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编号:10267403
低剂量不同辐射体核素内污染对DNA损伤修复的影响
http://www.100md.com 《中华放射医学与防护杂志》 2000年第6期
     作者:杨占山 朱寿彭 杨淑琴

    单位:(215007 江苏,苏州大学核医学院)

    关键词:235U2F2;147Pm;淋巴细胞 生殖细胞;非程序DNA合成

    中华放射医学与防护杂志000606 【摘要】 目的 研究低剂量不同辐射体核素内污染对细胞DNA损伤修复的作用及其机理。方法 应用紫外线诱导的非程序DNA合成检测,观察了不同剂量水平浓缩铀(235U2F2)和钷147(147Pm)内污染对小鼠脾淋巴细胞和精子细胞DNA切除修复的影响。结果 浓缩铀摄入量为0.1~20 μg/kg体重时,脾淋巴细胞紫外线诱导的非程序DNA合成显著高于正常对照组(P<0.05,或0.01);浓缩铀内污染机体12 d后,脾淋巴细胞末经紫外线照射的非程序DNA合成显著增加(P<0.05或0.01);PHA组脾淋巴细胞紫外线诱导的非程序DNA合成显著低于未加PHA组(P<0.05或0.01),147Pm内污染放射性活度为37~185 Bq/g体重时,脾淋巴细胞和精子细胞紫外线诱导的非程序DNA合成显著增高(P<0.05或0.01);当147Pm增至3 700 Bq/g体重时,脾淋巴细胞和精子细胞紫外线诱导的非程序DNA合成显著减低(P<0.05或0.01)。结论 在一定剂量范围内,低剂量浓缩铀和147Pm内污染对体细胞和生殖细胞DNA切除修复功能具有明显的刺激作用,而高剂量浓缩铀和147Pm内污染可使细胞DNA切除修复功能明显抑制;浓缩铀内污染对淋巴细胞DNA具有持续的损伤作用,继而诱发淋巴细胞DNA修复功能的增强;PHA刺激但未增殖的脾淋巴细胞DNA切除修复功能明显减低。
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    Effects of in vivo exposure to low doses of different radiator nuclides on DNA repair capability

    YANG Zhanshan,ZHU Shoupeng,YANG Shuqin.

    (Soochow University,Suzhou 215006,China)

    【Abstract】 Objective To elucidate the effects and mechanism of in vivo exposure to low doses of different radiator nuclides on DNA repair capability. Methods The DNA excision repair capacity,as measured by UV-induced unscheduled DNA synthesis (UDS),of splenic lymphocytes and germ cells from inbred BALB/c male mice was observed after injection of different dose of 235UO2F2 or 147Pm(NO3)3 into tailvein. Results UV-induced UDS of the splenic lymphocytes was significantly increased (P<0.05 or 0.01) when the mice were exposed to 235UO2F2 at doses of 0.1-20 μg/kg body weight or 147Pm at doses of 37~185 Bq/g body weight,and UV-induced UDS of the germ cells was also increased at above doses of 147Pm (P<0.05 or 0.01).While the UV-induced UDS of these cells was decreased at doses of 3 700 kBq/g body weight of 147Pm (P<0.05 or 0.01).Non-UV-induced UDS showed a significant increase on the 12th day after 235UO2F2 injection(P<0.05 or 0.01).The values of UV-induced UDS in PHA activated but non-proliferating (hydroxyurea treated) lymphocytes were lower than those of lymphocytes unexposed to PHA at the same doses of 235UO2F2(P<0.05 or 0.01). Conclusion Low doses of internally deposited 235UO2F2 and 147Pm have a continuous damage effect on DNA of the murine somatic and germ cells so that a significant stimulative effect on DNA excision repair of the cells is induced.But higher doses of 147Pm irradiation have a significant inhibitory effect on DNA repair of those cells.The stimulative effect occurs only in a limited range of dose.In PHA stimulated but non-proliferating lymphocytes,the DNA repair synthesis is significantly inhibited after UV-irradiation.
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    【Key words】 235UO2F2; 147Pm; Lymphocytes; Germ cells; UDS

