γ射线照射与吸入苯、甲苯加CO的复合效应研究
作者：王月兴 张鸿源 王兰金 潘燕 范正平
单位：200433 上海，海军医学研究所
关键词：γ射线；苯；甲苯；CO；生物效应；交互作用
中华放射医学与防护杂志000501 【摘要】 目的 探索γ射线、苯、甲苯和CO同时作用时的生物效应规律，并分析各因素之间的交互作用性质(拮抗、相加或协同)。方法 用家兔90只分成9组，其中一组为对照组，按L8(27)正交表设计进行4因素二水平的8组实验。各因素的两种暴露水平分别是：γ射线为0.0075和0.0375 Gy/d；苯为40±15和(182±33) mg/m3；甲苯为90±30和(407±68) mg/m3；CO为(93±4)和(278±8) mg/m3。暴露实验在密闭舱内进行，每天2 h，每周5 d,持续8周。对实验结果用方差分析和组间比较进行了处理。结果 (1)γ射线、苯和甲苯都能诱发外周血淋巴细胞染色体畸变、微核、姐妹染色单体互换(SCE)以及骨髓细胞染色体畸变，但CO对上述各项指标均无明显单独作用。(2)4个因素的综合作用与4个因素单独作用产生的效应总和的比值ω对淋巴细胞的双着丝点加环、无着丝粒、畸变细胞、总畸变、微核及SCEs/C分别为2.16、1.58、2.07、2.67、1.25和1.18，对畸形精子率则高达5.97。各因素之间呈明显的协同作用。但苯和γ射线对淋巴细胞无着丝粒有明显拮抗作用。(3)4个因素都引起睾丸重量指数降低；γ射线、甲苯和CO都能引起精子数减少和畸形精子率增高；结论 γ射线、苯和甲苯对诱发某些生物效应具有很显著的协同性交互作用；CO在与其他3个因素同时作用时对性腺能引起显著的影响。
, 百拇医药
Research on biological effects induced by γ-irradiation combined with benzene,toluene and carbon monoxide inhalation.
WAHG Yuexing, ZHANG Hongyuan, WANG Lanjin,et al.
(Naval Medical Research Institute,Shanghai 200433,China)
【Abstract】 Objective To explore the patterns of bilogical effects induced by γ-rays irradiation combined with slmultaneous inhalation benzene,toluene or carbon monoxide and to analyze their antagonistic,additive or synergistic interaction. Methods Ninety healthy male rabbits were equally divided into 9 groups.Eight of which were asigned to be test groups according to four-factor-two-dose-level orthogonal layout {L8(27)} program and the other one was the control group.The two dose-levels of these four agents were:the γ-irradiation doses were 0.0075 Gy/d and 0.0375Gy/d,and the two concentrations of benzene,toluene and carbon monoxide were 40±15 and 162±33 mg/m3,90±30 and 407±68 mg/m3,93±4 and 278±8 mg/m3,respectively.The animals were exposed to γ-irradiation combined with benzene,toluene or CO vapour 2 h a day and 5 days a week for successive 8 weeks.Variance analysis and comparison between test groups were made for analyzing the test data. Results (1)It was showed that γ-irradiation,benzene and toluene could all induce chromosome aberrations,SCEs and micronuclei of lymphocytes and chromosome aberrations of bone marrow cells;but no effect could be seen in CO alone treated group.(2)The ratios (ω) of biological effects jointly induced by the four agents and the sum of those induced separately by them were 2.16,1.58,2.07,2.67,1.25 and 1.18 for dicentric+ring,acentric,aberration cells,total aberration,micronuclei and micronucleus cells,respectively,and it was as high as 5.97 for aberrant sperms.The ratios showed that the interactions were synergistic(ω>1).However,interactions between γ-rays and benzene was antagonistic for acentric of lymphocytes.(3)The four agents could all obviously cause decrease of weight index of testis,γ-rays,toluene and CO could all markedly reduce the number of sperms and increase the ratio of aberrant sperms. Conclusion γ-irradiation combined with benzene,toluene and CO inhalation can lead to significant interactions which are mainly synergistic,while CO can cause obvious effects on sex gland when it is combined with γ-rays,benzene and toluene.
