低劑量輻射對臍血細胞因數表達的影響研究

   蔡偉波1 鄒正輝2 裘建民4 方蘇君1 何志潔1 劉仁濤1 楊淑賢1a 徐美娟1a 張鈺英1a 蘇燎原3蘇州市第二人民醫院血液科1 婦產科1a 215002 蘇州大學第二附屬醫院血液科2 215003 蘇州大學核醫學院放射生物室3 215006 蘇州市第四人民醫院核醫學科4 215007
[摘要]：目的 探討低劑量輻射（LDR）對臍血細胞因數表達的刺激效應。方法 以226Ra-r射線作為輻射源，以5cGy作為刺激量，用放射免疫方法（RIA）檢測臍血血漿中IL-2、IL-8、EPO及SOD-1的活性水平。結果 經5cGy刺激後一小時，臍血血漿中IL-2、IL-8、EPO及SOD-1活性水平均上調，與0cGy比較均有顯著性差別（P<0.05）。其中EPO具有非常顯著差別（P<0.01）。結論 5cGy LDR對臍血IL-2、IL-8、EPO及SOD-1活性均有刺激效應。
[關鍵字]：輻射/低劑量；刺激效應；臍血；細胞因數
中圖分類 R144.1 R331.1
The study of the hormesis of low dose radiation on the expression of cytokines in umbilical cord blood
Cai wei bo Zou zheng hui Qiu jian min Yang shu xian Xu mei juan
Zhang jue ying Su liao yuan
Suzhou No.2 People’s Hospital,Department of Hematology,215002
[Abstract]:Objective To explore the hormesis on the expression of cytokines in umbilical cord blood(UCB)induced by low dose radiation (LDR). Methods The level of IL-2,IL-8,EPO and SOD-1 in cord blood plasma (CBp) were assayed by radioimmune assay (RIA ) 1 hr after 5cGy 226Ra r-rays stimulation. Results The levels of IL-2, IL-8, EPO and SOD-1 were up-regulated 1 hr after 5cGy stimulation and there were all significant difference compared with 0cGy group (p<0.05), of which, EPO was very significant difference (p<0.01). Conclusion The levels of IL-2,IL-8, EPO and SOD-1 in GBp can be up-regulated 1 hr after 5cGy LDR r-rays stimulation.
[Key Word] Radiation/Low dose; Hormesis; Umbilical cord blood; Cytokine

   已知低劑量輻射（LDR）可引起興奮效應（Hormesis）[1-2]，此興奮效應對人類是有益的。沈等經LDR成功誘導了小鼠脾細胞蛋白代謝產物[13]。蘇經實驗證明LDR可以啟動人外周血T、B和NK細胞[14]。通過前一階段的實驗研究[3]，證明LDR可以啟動臍血，經LDR後，尤其是經5cGy（希戈瑞）LDR後，用放射性同位素標記方法觀察到臍血T淋巴細胞的DNA、RNA及蛋白質的合成能力明顯增強，這說明臍血已被啟動。由於細胞產生的細胞因數是細胞功能的體現，對啟動後臍血的細胞因數水平的觀察研究，不僅可進一步證明臍血是否已被啟動，同時，還可通過研究啟動臍血的細胞因數，闡述其被啟動後的可能生物學特性及其臨床意義。有人做過用IL-2作刺激劑[4-6]，用於啟動小鼠骨髓細胞及臍血單個核細胞，證明細胞被啟動抗腫瘤作用增強，造血功能不受影響，但啟動後細胞因數表達未見報道。本研究利用放射免疫方法（RIA）檢測了臍血在LDR後血漿中的EPO（促紅細胞生成素）、SOD-1（超氧化物歧化酶）、IL-2（白細胞介素2）及IL-8（白介素8）水平。
1、 材料和方法
1.1 臍血來源（由蘇州市第二人民醫院產房提供）
在無菌條件下，用肝素抗凝（15U/ml）採集健康足月胎兒臍靜脈血10ml。
1.2新鮮臍血，肝素抗凝，取0.3ml加至含PHA（5mg/L）的2mlRPMI1640培養液的瓶中，用5cGy作為照射劑量，每個劑量點設平行樣本三個，同時設0cGy組作為對照組，照後1小時進行血漿分離，置-80℃低溫冰箱中，第二天用放射免疫法測量IL-2、EPO、IL-8（試劑盒購自北京東雅生物技術研究所）及SOD-1（試劑盒購自上海放射免疫分析技術研究所）。
1.3統計學處理
資料採用t檢驗，以X±S表示。
1.4效應分數
Ef計算：Ef=（照射組水平-對照組水平）/對照組水平
2、 結果
2.1經5cGy劑量刺激後1小時，用RIA檢測臍血血漿（CBp）中IL-2及IL-8含量的變化見表1
Tab.1 The effect of 5cGy on the IL-2 and IL-8 expression of UCB (X±S)
Dose (cGy) IL-2 (ng/ml) IL-8 (ng/ml )
0 1.76±0.31 0.13±0.05
5 2.61±0.82* 0.20±0.09
Ef 0.48 0.54
N=6 * P<0.05
從表1中可以看出，未照射組（0cGy組）IL-2和IL-8水平均低於5cGy組，且具有顯著性，P<0.05，Ef值：IL-2為0.48，IL-8為0.54。
2.2經5cGy劑量刺激後1小時，用RIA檢測臍血CBp中EPO及SOD-1含量的變化，見表2

Tab2: The effect of 5cGy on EPO and SOD-1 expression of UCB ( X±S )
Dose ( cGy ) EPO ( ng/ml ) SOD-1 (ng/ml )
0 0.95±0.38 651.78±303.80
5 1.42±0.43* 902.58±342.80**
Ef 0.49 0.39
N=6 *P<0.01 **P<0.05

