ射线，吸收剂量为0，0.1，0.2，0.3，0.5，1.0，2.0，3.0，4.0和5.0Gy，吸收剂量率为0.38Gy/min;③快中子，反应堆功率为25kV，中子：γ射线为70∶1.5，中子平均能量为2.14MeV，吸收剂量为0，0.1，0.5，1.0，2.5，3.5和5.0Gy，吸收剂量率为0.501Gy/min。
, 百拇医药
1.3 培养、制片与观察：采用微量全血CB MN培养法，将全血照射后放置90分钟的各管血样分别加入各培养瓶中，37℃培养至40小时加松胞素-B，终浓度6μg/ml，继续培养(避光)至72小时收获，常规制片，Giemsa染色。盲法阅片，观察双核淋巴细胞，记录所含微核数，微核率以千分率(‰)表示。
1.4 相对生物效能(RBE)计算：
2 结果
2.1 不同类型辐射诱发的微核率：将结果列于表1。从表1可见，X射线、γ射线和快中子照射后，微核率随剂量增加而逐渐增加，在同一剂量点，除个别剂量点外X和γ射线诱发的微核率较为接近，而快中子诱发的微核率明显高于前二者，差异非常显著。
表1 不同辐射类型照射离体人血诱发淋巴细胞微核率(p±sp,‰) 量
, http://www.100md.com
(Gy)
180kV X射线
60Co γ射线
2.14MeV快中子
分析细胞数
微核率‰
分析细胞数
微核率‰
分析细胞数
微核率‰
0.0
12000
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9.2±0.9
15000
16.9±1.1
12000
7.0±0.8
0.1
6000
21.2±1.9
8000
19.0±1.5
3000
198.7±8.1
, 百拇医药 0.2
—
—
8000
25.1±1.8
—
—
0.3
6000
33.3±2.4
8000
32.8±2.0
—
, 百拇医药
—
0.5
5000
51.6±3.2
4000
37.0±3.0
3000
279.0±9.6
1.0
3000
133.3±6.7
3000
111.7±6.1
, 百拇医药
3000
565.0±13.7
2.0
3000
640.0±10.8
1500
259.3±13.0
—
—
2.5
—
—
—
, http://www.100md.com
—
1530
1235.9±28.4
3.0
3000
718.3±15.5
1500
494.0±19.1
—
—
3.5
—
—
, http://www.100md.com
—
—
1500
1460.0±31.2
4.0
3000
917.7±17.4
1000
835.0±29.0
—
—
5.0
3000
, 百拇医药
1265.0±20.5
1000
1261.0±36.0
900
1790.9±44.6
2.2 剂量效应曲线拟合：用最小二乘法进行剂量效工线回归方程式拟合。结果表明，在0.1～5.0Gy范围内，拟合的最佳数学模式：180kV X射和60Coγ射线为二次多项式(
=a+bd+cd2)，2.14MeV快中子为幂函数(
=KDn)，见表2。表2 回归方程及回归系数和拟合度检验 回归方程式(
)
, 百拇医药
回归系数
检验(P)
拟合度
(R2)
=9.2+94.3412D+33.7990D2
<0.01
0.9890
=17.9119+33.3838D+42.8809D2
<0.01
0.9997
n=630.37765D0.6096
, 百拇医药
<0.01
0.9795
注：
分别为X、γ射线和快中子诱发的微核率(‰),D为剂量(Dy)
2.3 快中子对X和γ射线诱发微核的RBE：将计算结果列于表3。从表3可见，180kV X射线和60Coγ射线，在剂量率相同(0.38Gy/min)时，诱发相同微核率的剂量接近，在1～5Gy范围内，RBE值(Dx/Dr)从0.80到0.96，平均0.90，接近于1。180kV X射线(Dx/Dn)和60Coγ射线对2.14M快中子的RBE值，随剂量增加而迅速降低，平均分析为3.88和4.50，二者较为接近。
, 百拇医药
表3 2.14MeV快中子对180kV X射线和60Coγ射线诱发微核的RBE值 微核率
(‰)
剂量(Gy)
RBE值
180kVX线
60Coγ线
2.14Mev快中子
Dx/Dn
Dr/Dn
Dx/Dr
, http://www.100md.com
200
1.36
1.71
0.15
9.07
11.40
0.80
400
2.28
2.62
0.47
4.85
5.57
, http://www.100md.com
0.87
600
3.01
3.32
0.92
3.27