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【Key words】 γ-rays; Benzene; Toluene; CO; Biological effect; Interaction
γ射线与其他物理、化学因素复合作用的研究是深化辐射防护研究的重要内容之一。联合国原子辐射效应科学委员会(UNSCEAR)在1982年的报告中对开展复合效应的研究及两因素复合作用的分析方法专门进行了论述[1]。以往关于γ射线与其他因素复合作用的研究基本上仅为两因素，然而，在某些情况下，实际的环境因素可能远比两因素多，多因素对人体的影响比两因素复杂，研究也较困难。根据国内外报道，在核动力潜艇内除有核辐射以外，还有为数众多的微量有害气体[2-4]。联合作用对人体有复杂的影响[5，6]。
本工作进行了γ射线照射与吸入苯、甲苯和CO之间的复合作用实验，并重点就γ射线与3种气体相结合对细胞遗传和性腺等的复合作用作了分析和探讨。
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材料和方法
实验在一个密闭舱内进行，舱的直径为3.17 m，高2.16 m。射线照射用60Co γ点源，源离舱中心3.16 m，垂直可移动，照射时射线与动物侧向基本垂直，两侧照射剂量相等。实验时舱内气体成分用管道循环保持恒定。
γ射线与3种气体复合作用的动物实验按4因素2水平正交表L8(27)设计成8组试验，另设1组为对照组。每组实验进行8周，每周5 d，每天2 h，射线照射与吸入3种不同气体的暴露同时进行。
1.实验动物：用健康雄性新西兰大白兔90只，年龄6～7个月，平均体重(2.7±0.25) kg，每组实验用10只，对照组10只。
2.因素水平：各因素的暴露水平均分为高(1)、低(2)两组，γ射线(A)剂量率分别是A1=0.0375 Gy/d和A2=0.0075 Gy/d；苯(B)的浓度B1=(182±33) mg/m3和B2=(40±15) mg/m3；甲苯(C)的浓度C1=(407±68) mg/m3和C2＝(90±29) mg/m3；一氧化碳(D)的浓度D1=(278±8) mg/m3和D2＝(93±4) mg/m3。照射的累计γ射线剂量：高组为1.5 Gy，低组为0.3 Gy。
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3.指标和方法：主要包括外周血淋巴细胞染色体畸变、微核及SCE，骨髓细胞染色体畸变和性腺等。淋巴细胞的培养、制片和分析参照本实验室常规[7]方法。每只动物分析的细胞数：对染色体为200个；对SCE为30个。微核检测法用Fenech等[8]建立的胞质阻断法加以改良，每个血样计数500个双核细胞，微核小于主核1/3，呈圆形或椭圆形，染色与主核一致或略淡，与主核分离或相切，不计重叠与相加核。在性腺指标中，睾丸重量指数是动物处死后取出的两侧睾丸重量与处死前体重的百分比。精子计数采用副睾尾检查方法[9]。畸形精子率的检查是在载玻片上加一滴生理盐水从副睾尾的切面挤出少量精液与生理盐水混匀，推成薄片，干后用甲醇固定，HE染色，从每只动物1 000个精子中计数出头部畸形的比率。
试验中同时作了外周血象和病理的检验，其数据及有关其它实验条件等见文献[10，11]。
结 果
, 百拇医药
结果见表1～表4。各因素及其交互作用对有关指标贡献的显著性用多因素方差分析法进行了检验。其结果见表2、4、6。
表1 外周血淋巴细胞染色体畸变、微核与SCE的产率 组别
剂 量 水 平
染色体畸变(%)
微核(‰)
微核细胞
(‰)
SCEs/C
A
B
C
, http://www.100md.com
D
双+环
无着丝粒
畸变细胞
总畸变
实验组
1
1
1
1
1
1.80
1.70
3.50
, http://www.100md.com
3.60
25.1
21.4
4.35
2
1
1
2
2
1.30
1.30
2.55
2.60
, http://www.100md.com
22.2
19.6
4.22
3
1
2
1
2
1.05
1.40
2.45
2.45
19.2
, http://www.100md.com
17.6
4.05
4
1
2
2
1
0.55
1.95
2.35
2.35
17.8
15.8
, 百拇医药
3.98
5
2
1
1
2
0.40
1.05
1.45
1.75
9.2
8.6
4.20
, 百拇医药 6
2
1
2
1
0.15
0.70
0.85
0.95
7.8
7.0
3.88
7
2
, 百拇医药
2
1
1
0.22
0.44
0.60
0.60
7.2
6.8
3.82
8
2
2
, 百拇医药 2
2
0.05
0.80
0.85
1.05
5.8
5.8
3.76
对照组
0.00
0.30
0.30
, 百拇医药
0.40
3.0
3.0
3.59
注：SCEs/C：每个细胞的姐妹染色单体互换；总畸变包括单体断片
表2 两种水平之间淋巴细胞染色体畸变、微核与SCE的差值
指标
差值
A
B
A×B
C
, http://www.100md.com
A×C
B×C
D
双+环
0.97#
0.45#
0.31#
0.35#
0.15
0.02
-0.02
无着丝粒
, 百拇医药
0.84#
0.04
-0.22#
-0.04
-0.04
0.42#
0.06
畸变细胞
1.73#
0.51#
0.12
, 百拇医药 0.36#
0.16*
0.41#
0.01
总畸变
1.65#
0.60#
0.10
0.38#
0.17
0.52#
, 百拇医药
-0.07
微核(‰)
13.58#
5.58#
1.58#
1.78#
0.38
0.38
0.28
微核细胞率(‰)