    DNA对环境中许多致癌、致畸和致突变物质是非常敏感的,电离辐射可引起哺乳动物细胞DNA单链和双链断裂。然而,为了维持遗传的稳定性,生物细胞具有高效修复DNA损伤的能力。DNA切除修复是去除DNA损伤的主要途径[1],其与细胞周期无关,并且不受DNA半保留复制合成抑制剂羟基脲的影响,故称为非程序DNA合成(UDS)[2]。浓缩铀作为核燃料已广泛用于核武器、核电站和航天事业。147Pm作为新型荧光涂料的激发能源亦广泛用于涂料工业和核动力辅助装置。在生产、使用以及核反应堆事故中,有可能引起不同程度的生态环境污染。因此,我们研究了不同剂量水平浓缩铀和147Pm对小鼠脾淋巴细胞和精子细胞紫外线(UV)诱导的UDS的影响,这对于辐射损伤及辐射防护的理论与实践具有重要的意义。
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    材料和方法

    1.实验动物:BALB/c纯品系雄性小白鼠,8周龄,体重(21±3) g,由本院动物实验中心提供。

    2.染毒方式和剂量:丰度为18.9%的浓缩铀(UO2F2)原液浓度为60 mg/ml,147Pm(NO3)3原液放射性浓度为1.75×1010 Bq/ml,用生理盐水将原液稀释成所需工作液,经小鼠尾静脉注入。动物随机分为实验组和对照组。浓缩铀组注射剂量分别为0.001、0.01、0.1、1、20、100和500 μg/kg体重;147Pm组注射活度分别为37、185和3 700 Bq/g体重(经预实验确定)。对照组注射等容积生理盐水。在正常光照条件下,染毒12 d后颈动脉放血处死动物,取样检测。

    3.脾淋巴细胞UV诱导的UDS检测:无菌取脾制备单细胞悬液,用含10-2 mol/L羟基脲的RPMI 1640完全培养液(含10%FCS)调整细胞浓度为1×107 个/ml。24孔平底培养板两块,每孔加100 μl细胞悬液,每一样品设6孔。在37℃、体积分数为5%的CO2培养箱预培养30 min。然后每孔加37 kBq 3H-TdR,并在每一样品的3~6孔分别加入200 μg/ml PHA 100 μl。将其中一块培养板置于无菌超净工作台中,用15 W紫外线灯照射5 s,紫外线剂量为20 J/m2。然后将两块培养板置37 ℃、体积分数为5%的CO2培养箱培养2 h。收获细胞,用Beckman LS6800液体闪烁计数器测量。UV照射与未照射样品放射性活度之差即为UV诱导的UDS。
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    4.精子细胞UV诱导的UDS检测:动物处死后立即取其输精管和附睾,置于磷酸缓冲液中,0.5 h后吸取上清液离心,用含10-2 mol/L羟基脲的RPMI-1640完全培养液调整细胞浓度为1×106个/ml,其后处理程序与上相同。

    5.统计学分析:实验数据经方差齐性检验,然后应用t检验进行统计学显著性分析。

    结 果

    1.浓缩铀内污染对脾淋巴细胞UV诱导的UDS的影响由表1可见,0.1~20 μg/kg体重的浓缩铀内污染可使脾淋巴细胞UV诱导的UDS显著高于对照组(P<0.05或0.01),而低于或高于此剂量水平的浓缩铀内污染时,脾淋巴细胞UV诱导的UDS与对照组比较未见显著性差异(P>0.05)。