3.61
0.91
800
3.64
3.90
1.48
2.46
, 百拇医药
2.64
0.93
1000
4.20
4.41
2.13
1.97
2.11
0.95
1200
4.70
4.88
2.88
, 百拇医药
1.63
1.69
0.96
均值
3.88
4.50
0.90
注：Dx、Dr、Dn分别代表X、γ射线和快中子剂量(Gy)
3 讨论
电离辐射的生物效应不仅取决于某一特定时间内吸收的总剂量，而且还受能量分布的制约。在剂量相同时，高LET辐射的生物效应大于低LET辐射。通常采用相对生物效能(RBE)来表达这种差别。RBE的确定通常是以X射线和60Coγ射线为基础。一种辐对另一种辐射的RBE是产生同样程度的某一规定的生物学终点所需的这两种辐射吸收剂量的反比。
, 百拇医药
本研究以CB微核率作观察的生物终点，2.14MeV中子对180kV X射线RBE值，不是一个单一值，中子剂量在0.1～3.0Gy时，RBE在9.07～1.63之间，随剂量增加而减少，平均3.88。2.14MeV中子对60Coγ射线(吸收剂量率0.38Gy/min)RBE值变化规律与对180kV X射线相同，从11.4到1.69，平均4.5。这与Vral等[8]的结果基本一致。该作者用5.5MeV中子和60Coγ射线分别照射离体人血，建立CB微核的剂量效应曲线。同时计算该能量中子对60Coγ射线的RBE值。结果表明，RBE值随中子剂量增加而降低，在0.1～3.0Gy范围内，RBE值从5.31到1.64。
在本研究中，当剂量率相同的60Coγ射线对180kV X射线的RBE值(吸收剂量率皆为0.38Gy/min)，在1～5.0Gy范围内，随剂量增加而增加，平均0.90，接近于1。为了比较低LET辐射诱发微核的生物效应，我们还采用剂量率为3.0Gy/min的60Coγ射线照射离体人血，将RBE值结果列与表4。从表4可见，吸收剂量率3.0Gy/min对吸收剂量率0.38Gy/min60Coγ射线的RBE值从2.31～1.34，平均1.58，明显大于1。2.14MeV中子对剂量率3.0Gy/min60Coγ射线RBE值从4.93到1.26，平均2.60。明显小于剂量率为0.38Gy/min60Coγ射线的RBE值。可见，以CB微核率为指标，研究RBE和估算剂量时，应充分分考虑低LET辐射的剂量率效应。
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表4 2.14MeV中子对两种剂量率60Coγ射线诱发微核的RBE值 微核率
(‰)
剂量(Gy)
RBE值
60Coγ线
60Coγ线
2.14Mev快中子
Dγ1/Dn
Dγ2/Dn
Dγ1/Dr
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200
1.71
0.74
0.15
11.40
4.93
2.31
400
2.62
1.67
0.47
5.57
3.55
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1.57
600
3.32
2.26
0.92
3.61
2.46
1.47
800
3.90
2.77
1.48
2.64
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1.87
1.41
1000
4.41
3.23
2.13
2.11
1.52
1.36
1200
4.88
3.64
2.88
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1.69
1.26
1.34
均值
4.50
2.60
1.58
注：γ1为吸收剂量率0.38Gy/min，γ2为剂量率3.0Gy/min
参考文献
1 Fenech M,Morley AA.Measurement of micronuclei in lymphocytes,Mutat Res,1985,147:29.
, http://www.100md.com
2 Kormos C,Koteles GJ.Micronclei in X-irradiated lymphoeytes.Mutat Res,1988,199:31.
3 Sreedevi B.Rao BS,Assay of micronuclei in peripheral blood lymphocytes as a biological indicator of radiation dose.Radiat Prot Dosim,1994,51:41.