11.55#
, 百拇医药
2.65#
1.15*
1.55#
0.15
0.15
-0.15
SCEs/C
0.24#
0.26#
0.01
0.15#
, 百拇医药
0.05
0.08
-0.05
注：P<0.05;＃P<0.01 1.外周血淋巴细胞染色畸变、微核、SCE
由表1、2可以看出：(1)在本实验条件下不论高水平组还是低水平组，淋巴细胞染色体畸变、微核及SCE频率都高于对照组，且除SCE外差异都有非常显著性(P<0.01)；(2)当剂量水平变化时，γ辐射对诱发染色体畸变、微核和SCE差异有非常显著性(P<0.01)；除了无着丝粒外，苯及甲苯对其他指标也都有很显著的作用(P<0.01)；(3)γ辐射和苯对双+环、微核，有非常显著的交互作用(P<0.01)，γ辐射和甲苯对畸变细胞有明显的交互作用(P<0.05)，而苯和甲苯对诱发无着丝粒、畸变细胞有非常显著的交互作用(P<0.01)。但CO对于染色体畸变、微核和SCE均无明显作用，说明CO对诱发细胞遗传效应无明显影响。
, 百拇医药
2.骨髓细胞染色体畸变
表3 骨髓细胞染色体畸变的检测结果(%) 组别
剂量水平
双+环
无着丝粒
畸变
细胞
总畸变
A
B
C
D
实验组1
, 百拇医药
1
1
1
1
0.30
2.75
3.05
3.25
2
1
1
2
2
0.20
, 百拇医药
2.60
2.80
2.90
3
1
2
1
2
0.20
2.50
2.70
2.80
4
, 百拇医药 1
2
2
1
0.20
2.15
2.35
2.60
5
2
1
1
2
0.20
, 百拇医药
0.95
1.15
1.70
6
2
1
2
1
0.10
0.95
1.05
1.45
7
, http://www.100md.com 2
2
1
1
0.05
0.90
0.95
1.25
8
2
2
2
2
0.05
, 百拇医药
0.78
0.83
1.11
对照组?
0.00
0.35
0.35
0.60
表3的结果表明，8组试验的骨髓细胞染色体畸变均比对照组高(P<0.01)，说明4因素二水平各种组合均能明显地诱发骨髓细胞染色体畸变。γ射线、苯和甲苯高水平组的无着丝粒、畸变细胞及总畸变都明显地高于低水平组，表明这3种因素在本实验条件下对诱发兔骨髓细胞染色体畸变均有明显的贡献。
方差分析表明(表4)：γ辐射、苯和甲苯对诱发骨髓细胞染色体畸变有明显影响，但γ辐射和苯、γ辐射和甲苯、苯和甲苯均未见明显交互作用(P>0.05)。CO两种浓度水平间各指标差值均在误差范围内，差异无显著性(P>0.05)，说明CO对诱发骨髓细胞染色体畸变无明显作用。表4 两种水平之间骨髓细胞染色体畸变的效应差值 指标
, 百拇医药
差 值
A
B
A×B
C
A×C
B×C
D
双+环
0.13
0.08
-0.03
0.05
, 百拇医药
0.00
0.05
0.00
无着丝粒
1.61＃
0.23＃
0.12
0.16
0.10
-0.08
-0.02
畸变细胞
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1.73＃
0.31＃
0.10
0.21＃
0.10
-0.03
-0.02
总畸变
1.51＃
0.39＃
-0.01
, 百拇医药 0.24＃
0.04
0.07
0.01
注：P<0.05；#P<0.01 3.性腺指标
表5的结果表明，高水平实验组的精子数很显著的低于对照组，而所有实验组的畸形精子率则很显著的高于对照组(P<0.01)。显著性检验表明(表6)，γ辐射、苯、甲苯和CO 4种因素对性腺都能引起一些指标的明显变化，即使4个因素都是低水平条件的(8组)畸形精子率的增高与对照组相比，差异也非常显著(P<0.01)。γ辐射、甲苯和CO能引起睾丸重量指数降低、精子数减少和畸形精子率增高(P<0.01)，苯对睾丸重量指数也有显著影响(P<0.01)，但与其他3个因素反向。γ辐射和甲苯对睾丸重量指数的降低及畸形精子率的增加有显著的交互作用。特别应指出的是，CO对性腺的影响不可忽视。
, 百拇医药
表5 性腺指标的检测结果(±s) 组别
剂量水平
睾丸重量指数(%)
精子数
(×104/mg)
畸形精子率
(%)
A
B
C
D
实验组
, 百拇医药 1
1
1
1
1
0.11±0.04
2.61±3.30
13.14±3.90
2
1
1
2
2
, http://www.100md.com 0.17±0.02
6.89±3.16
6.69±0.76
3
1
2
1
2
0.11±0.02
2.10±2.80
10.57±2.56
4
1
, 百拇医药
2
2
1
0.13±0.03
3.45±1.67
8.01±1.37
5
2
1
1
2
0.18±0.03
6.36±1.96
, http://www.100md.com
5.43±0.61
6
2
1
2
1
0.16±0.02
7.16±3.99
5.37±0.68
7
2
2
1
, 百拇医药
1
0.12±0.04
2.45
6.29±0.82
8
2
2
2
2
0.16±0.04
11.89±9.14
5.32±2.51
, 百拇医药 对照组
0.14±0.03
7.73±4.62
3.73±1.13
注：*数据偶尔缺失，根据2～6组数据及方差分析法推出的大致值表6 性腺指标在两种水平之间的效应差值 指标
差 值
A
B
A×B
C
A×C
B×C
, 百拇医药
D
睾丸重量指数(%)
-0.03＃
0.03＃
-0.01
-0.03＃
-0.02＃
0.01
-0.02＃
精子数(×104/mg)
-3.25＃
, http://www.100md.com
0.73
1.24
-3.92＃
1.10
1.38
-2.84＃
畸变精子
率(%)
4.00＃
0.11