    表1 浓缩铀内污染对脾淋巴细胞UV
, 百拇医药
    诱导的UDS的影响(±s) 浓缩铀剂量(μg/kg)

    n

    UDS/106细胞

    相对值

    0

    5

    143.5±55.1

    1.00

    10-3

    5

    133.4±48.5
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    0.93

    10-2

    5

    215.5±49.7

    1.50

    10-1

    5

    280.0±38.4

    1.95

    1

    5

    244.8±45.0
, http://www.100md.com
    1.71

    20

    5

    225.5±38.6

    1.57

    102

    5

    173.5±60.8

    1.21

    5×102

    5

    124.0±69.3
, 百拇医药
    0.86

    注:与对照组比*P<0.05;**P<0.01 由表1数据拟出浓缩铀对脾淋巴细胞UV诱导的UDS作用的剂量-效应方程为:E=207-0.299D+0.000264D2

    2.浓缩铀内污染12 d对未经UV照射的脾淋巴细胞UDS的影响列于表2。可见,0.001~500 μg/kg体重的浓缩铀内污染时,脾淋巴细胞UDS显著高于对照组(P<0.05或0.01)。

    3.浓缩铀内污染12 d后,PHA对受刺激但未增殖(羟基脲存在)的脾淋巴细胞UV诱导的UDS的影响列于表3。可见,PHA实验组脾淋巴细胞UV诱导的UDS均显著低于未加PHA的同一剂量实验组UDS(P<0.05或0.01)。

    表2 浓缩铀内污染对脾淋巴细胞UDS的影响(±s) 浓缩铀剂量(μg/kg)
, 百拇医药
    n

    UDS/106细胞

    相对值

    0

    5

    183.5±20.5

    1.00

    10-3

    5

    250.1±60.4

    1.36

    10-2
, 百拇医药
    5

    240.9±37.1*

    1.31

    10-1

    5

    269.0±10.5

    1.47

    1

    5

    232.3±14.9

    1.27

    20
, http://www.100md.com
    5

    236.0±42.2

    1.29

    102

    5

    235.1±26.7**

    1.28

    5×102

    5

    264.0±45.6**

    1.44
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    注:与对照组比*P<0.05;**P<0.01表3 PHA对浓缩铀内污染脾淋巴细胞UV

    诱导的UDS的作用(±s) 浓缩铀剂量(μg/kg)

    n

    UDS/106细胞

    加PHA/

    未加PHA

    加PHA

    未加PHA

    10-3
, 百拇医药
    5

    133.4±48.5

    36.3±35.7

    0.27

    10-2

    5

    215.5±49.7

    38.7±20.3**

    0.18

    10-1

    5

, 百拇医药     280.0±38.4

    181.7±66.3

    0.65

    1

    5

    244.8±45.0

    156.6±29.5

    0.64

    20

    5

    225.5±38.6

    146.3±40.7
, http://www.100md.com
    0.65

    102

    5

    173.5±60.8

    66.0±28.3

    0.38

    注:与未加PHA组比:*P<0.05,**P<0.01 4.147Pm内污染对脾淋巴细胞和精子细胞UV诱导的UDS的影响列于表4。与对照组比较,37~185 Bq/kg体重的147Pm内污染可使脾淋巴细胞和精子细胞UV诱导的UDS显著增高(P<0.05或0.01),而3 700 Bq/g体重的147Pm内污染可使脾淋巴细胞和精子细胞UV诱导的UDS显著减低(P<0.05或0.01)。
, 百拇医药
    表4 147Pm内污染对脾淋巴细胞和精子细胞UV

    诱导的UDS的作用(±s) 147Pm剂量(Bq/g)

    n

    UDS/106

    淋巴细胞

    相对值

    UDS/106

    精子细胞

    相对值

    0
, 百拇医药
    5

    122.8±31.8

    1.00

    76.5±15.2

    1.00

    37

    5

    322.3±38.2**

    2.63

    141.8±42.0**

    1.85

    185
, 百拇医药
    5

    193.6±29.6*

    1.57

    132.8±39.4**

    1.75

    3 700

    5

    55.3±19.3*

    0.45

    17.4±5.2**

    0.23
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    注:与对照组比*P<0.05,**P<0.01讨 论

