CGEONA对荷LA-795肺腺癌小鼠和正常小鼠放射敏感性的影响
作者：胡璧 沈瑜 周则卫 王争 张荷清
单位：胡璧 周则卫 张荷清(300192 天津，中国医学科学院中国协和医科大学放射医学研究所)；沈瑜 王争(中国医学科学院中国协和医科大学肿瘤研究所)
关键词：锗倍半氧化物；放射增敏剂；肿瘤再生长延缓；增敏比；放射防护作用
中华放射医学与防护杂志000202 【摘要】 目的 为了寻找低毒有效的放射增敏剂，观察CGEONA(羧基-苯乙烯基锗倍半氧化物钠盐)对荷瘤小鼠和正常小鼠放射敏感性的影响。方法 放射增敏实验用T-739小鼠，肿瘤模型LA-795肺腺癌，采用肿瘤再生长延缓法评价效果；放射防护实验用昆明种小鼠，观察30 d存活率和对造血系统的影响。结果 CGEONA药物浓度为1/10 LD50时平均放射增敏比为1.4。放射防护实验给药组与对照组相比，存活率以及造血系统指标无明显差异。结论 CGEONA是新型低毒有效放射增敏剂，对照射的正常动物无放射增敏作用，值得进一步研究。
Effect of CGEONA on radiosensitivity in LA-795 pulmonary adenocarcinoma-bearing mice and normal mice
HU Bi,SHEN Yu,ZHOU Zewei, et al.
(Lnstitute of Radiation Medicine Chinese Academy of Medical Sciences and Peking Union Medical College),Tianjing 300192,and Cancer Institute.Chinese Academy of Medical Sciences and Peking Union Medical College,Beijing.10021.China
【Abstract】 Objective In search for less toxic and more effective radiosensitizer.The effects of CGEONA (carboxy-β-phenyl-vinyl-germanium sesquioxide sodium salt) on radiosensitivity in tumor-bearing mice and normal mice were investigated. Methods Radiosensitization experiments were performed on T-739 mice.tumor model was LA-795 pulmonary adenocarcinoma and tumor response was assessed using a regtowth delay.Radioprotection experiments were performed on Kunming mice. The 30-day survival rate and effect on hemopoietic system were observed. Results The average sensitization enhancement ratio of CGEONA was 1.4 using 1/10 LD50 drug dose.The radioprotection experiments showed no significant difference between treated mice and control mice for survival rate and hemopoietic systcm. Conclusion CGEONA shows great potential as a new type radiosensitizer with less toxicity and more effectiveness. It has no radiosensitizing effect on normal mice and is worthy of further studies.