0.52
2.51＃
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2.00＃
0.75
1.20＃
注：#P<0.01讨 论
1.根据文献[1]的定义，不同因素复合而使效应受影响的严重程度可通过观察交互作用的性质(拮抗、相加或协同)，也即计算相互作用因子(ω)来作评价。所谓相互作用因子，就是任何两种因素联合作用产生的效应增量与这两种因素分别单独作用各自产生的效应增量之和的比值。在表2、4、6中，按正交试验与方差检验方法已计算出各因素的水平差异及各因素间的交互作用的贡献，然而并不能根据这些数值计算出相互作用因子(ω)，否则，会得出错误的结果。这是由于表2、4、6中各因素及其交互作用的效应增量是代表在联合作用后产生的贡献，而并非由单独作用产生，这就给评价带来了困难。
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然而，对于4个单因素分别作用的效应增量虽然不能用前面的实验结果获得，但却可计算出4个单因素独立作用时产生的效应差值的总和Ed。如果用Ek表示表1、3和5中任一效应(指标)第k组的实验值(k=1,2,3～7)与第8组的效应值之差，则Ek就是4个或两个因素联合作用产生的效应增量，并可表示成如下形式：E1=EA+EB+EC+ED+EA×B+EA×C+EA×D+EB×C+EB×D+EC×D。这里，Ei(i=A、B、C、D)表示第i种因素独立作用产生的效应增量，而Ei×j(i,j=A、B、C、D；i≠j)表示两个不同因素i、j之间在水平变动时由交互作用产生的效应增量。同理，不难理解，E2=EA+EB+EA×B,E3=EA+EC+EA×C，等等。由此可求出
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同时4个因素联合作用的效应差就是E1，因此可求出该效应的ω＝E1/Ed。外周血淋巴细胞及性腺某些效应(指标)相互作用因子ω的数值为双+环：2.16，无着丝粒：1.58，畸变细胞：2.07，总畸变细胞：2.67，微核：1.31，SCEs/C：1.18，畸形精子率：5.97，精子数：0.55，睾丸重量指数：2.50。
根据文献[1]的定义，当ω>1时属于协同作用，ω<1时为拮抗，ω＝1时为相加。虽然文献的定义是针对两因素的，但实际上对评价多因素的复合作用也同样适用。由ω值可知，4个因素的联合作用除精子数是拮抗作用外，都为协同作用(对兔骨髓细胞染色体畸变的计算也得到同样的结论)。特别是对双+环、畸变细胞、总畸变及畸形精子率由交互作用的贡献甚至超过单因素作用之和的1～4倍。
2.以往在制定环境因素的标准或分析环境因素对健康的影响时，所提供的依据往往是某因素单独作用的研究资料，而不考虑其他因素的存在，即不考虑复合作用的影响。但对于存在多因素的复杂环境，这种处理可能会严重不足，甚至导致严重错误。本实验相互作用因子的数值提示了对多因素环境应重视复合作用的影响，并开展相应研究。
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3.特别应指出的是，在4个因素都是低水平的第8组实验中，3种气体的实验水平与标准规定的限值浓度[12]的关系是：如果按每天吸入气体的总量计算，CO相当于在限值标准下24 h吸入量的0.61倍，苯为0.96倍，甲苯为0.65倍，3种气体都末超过限值标准下的吸入总量。此外，根据以往的实验，当γ辐射单独慢性照射到总剂量为0.3 Gy时，各指标并没有显著的变化[13]。然而，第8组的各项指标却明显高于对照组，由此可见，即使苯、甲苯及CO的浓度在符合限值标准的低水平条件下，4个因素之间仍有明显的复合作用，这对于存在γ辐射、苯和甲苯的多因素环境内，制定这些因素的有关防护标准时是值得注意的。
4.本实验的结果表明，CO未见引起明显的细胞遗传效应，但却能非常显著地引起睾丸重量指数和精子数的减少以及畸形精子率的增高。至今尚未发现CO单独致畸的作用。据报道[14]，在高温与CO联合作用时能加强高温对睾丸的损害。本研究表明，CO在与γ辐射、苯和甲苯联合作用时，对性腺的影响具有明显的增强性协同作用。
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基金项目：国防科工委重点资助项目(9.2.6②)
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(收稿日期:1998-06-07), 百拇医药
单位：200433 上海，海军医学研究所
关键词：γ射线；苯；甲苯；CO；生物效应；交互作用
中华放射医学与防护杂志000501 【摘要】 目的 探索γ射线、苯、甲苯和CO同时作用时的生物效应规律，并分析各因素之间的交互作用性质(拮抗、相加或协同)。方法 用家兔90只分成9组，其中一组为对照组，按L8(27)正交表设计进行4因素二水平的8组实验。各因素的两种暴露水平分别是：γ射线为0.0075和0.0375 Gy/d；苯为40±15和(182±33) mg/m3；甲苯为90±30和(407±68) mg/m3；CO为(93±4)和(278±8) mg/m3。暴露实验在密闭舱内进行，每天2 h，每周5 d,持续8周。对实验结果用方差分析和组间比较进行了处理。结果 (1)γ射线、苯和甲苯都能诱发外周血淋巴细胞染色体畸变、微核、姐妹染色单体互换(SCE)以及骨髓细胞染色体畸变，但CO对上述各项指标均无明显单独作用。(2)4个因素的综合作用与4个因素单独作用产生的效应总和的比值ω对淋巴细胞的双着丝点加环、无着丝粒、畸变细胞、总畸变、微核及SCEs/C分别为2.16、1.58、2.07、2.67、1.25和1.18，对畸形精子率则高达5.97。各因素之间呈明显的协同作用。但苯和γ射线对淋巴细胞无着丝粒有明显拮抗作用。(3)4个因素都引起睾丸重量指数降低；γ射线、甲苯和CO都能引起精子数减少和畸形精子率增高；结论 γ射线、苯和甲苯对诱发某些生物效应具有很显著的协同性交互作用；CO在与其他3个因素同时作用时对性腺能引起显著的影响。