4 蒋本荣，高沛永，张海鹰，等.6MV X射线照射人离体血常规与CB法的微核剂量效应曲线.中和射医学与防护杂志，1991，11：168.
5 关树荣，白玉书，黄绮龙，等.用胞质分裂阻断法建立淋巴细胞微核率的剂量效应曲线.遗传，1992，14：29.
6 白玉书，黄绮龙，关树荣，等.CB微核法在忻州事故生物剂量估算中的应用.中结放射医学与防护杂志，1995，15：75.
7 白玉书，黄绮龙，关对荣，等.用CB法研究低LET辐射诱发微核的剂量率效应.中华放射医学与防护杂志，1992，12：273.
8 Vral A,Verhaegen F,Thierens H,et al.Micronuclei induced by fast neutrons versus 60Coγ-rays in human peripheral blood lymphocytes.Int J Radiat Biol,1994,65:321.
(收稿：1997-10-20 修回：1998-01-19), http://www.100md.com
单位：100088 北京，卫生部工业卫生实验所
关键词：快中子；X射线；60Coγ射线；相对生物效能
中华放射医学与防护杂志980415 目的 比较2.14MeV中子对180KV X射线和60Coγ射线诱发微核的效应。方法 用不同剂量快中子、X射线和γ射线照射离体人血，观察双核淋巴细胞微核，求出快中子对X和γ射线的相对生物效应。结果 2.14MeV中子对180kV X射线和60Co γ射线的相对生物效能在1～3Gy范围内，随剂量增加而降低，平均分别为3.88和4.50。结论 2.14MeV中子具有较高的生物效应。
Acomparative study on micronuclei induced by fast neutrons versus X- and 60Co γrays in human peripheral blood lymphocytes. Bai Yushu,Huang Qilong,Guan Shurong,et al.Laboratory of Industrial Hygiene,Ministry of Health,Beijing 100088,China.
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Objective To compare the effetiveness of 2.14MeV Neutrons versus 180kV x-rays and 60Co γ-rays in producing micronuclei in human lymphocytes.Method Heparinized whole bolld samples were exposed to fast neutrons,X-rays and 60Co γ-rays,respectively.Micronuclei in binuclear lymphocytes(CB method)were scored.Relative biological effectiveness (RBE) values were derived.Results RBE values of 2.14MeV neutrons ranging from 1 to 3 Gy decreased with increasing dose.They averaged 3.88(Dx/Dn) and 4.50(Dr/Dn),respectively.Conclusion 2.15MeV neutrons have higher biological effetiveness in inducing micronuclei.
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Key words Fast neutrons X-rays 60Coγ-rays Relative biological effectiveness
十多年来，国内外学者用CB微核法建立了多条剂量效应关系曲线[1～5]，并对其估算剂量的影响因素进行了较为广泛深入的研究。本实验室先后建立了X射线、60Coγ射线和快中子照射离体人血诱发微核的剂量效应曲线。其中60Coγ射线诱发微核的剂量效应已用于事故受照者的剂量估算[6]，取得了与染色体畸变分析、物理方法测定和临床诊断相一致的结果。同时，对低LET辐射(X和γ射线)诱发微核的剂量率效应进行了研究[7]。本研究的目的是观察不同辐射类型照射诱发微核的规律，比较快中子(高LET辐射)和X、γ射线(低LET辐射)诱发微核的相对生物效能(RBE)，为正确应用微核估算剂量提供有价值的资料。
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1 材料和方法
1.1 血样：选择不患有急性疾病、非放射性工作者、半年内无射线和化学毒物接触史、无重度吸烟、嗜酒者的健康男性青年为供血者。每条刻度曲线用2名供血者静脉血，肝素抗凝。
1.2 照射条件：X射线和60Coγ射线剂量由卫生部标准剂量学实验室提供。快中子在清华大学核能技术研究所反应堆照射。具体条件：①X射线，照射源为MG324 X射线机，管电压为180kV，管电流为15mA,滤片1.0mmAl+0.5mmCu,吸收剂量为0.1，0.3，065，1.0，2.0，3.0，4.0和5.0Gy,吸收剂量率为0.38Gy/min；②60Coγ射线，吸收剂量为0，0.1，0.2，0.3，0.5，1.0，2.0，3.0，4.0和5.0Gy，吸收剂量率为0.38Gy/min;③快中子，反应堆功率为25kV，中子：γ射线为70∶1.5，中子平均能量为2.14MeV，吸收剂量为0，0.1，0.5，1.0，2.5，3.5和5.0Gy，吸收剂量率为0.501Gy/min。