【Key words】 Germanium sesquioxide; Radiosensitizer; Tumor regrowth delay; Sensitization enhencement ratio Radioprotection
为了寻找低毒有效新型放射增敏剂，我们曾注意到Ge-132(羧乙基锗倍半氧化物)在离体和整体实验时，微有放射增敏作用[1，2]，但与目前临床试用的亲电性放射增敏剂相比，作用偏低。我们对该类化合物的结构进行修饰，合成了一种新型的含锗化合物——CGEONA(羧基-苯乙烯基锗倍半氧化物钠盐)，观察了该药对LA-795肺腺癌的放射增敏作用。此外，药物对正常动物是否增加敏感性，是关系到该药是否有临床应用前景，而需要了解的一个重要问题，因此作者也观察了该药对137Cs γ线一次全身照射小鼠放射损伤作用以及对受照小鼠造血系统的影响，现报道如下。
材料和方法
1.药物：CGEONA为白色粉状结晶，单体分子式为C9H6GeO3.5Na，分子量为265.7，无菌注射用水配成工作液。
2.放射增敏实验
(1)动物：纯系T-739雌性小鼠，鼠龄6～8周，体重18～20 g，由中国医学科学院肿瘤研究所实验动物室提供。
(2)肿瘤及接种方式：LA-795肺腺癌，原引自天津医药工业研究院。选用复苏后第二代LA-795肺腺癌，于无菌条件下，将剥离的肿瘤组织置培养皿中，剃除坏死结缔组织，加无菌生理盐水，反复清洗3次，选择新鲜的肿瘤组织块，置匀浆器中磨碎，按比例加水，将细胞悬液倒入200孔细胞筛中，收集细胞悬液，取样计数，配成浓度为1×107细胞/ml，每只鼠于左后腿皮下接种0.5 ml，即5×105细胞/鼠。
(3)实验分组：接种肿瘤的小鼠，待肿瘤直径为7.5 mm时，随机分为0、10、15、20、25 Gy 5组。
(4)照射条件和方法：直线加速治疗机，8 MeV X射线，源瘤距100 cm，剂量率400 cGy/min，将小鼠装入特制有机玻璃盒中，使肿瘤部位暴露于照射野内，其余部分用3 mm铅皮屏蔽。
(5)给药方法：根据药物在血浆和肿瘤组织中的浓度，选择照射前30 min腹腔给药，使用1/10 LD50剂量用药后未发现小鼠有毒性症状。
(6)肿瘤再生长延缓测量及分析：接种肿瘤后，用游标卡尺测量生长肿瘤的三相垂直直径，接种肿瘤后第4天，肿瘤直径为7.5 mm时照射，照射日为零天，照后每周1、3、5测量肿瘤大小，当肿瘤几何平均直径达20 mm时活杀，将全部数据输入计算机，按肿瘤再生长延缓程序处理，绘制剂量效应曲线。
根据以下公式，计算放射增敏比(SER)：
SER=肿瘤受单纯照射时达到特定的生物效应所需照射剂量/加用放射增敏剂后肿瘤受照射时达到同样特定生物效应所需照射剂量
放射防护实验
(1)实验动物：昆明种小鼠，动物级别二级，体重18～26 g，雌雄各半，由中国医学科学院实验动物研究所繁殖。
(2)照射条件及实验分组：137Cs源γ射线，放射防护实验小鼠照射剂量为8 Gy和9 Gy两组，剂量率分别为1.023 Gy/min和1.011 Gy/min，观察小鼠造血系统指标的照射剂量为7.5 Gy。
(3)疗效评定指标：观察药物对受照小鼠30 d存活率及死亡动物平均生存天数；小鼠造血组织指标按常规方法测定外周血白细胞数(WBC)，内源性脾结节数(CFU-S)，股骨有核细胞数(BMC)，脾重及计算脾指数。
结 果
1.CGEONA对T-739小鼠LD50为4 365.16 mg/kg。单纯照射组和1/10 LD50药物合并照射组的剂量效应曲线见图1。药物合并照射组的曲线比单纯照射组的曲线明显左移，平均放射增敏比(SER)为1.4。
2.药物对照射8 Gy和9 Gy小鼠30 d存活率及死亡动物平均生存天的结果见表1和表2，给药组与对照组相比差异无显著性。CGEONA对照射7.5 Gy小鼠造血系统包括WBC，BMC，CFU-S和脾重的结果见表3，给药组与对照组经统计学处理差异无显著性。
图1 CGEONA合并X射线照射剂量效应曲线
表1 CGEONA对137Cs γ射线8 Gy一次全身照射小鼠的防护作用 组别
动物
数