, 百拇医药
Research on biological effects induced by γ-irradiation combined with benzene,toluene and carbon monoxide inhalation.
WAHG Yuexing, ZHANG Hongyuan, WANG Lanjin,et al.
(Naval Medical Research Institute,Shanghai 200433,China)
【Abstract】 Objective To explore the patterns of bilogical effects induced by γ-rays irradiation combined with slmultaneous inhalation benzene,toluene or carbon monoxide and to analyze their antagonistic,additive or synergistic interaction. Methods Ninety healthy male rabbits were equally divided into 9 groups.Eight of which were asigned to be test groups according to four-factor-two-dose-level orthogonal layout {L8(27)} program and the other one was the control group.The two dose-levels of these four agents were:the γ-irradiation doses were 0.0075 Gy/d and 0.0375Gy/d,and the two concentrations of benzene,toluene and carbon monoxide were 40±15 and 162±33 mg/m3,90±30 and 407±68 mg/m3,93±4 and 278±8 mg/m3,respectively.The animals were exposed to γ-irradiation combined with benzene,toluene or CO vapour 2 h a day and 5 days a week for successive 8 weeks.Variance analysis and comparison between test groups were made for analyzing the test data. Results (1)It was showed that γ-irradiation,benzene and toluene could all induce chromosome aberrations,SCEs and micronuclei of lymphocytes and chromosome aberrations of bone marrow cells;but no effect could be seen in CO alone treated group.(2)The ratios (ω) of biological effects jointly induced by the four agents and the sum of those induced separately by them were 2.16,1.58,2.07,2.67,1.25 and 1.18 for dicentric+ring,acentric,aberration cells,total aberration,micronuclei and micronucleus cells,respectively,and it was as high as 5.97 for aberrant sperms.The ratios showed that the interactions were synergistic(ω>1).However,interactions between γ-rays and benzene was antagonistic for acentric of lymphocytes.(3)The four agents could all obviously cause decrease of weight index of testis,γ-rays,toluene and CO could all markedly reduce the number of sperms and increase the ratio of aberrant sperms. Conclusion γ-irradiation combined with benzene,toluene and CO inhalation can lead to significant interactions which are mainly synergistic,while CO can cause obvious effects on sex gland when it is combined with γ-rays,benzene and toluene.