    浓缩铀为α辐射体核素,具有辐射和化学双重毒性,随其富集度的增加,辐射毒性亦增加;而147Pm为纯β辐射体核素。20 mg/kg体重的浓缩铀[3]和3.7 kBq/g体重的147Pm(表4)内污染可明显抑制脾淋巴细胞DNA切除修复功能;而低剂量浓缩铀(0.1~20 μg/kg体重)和147Pm (37~185 Bq/g体重)内污染机体,对脾淋巴细胞和精子细胞DNA切除修复则有明显的刺激作用。我们以前的研究表明,当浓缩铀内污染剂量为0.1 μg/kg体重时,PHA诱导的脾淋巴细胞DNA复制合成显著增加(P<0.05)[4]。上述研究证实,低剂量浓缩铀和147Pm内污染对体细胞和生殖细胞DNA合成和损伤修复确有明显的刺激作用;刺激作用只在一定的低剂量范围内发生;与X或γ射线外照射比较,该剂量范围明显增大[5]
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    X或γ射线外照射引起的淋巴细胞DNA断裂一般在12 h内完成修复,多数细胞在1~2 h内修复[6]。然而,低剂量浓缩铀内污染12 d后,无UV照射的脾淋巴细胞UDS仍明显增强(表2)。证实体内慢排除组分浓缩铀可对淋巴细胞DNA产生持续的损伤作用,继而诱发DNA切除修复功能明显增强[7]

    丝裂原可在体内外诱导淋巴细胞转化增殖,导致DNA复制合成增加。增殖期淋巴细胞紫外线诱导的UDS比静止期淋巴细胞明显增强[8]。然而,PHA刺激但未增殖的淋巴细胞UDS显著低于同一剂量浓缩铀组内未加PHA的淋巴细胞UDS(表3),提示PHA对浓缩铀诱发的淋巴细胞UDS具有明显的抑制作用。

    基金项目:国家核工业科学基金资助项目(71966201)

    参考文献

    [1]Chang LC,Shen HM,Huang YS,et al.A novel function of emodin:enhancement of the nucleotide excision repair of UV-and cisplatin-induced DNA damage in human cells.Biochem Pharmacol,1999,58:49-57.
, 百拇医药
    [2]Young AR,Chadwick CA,Harrison GI,et al.The in situ repair kinetics of epidermal thymine dimers and 6-4 photoproducts in human skin types Ⅰ and Ⅱ.J Invest Dermatol,1996,106:1307-1313.

    [3]杨占山,朱寿彭,杨淑琴.浓缩铀内污染诱导免疫细胞的适应性反应.中华放射医学与防护杂志,1994,14:379-381.

    [4]杨占山,朱寿彭,赖冠华.浓缩铀(UO2F2)诱导免疫活性细胞DNA合成刺激作用的研究.中华放射医学与防护杂志,1994,14:147-150.

    [5]Mohankumar MN,Paul SF,Venkatachalam P,et al.Influence of in vitro low-level gamma-radiation on the UV-induced DNA repair capacity of human lymphocytes-analysed by unscheduled DNA synthesis (UDS) and comet assay.Radiat Environ Biophys,1998,37:267-275.
, 百拇医药
    [6]Thschl H,Altmann H,Kovac R,et al.Effects of low-dose radiation on repair processes in human lymphocytes.Radiat Res,1980,81:1.

    [7]Moller P,Knudsen LE,Frentz G,et al.Seasonal variation of DNA damage and repair in patients with non-melanoma skin cancer and referents with and without psoriasis.Mutat Res.1998,407:25-34.

    [8]Freeman SE,Ryan S.Excision repair of pyrimidine dimers in human peripheral blood lymphocytes:Comparison between mitogen stimulated and unstimulated cells.Mutat Res,1988,194:143.

    (收稿日期:2000-04-17), 百拇医药