药物剂量
(mg/kg)
给药方法和
给药途径
30天存活数
死亡动物平
均存活天数
存活数
%
Ⅰ
21
873
照前30 min ip
9
42.9
14.8
Ⅱ
21
437
照前30 min ip
5
23.8
12.6
Ⅲ
21
437×2
照前30 min和
10
47.6
12.5
照后2 h ip
Ⅳ
21
注射用水
照前30 min ip
7
33.3
12.8
(对照)
0.23/只
注：给药组与对照组小鼠分两批进行实验，各给药组与各对照组比，P>0.05表2 CGEONA对137Cs γ射线9 Gy一次全身照射小鼠的防治作用 组别
药物剂量(mg/kg)
给药方法和
给药途径
30天存活率
死亡动物
平均生存(天)
存活数
%
Ⅰ
873×6
照前30 min照后2 h及第2～5天连续4日1次/d ip
3
15
11.0
Ⅱ
437×6
同上
0
0
11.8
Ⅲ(对照)
注射用水
1
5
11.9
注：给药组和对照组小鼠分两批进行实验；每组动物数20表3 CGEONA对照射137Cs γ射线7.5 Gy小鼠造血系统作用的初步观察结果 组别
小鼠原始
体重(g)
小鼠处死时
体重(g)
脾重
(mg)
脾指数
(mg/g)
WBC
(×109/L)
BMC
(×105个/股骨)
CFU-S
(个/脾)
照射对照组
26.95±2.61
26.80±3.86
28.5±7.8
1.08±0.33
0.911±0.174
10.40±3.69
2.25±1.74
给药Ⅰ组(873 mg/kg)
25.95±2.54
27.50±3.07
27.8±7.2
1.02±0.27
0.947±0.260
11.58±9.90
2.60±3.20
给药组Ⅱ组(437 mg/kg)
25.85±2.70
27.53±4.24
25.5±4.8
0.94±0.20
0.775±0.283
9.38±5.02
1.75±2.20
注：小鼠分两批进行实验，每批各组动物10只，给药方法和途径与小鼠照射9 Gy组相同，各给药组与对照组经统计学处理差异无显著性P>0.05讨 论
低毒有效的放射增敏剂改善肿瘤放疗效果具有重要意义。研究较多的乏氧细胞放射增敏剂如硝基咪唑类化合物，在离体细胞和动物实体瘤中都显示出一定的增敏作用，但这类化合物对神经系统毒性大[3]，限制了在临床上的应用。近年来，从改善肿瘤组织中靶细胞的氧化，提高肿瘤的氧合状态，以达到提高肿瘤细胞对射线的反应，取得了较好进展[4]。有机锗倍半氧化物类化合物，分子中的锗氧键，可能对肿瘤组织的氧分压有利。CGEONA为首次报道的新型锗倍半氧化物，离体细胞实验证实，该药在低和高照射剂量下以及对有氧和乏氧HeLa-S3细胞均有较显著的放射增敏作用[5]；整体实验表明对LA-795肺腺癌也有一定的放射增敏作用。对正常动物，观察了两种照射剂量以及多种给药剂量和给药方式对小鼠的防治作用，部分实验组对小鼠30 d存活率略有提高，另部分实验组对小鼠存活率略低于对照组，但在本实验条件下，各给药组与对照组的存活率经统计处理差异无显著性。表明CGEONA对照射的正常动物无防护也无增敏作用，该药用做放射增敏剂时，不会干扰对肿瘤的放射治疗。
基金项目：国家自然科学基金项目(39370226)
参考文献
1，王士贤，王述垣，王洁，等.羧乙基锗倍半氧化物抗肿瘤及辐射敏化作用.天津医药，1985，12：729-732.
2，孟祥顺，赵芳，高建国，等.倍半氧化羧乙基锗放射增敏作用的研究.辐射研究与辐射工艺学报，1991，9：173-177.
3，Jones RD,Moore JL,Paterson LCM,et al.Is misonidazole induced neurotoxicity permanent.Int J Radiat Oncol Biol Phys,1988,14:400-401.
4，胡璧.放射增敏药物研究的现状及其趋向.中华放射医学与防护杂志，1995，15：223-228.
5，胡璧，周则卫，叶云鹏，等.新型含锗放射增敏剂的研究.中国学术期刊文摘科技快报，1996，2：120-123.
(收稿日期：1999-07-08)