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【Key words】 γ-rays; Benzene; Toluene; CO; Biological effect; Interaction
γ射线与其他物理、化学因素复合作用的研究是深化辐射防护研究的重要内容之一。联合国原子辐射效应科学委员会(UNSCEAR)在1982年的报告中对开展复合效应的研究及两因素复合作用的分析方法专门进行了论述[1]。以往关于γ射线与其他因素复合作用的研究基本上仅为两因素，然而，在某些情况下，实际的环境因素可能远比两因素多，多因素对人体的影响比两因素复杂，研究也较困难。根据国内外报道，在核动力潜艇内除有核辐射以外，还有为数众多的微量有害气体[2-4]。联合作用对人体有复杂的影响[5，6]。
本工作进行了γ射线照射与吸入苯、甲苯和CO之间的复合作用实验，并重点就γ射线与3种气体相结合对细胞遗传和性腺等的复合作用作了分析和探讨。
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材料和方法
实验在一个密闭舱内进行，舱的直径为3.17 m，高2.16 m。射线照射用60Co γ点源，源离舱中心3.16 m，垂直可移动，照射时射线与动物侧向基本垂直，两侧照射剂量相等。实验时舱内气体成分用管道循环保持恒定。
γ射线与3种气体复合作用的动物实验按4因素2水平正交表L8(27)设计成8组试验，另设1组为对照组。每组实验进行8周，每周5 d，每天2 h，射线照射与吸入3种不同气体的暴露同时进行。
1.实验动物：用健康雄性新西兰大白兔90只，年龄6～7个月，平均体重(2.7±0.25) kg，每组实验用10只，对照组10只。
2.因素水平：各因素的暴露水平均分为高(1)、低(2)两组，γ射线(A)剂量率分别是A1=0.0375 Gy/d和A2=0.0075 Gy/d；苯(B)的浓度B1=(182±33) mg/m3和B2=(40±15) mg/m3；甲苯(C)的浓度C1=(407±68) mg/m3和C2＝(90±29) mg/m3；一氧化碳(D)的浓度D1=(278±8) mg/m3和D2＝(93±4) mg/m3。照射的累计γ射线剂量：高组为1.5 Gy，低组为0.3 Gy。
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3.指标和方法：主要包括外周血淋巴细胞染色体畸变、微核及SCE，骨髓细胞染色体畸变和性腺等。淋巴细胞的培养、制片和分析参照本实验室常规[7]方法。每只动物分析的细胞数：对染色体为200个；对SCE为30个。微核检测法用Fenech等[8]建立的胞质阻断法加以改良，每个血样计数500个双核细胞，微核小于主核1/3，呈圆形或椭圆形，染色与主核一致或略淡，与主核分离或相切，不计重叠与相加核。在性腺指标中，睾丸重量指数是动物处死后取出的两侧睾丸重量与处死前体重的百分比。精子计数采用副睾尾检查方法[9]。畸形精子率的检查是在载玻片上加一滴生理盐水从副睾尾的切面挤出少量精液与生理盐水混匀，推成薄片，干后用甲醇固定，HE染色，从每只动物1 000个精子中计数出头部畸形的比率。
试验中同时作了外周血象和病理的检验，其数据及有关其它实验条件等见文献[10，11]。
结 果
, 百拇医药
结果见表1～表4。各因素及其交互作用对有关指标贡献的显著性用多因素方差分析法进行了检验。其结果见表2、4、6。
表1 外周血淋巴细胞染色体畸变、微核与SCE的产率 组别
剂 量 水 平
染色体畸变(%)
微核(‰)
微核细胞
(‰)
SCEs/C
A
B
C
, http://www.100md.com
D
双+环
无着丝粒
畸变细胞
总畸变
实验组
1
1
1
1
1
1.80
1.70
3.50