從表2中可以看出，5cGy照射組EPO和SOD-1水平均高於對照組（0cGy組），且具有顯著性，P值分別為<0.01和<0.05，Ef值：EPO和SOD-1分別為0.49和0.39。
3、 討論
   從結果中可以看出，經5cGy刺激後1小時，臍血血漿中IL-2和IL-8活性均高於對照組（0cGy組），且具有顯著性（P<0.05），IL-2，即T細胞生長因數，是Th1從G1期進入S期產生的，是在T細胞被抗原活化後才轉錄合成和分泌的細胞因數，其靶細胞有T細胞、NK細胞和B細胞，參與調節淋巴細胞的活化、生長、分化和細胞因數產生。經5cGy刺激後，IL-2活性增強，說明T淋巴細胞合成能力增強，這與DNA、RNA及蛋白質合成增加是一致的，進一步證明了LDR的刺激效應。由此推斷，啟動後的臍血免疫能力增強，抗腫瘤作用增強，GVHD（移植物抗宿主病）反應也可能增強。IL-8主要來源於抗活化的T細胞、單核吞噬細胞、內皮細胞或纖維細胞，上皮細胞及血小板主要參與炎症反應，IL-8在LDR刺激後活性增強，同樣說明臍血T細胞被啟動，由此推斷啟動的臍血抗炎能力可能增強。
   IL-2是主要的T細胞生長因數，一般在T細胞被啟動的早期就可產生，24小時達到峰值[7]，大約96小時後，IL-10可達峰值。本結果在LDR5cGy刺激後1小時，Ef值IL-2和IL-8分別為0.48和0.54。在此條件下，平均可上調50%。在較強的抗原刺激作用下，如交連aCD3(anti-CD3)和aCD28，冰凍和異種抗原，其峰值可達到或超過成人水平[8-10]，激發Th1和CTL應答，引起免疫應答，達到免疫防護作用。但不是所有的抗原其刺激都能上調CB（臍血）的IL-2，Hassan等[11]用aCD2+aCD28±PMA（Phorbol-12-myriste-12-acetate，付波醇酯）分別刺激從CB和PB（外周血）中分離得到的CD4+CD45RA+細胞，結果前者不產生IL-2，而後者則產生IL-2，其原因可能是CB中CD4+CD45RA+細胞更為年輕。細胞越年輕，其可塑性也越大，這也是CB前景被看好的主要原因。
   從結果中還可看出，經5cGy刺激後1小時，臍血血漿中EPO和SOD-1活性均高於對照組（0cGy），且具有非常顯著性（P<0.01和P<0.05）。EPO主要由腎臟產生，分佈在紅細胞系統，具有促進骨髓中早期紅細胞系統分化成熟作用。SOD-1主要分佈在紅細胞系統中，有清除體內自由基、抗衰老、防癌變的作用。經5cGy刺激後1小時，EPO和SOD-1活性均上調，Ef分別為0.49和0.39，上調率均在50%左右，與IL-2和IL-8近似，這是否意味著紅細胞系統同時也被啟動了呢？但這似乎是很難想像，眾所周知，成熟紅細胞是沒有細胞核成份的，不再具有合成的能力，那麼上調部分的EPO和SOD-1從哪里來的呢？本實驗是全臍血培養並受LDR刺激，EPO和SOD-1是否來源於淋巴細胞呢？由於臍血較年輕，其紅細胞也較年輕，外周血有形成份較豐富，分類中可見到形態不典型的較早期原幼細胞約3.8%，各階段典型原幼細胞約12.23%[12]，臍血中網織紅細胞比例也較高，高出成人外周血2-3倍，且含幼稚型網織紅細胞較多，比例達67%。這些未成熟早期細胞和網織紅細胞是否具有合成、分泌EPO和SOD-1的能力呢？以上問題均有待於將來進一步證明，這方面的工作未見有報導。
   本實驗經5cGy刺激後1小時，臍血血漿中IL-2、IL-8、EPO和SOD-1活性均增加了，平均上調50%，Ef波動在0.5上下，因此，啟動後的臍血用於臨床，無論是在免疫力和抗腫瘤方面，還是在刺激造血、抗衰老方面，均可能優於活化前的臍血。
參考文獻
1、 Hormesis with Ionizing Radiation.Boca Raten, FL, CRC Press: Luchey TD, 1980
2、 Luchey TD . Health Phys.,1982, 43 (6): 771-776
3、 蔡偉波、鄒正輝、裘建民等，輻射研究與輻射工藝學報（待發表）
4、 Agah R, Malloy B, Kerner M, et al. J Immunol., 1989, 143: 3093-3099
5、 Agah R, Malloy B, Kerner M, et al. Cancer Res., 1989, 49: 5959-5965
6、 師曉東，於載濼，馬瑞英 中華兒科雜誌，1997，35（5）：229-232
7、 Cohen SBA, Parry SL, Feldmann M, et al. J. Immunol., 1997, 158: 5596-5602, 8.
8、 Adkins B and Hamilton K. J. Immunol. , 1992, 149: 3448-3455
9、 Katamura K, Tabata Y, Oshima Y, et al. Int. Arch, Allergy Immunol. 1995, 106: 101-106
10、 Adkins B, Hamilton K and Ghanei A. J. Immunol., 1994, 153: 3378-3385
11、 Hassan J and Reen D. Immunology, 1997, 90(3): 397-401
12、 杜麗娟，瞿文，宋文秀等 中國腫瘤臨床，1998，90（3）：601-604
13、 沈偉和蘇燎原 輻射研究與輻射工藝學報，2001，19（1）：53-58
14、 蘇燎原 輻射研究與輻射工藝學報，2001，19（3）：169-176