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1.3 培养、制片与观察：采用微量全血CB MN培养法，将全血照射后放置90分钟的各管血样分别加入各培养瓶中，37℃培养至40小时加松胞素-B，终浓度6μg/ml，继续培养(避光)至72小时收获，常规制片，Giemsa染色。盲法阅片，观察双核淋巴细胞，记录所含微核数，微核率以千分率(‰)表示。
1.4 相对生物效能(RBE)计算：
2 结果
2.1 不同类型辐射诱发的微核率：将结果列于表1。从表1可见，X射线、γ射线和快中子照射后，微核率随剂量增加而逐渐增加，在同一剂量点，除个别剂量点外X和γ射线诱发的微核率较为接近，而快中子诱发的微核率明显高于前二者，差异非常显著。
表1 不同辐射类型照射离体人血诱发淋巴细胞微核率(p±sp,‰) 量
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(Gy)
180kV X射线
60Co γ射线
2.14MeV快中子
分析细胞数
微核率‰
分析细胞数
微核率‰
分析细胞数
微核率‰
0.0
12000
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9.2±0.9
15000
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12000
7.0±0.8
0.1
6000
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8000
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, 百拇医药 0.2
—
—
8000
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—
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0.3
6000
33.3±2.4
8000
32.8±2.0
—
, 百拇医药
—
0.5
5000
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3000
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3000
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3000
111.7±6.1
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3000
565.0±13.7
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1500
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—
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2.5
—
—
—
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—
1530
1235.9±28.4
3.0
3000
718.3±15.5
1500
494.0±19.1
—
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3.5
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1500
1460.0±31.2
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3000
917.7±17.4
1000
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5.0
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1265.0±20.5
1000
1261.0±36.0
900
1790.9±44.6
2.2 剂量效应曲线拟合：用最小二乘法进行剂量效工线回归方程式拟合。结果表明，在0.1～5.0Gy范围内，拟合的最佳数学模式：180kV X射和60Coγ射线为二次多项式(
=a+bd+cd2)，2.14MeV快中子为幂函数(=KDn)，见表2。表2 回归方程及回归系数和拟合度检验 回归方程式(), 百拇医药
回归系数
检验(P)
拟合度
(R2)
=9.2+94.3412D+33.7990D2<0.01
0.9890
=17.9119+33.3838D+42.8809D2<0.01
0.9997
n=630.37765D0.6096, 百拇医药
<0.01
0.9795
注：
分别为X、γ射线和快中子诱发的微核率(‰),D为剂量(Dy)2.3 快中子对X和γ射线诱发微核的RBE：将计算结果列于表3。从表3可见，180kV X射线和60Coγ射线，在剂量率相同(0.38Gy/min)时，诱发相同微核率的剂量接近，在1～5Gy范围内，RBE值(Dx/Dr)从0.80到0.96，平均0.90，接近于1。180kV X射线(Dx/Dn)和60Coγ射线对2.14M快中子的RBE值，随剂量增加而迅速降低，平均分析为3.88和4.50，二者较为接近。
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表3 2.14MeV快中子对180kV X射线和60Coγ射线诱发微核的RBE值 微核率
(‰)
剂量(Gy)
RBE值
180kVX线
60Coγ线
2.14Mev快中子
Dx/Dn
Dr/Dn
Dx/Dr
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200