, http://www.100md.com
3.60
25.1
21.4
4.35
2
1
1
2
2
1.30
1.30
2.55
2.60
, http://www.100md.com
22.2
19.6
4.22
3
1
2
1
2
1.05
1.40
2.45
2.45
19.2
, http://www.100md.com
17.6
4.05
4
1
2
2
1
0.55
1.95
2.35
2.35
17.8
15.8
, 百拇医药
3.98
5
2
1
1
2
0.40
1.05
1.45
1.75
9.2
8.6
4.20
, 百拇医药 6
2
1
2
1
0.15
0.70
0.85
0.95
7.8
7.0
3.88
7
2
, 百拇医药
2
1
1
0.22
0.44
0.60
0.60
7.2
6.8
3.82
8
2
2
, 百拇医药 2
2
0.05
0.80
0.85
1.05
5.8
5.8
3.76
对照组
0.00
0.30
0.30
, 百拇医药
0.40
3.0
3.0
3.59
注：SCEs/C：每个细胞的姐妹染色单体互换；总畸变包括单体断片
表2 两种水平之间淋巴细胞染色体畸变、微核与SCE的差值
指标
差值
A
B
A×B
C
, http://www.100md.com
A×C
B×C
D
双+环
0.97#
0.45#
0.31#
0.35#
0.15
0.02
-0.02
无着丝粒
, 百拇医药
0.84#
0.04
-0.22#
-0.04
-0.04
0.42#
0.06
畸变细胞
1.73#
0.51#
0.12
, 百拇医药 0.36#
0.16*
0.41#
0.01
总畸变
1.65#
0.60#
0.10
0.38#
0.17
0.52#
, 百拇医药
-0.07
微核(‰)
13.58#
5.58#
1.58#
1.78#
0.38
0.38
0.28
微核细胞率(‰)
11.55#
, 百拇医药
2.65#
1.15*
1.55#
0.15
0.15
-0.15
SCEs/C
0.24#
0.26#
0.01
0.15#
, 百拇医药
0.05
0.08
-0.05
注：P<0.05;＃P<0.01 1.外周血淋巴细胞染色畸变、微核、SCE
由表1、2可以看出：(1)在本实验条件下不论高水平组还是低水平组，淋巴细胞染色体畸变、微核及SCE频率都高于对照组，且除SCE外差异都有非常显著性(P<0.01)；(2)当剂量水平变化时，γ辐射对诱发染色体畸变、微核和SCE差异有非常显著性(P<0.01)；除了无着丝粒外，苯及甲苯对其他指标也都有很显著的作用(P<0.01)；(3)γ辐射和苯对双+环、微核，有非常显著的交互作用(P<0.01)，γ辐射和甲苯对畸变细胞有明显的交互作用(P<0.05)，而苯和甲苯对诱发无着丝粒、畸变细胞有非常显著的交互作用(P<0.01)。但CO对于染色体畸变、微核和SCE均无明显作用，说明CO对诱发细胞遗传效应无明显影响。
, 百拇医药
2.骨髓细胞染色体畸变
表3 骨髓细胞染色体畸变的检测结果(%) 组别
剂量水平
双+环
无着丝粒
畸变
细胞
总畸变
A
B
C
D
实验组1
, 百拇医药
1
1
1
1
0.30
2.75
3.05
3.25
2
1
1
2
2
0.20
, 百拇医药
2.60
2.80
2.90
3
1
2
1
2
0.20
2.50
2.70
2.80
4
, 百拇医药 1
2
2
1
0.20
2.15
2.35
2.60
5
2
1
1
2
0.20
, 百拇医药
0.95
1.15
1.70
6
2
1
2
1
0.10
0.95
1.05
1.45
7
, http://www.100md.com 2
2
1
1
0.05
0.90
0.95
1.25
8
2
2
2
2
0.05
, 百拇医药
0.78
0.83
1.11
对照组?