1.36
1.71
0.15
9.07
11.40
0.80
400
2.28
2.62
0.47
4.85
5.57
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0.87
600
3.01
3.32
0.92
3.27
3.61
0.91
800
3.64
3.90
1.48
2.46
, 百拇医药
2.64
0.93
1000
4.20
4.41
2.13
1.97
2.11
0.95
1200
4.70
4.88
2.88
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1.63
1.69
0.96
均值
3.88
4.50
0.90
注：Dx、Dr、Dn分别代表X、γ射线和快中子剂量(Gy)
3 讨论
电离辐射的生物效应不仅取决于某一特定时间内吸收的总剂量，而且还受能量分布的制约。在剂量相同时，高LET辐射的生物效应大于低LET辐射。通常采用相对生物效能(RBE)来表达这种差别。RBE的确定通常是以X射线和60Coγ射线为基础。一种辐对另一种辐射的RBE是产生同样程度的某一规定的生物学终点所需的这两种辐射吸收剂量的反比。
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本研究以CB微核率作观察的生物终点，2.14MeV中子对180kV X射线RBE值，不是一个单一值，中子剂量在0.1～3.0Gy时，RBE在9.07～1.63之间，随剂量增加而减少，平均3.88。2.14MeV中子对60Coγ射线(吸收剂量率0.38Gy/min)RBE值变化规律与对180kV X射线相同，从11.4到1.69，平均4.5。这与Vral等[8]的结果基本一致。该作者用5.5MeV中子和60Coγ射线分别照射离体人血，建立CB微核的剂量效应曲线。同时计算该能量中子对60Coγ射线的RBE值。结果表明，RBE值随中子剂量增加而降低，在0.1～3.0Gy范围内，RBE值从5.31到1.64。
在本研究中，当剂量率相同的60Coγ射线对180kV X射线的RBE值(吸收剂量率皆为0.38Gy/min)，在1～5.0Gy范围内，随剂量增加而增加，平均0.90，接近于1。为了比较低LET辐射诱发微核的生物效应，我们还采用剂量率为3.0Gy/min的60Coγ射线照射离体人血，将RBE值结果列与表4。从表4可见，吸收剂量率3.0Gy/min对吸收剂量率0.38Gy/min60Coγ射线的RBE值从2.31～1.34，平均1.58，明显大于1。2.14MeV中子对剂量率3.0Gy/min60Coγ射线RBE值从4.93到1.26，平均2.60。明显小于剂量率为0.38Gy/min60Coγ射线的RBE值。可见，以CB微核率为指标，研究RBE和估算剂量时，应充分分考虑低LET辐射的剂量率效应。
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表4 2.14MeV中子对两种剂量率60Coγ射线诱发微核的RBE值 微核率
(‰)
剂量(Gy)
RBE值
60Coγ线
60Coγ线
2.14Mev快中子
Dγ1/Dn
Dγ2/Dn
Dγ1/Dr
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200
1.71
0.74
0.15
11.40
4.93
2.31
400
2.62
1.67
0.47
5.57
3.55
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1.57
600
3.32
2.26
0.92
3.61
2.46
1.47
800
3.90
2.77
1.48
2.64
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1.87
1.41
1000
4.41
3.23
2.13
2.11
1.52
1.36
1200
4.88
3.64
2.88
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1.69
1.26
1.34
均值
4.50
2.60
1.58
注：γ1为吸收剂量率0.38Gy/min，γ2为剂量率3.0Gy/min
参考文献
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3 Sreedevi B.Rao BS,Assay of micronuclei in peripheral blood lymphocytes as a biological indicator of radiation dose.Radiat Prot Dosim,1994,51:41.
4 蒋本荣，高沛永，张海鹰，等.6MV X射线照射人离体血常规与CB法的微核剂量效应曲线.中和射医学与防护杂志，1991，11：168.
5 关树荣，白玉书，黄绮龙，等.用胞质分裂阻断法建立淋巴细胞微核率的剂量效应曲线.遗传，1992，14：29.
6 白玉书，黄绮龙，关树荣，等.CB微核法在忻州事故生物剂量估算中的应用.中结放射医学与防护杂志，1995，15：75.
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8 Vral A,Verhaegen F,Thierens H,et al.Micronuclei induced by fast neutrons versus 60Coγ-rays in human peripheral blood lymphocytes.Int J Radiat Biol,1994,65:321.
(收稿：1997-10-20 修回：1998-01-19), http://www.100md.com