0.00
0.35
0.35
0.60
表3的结果表明，8组试验的骨髓细胞染色体畸变均比对照组高(P<0.01)，说明4因素二水平各种组合均能明显地诱发骨髓细胞染色体畸变。γ射线、苯和甲苯高水平组的无着丝粒、畸变细胞及总畸变都明显地高于低水平组，表明这3种因素在本实验条件下对诱发兔骨髓细胞染色体畸变均有明显的贡献。
方差分析表明(表4)：γ辐射、苯和甲苯对诱发骨髓细胞染色体畸变有明显影响，但γ辐射和苯、γ辐射和甲苯、苯和甲苯均未见明显交互作用(P>0.05)。CO两种浓度水平间各指标差值均在误差范围内，差异无显著性(P>0.05)，说明CO对诱发骨髓细胞染色体畸变无明显作用。表4 两种水平之间骨髓细胞染色体畸变的效应差值 指标
, 百拇医药
差 值
A
B
A×B
C
A×C
B×C
D
双+环
0.13
0.08
-0.03
0.05
, 百拇医药
0.00
0.05
0.00
无着丝粒
1.61＃
0.23＃
0.12
0.16
0.10
-0.08
-0.02
畸变细胞
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1.73＃
0.31＃
0.10
0.21＃
0.10
-0.03
-0.02
总畸变
1.51＃
0.39＃
-0.01
, 百拇医药 0.24＃
0.04
0.07
0.01
注：P<0.05；#P<0.01 3.性腺指标
表5的结果表明，高水平实验组的精子数很显著的低于对照组，而所有实验组的畸形精子率则很显著的高于对照组(P<0.01)。显著性检验表明(表6)，γ辐射、苯、甲苯和CO 4种因素对性腺都能引起一些指标的明显变化，即使4个因素都是低水平条件的(8组)畸形精子率的增高与对照组相比，差异也非常显著(P<0.01)。γ辐射、甲苯和CO能引起睾丸重量指数降低、精子数减少和畸形精子率增高(P<0.01)，苯对睾丸重量指数也有显著影响(P<0.01)，但与其他3个因素反向。γ辐射和甲苯对睾丸重量指数的降低及畸形精子率的增加有显著的交互作用。特别应指出的是，CO对性腺的影响不可忽视。
, 百拇医药
表5 性腺指标的检测结果(±s) 组别
剂量水平
睾丸重量指数(%)
精子数
(×104/mg)
畸形精子率
(%)
A
B
C
D
实验组
, 百拇医药 1
1
1
1
1
0.11±0.04
2.61±3.30
13.14±3.90
2
1
1
2
2
, http://www.100md.com 0.17±0.02
6.89±3.16
6.69±0.76
3
1
2
1
2
0.11±0.02
2.10±2.80
10.57±2.56
4
1
, 百拇医药
2
2
1
0.13±0.03
3.45±1.67
8.01±1.37
5
2
1
1
2
0.18±0.03
6.36±1.96
, http://www.100md.com
5.43±0.61
6
2
1
2
1
0.16±0.02
7.16±3.99
5.37±0.68
7
2
2
1
, 百拇医药
1
0.12±0.04
2.45
6.29±0.82
8
2
2
2
2
0.16±0.04
11.89±9.14
5.32±2.51
, 百拇医药 对照组
0.14±0.03
7.73±4.62
3.73±1.13
注：*数据偶尔缺失，根据2～6组数据及方差分析法推出的大致值表6 性腺指标在两种水平之间的效应差值 指标
差 值
A
B
A×B
C
A×C
B×C
, 百拇医药
D
睾丸重量指数(%)
-0.03＃
0.03＃
-0.01
-0.03＃
-0.02＃
0.01
-0.02＃
精子数(×104/mg)
-3.25＃
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0.73
1.24
-3.92＃
1.10
1.38
-2.84＃
畸变精子
率(%)
4.00＃
0.11
0.52
2.51＃
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2.00＃
0.75
1.20＃
注：#P<0.01讨 论
1.根据文献[1]的定义，不同因素复合而使效应受影响的严重程度可通过观察交互作用的性质(拮抗、相加或协同)，也即计算相互作用因子(ω)来作评价。所谓相互作用因子，就是任何两种因素联合作用产生的效应增量与这两种因素分别单独作用各自产生的效应增量之和的比值。在表2、4、6中，按正交试验与方差检验方法已计算出各因素的水平差异及各因素间的交互作用的贡献，然而并不能根据这些数值计算出相互作用因子(ω)，否则，会得出错误的结果。这是由于表2、4、6中各因素及其交互作用的效应增量是代表在联合作用后产生的贡献，而并非由单独作用产生，这就给评价带来了困难。
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然而，对于4个单因素分别作用的效应增量虽然不能用前面的实验结果获得，但却可计算出4个单因素独立作用时产生的效应差值的总和Ed。如果用Ek表示表1、3和5中任一效应(指标)第k组的实验值(k=1,2,3～7)与第8组的效应值之差，则Ek就是4个或两个因素联合作用产生的效应增量，并可表示成如下形式：E1=EA+EB+EC+ED+EA×B+EA×C+EA×D+EB×C+EB×D+EC×D。这里，Ei(i=A、B、C、D)表示第i种因素独立作用产生的效应增量，而Ei×j(i,j=A、B、C、D；i≠j)表示两个不同因素i、j之间在水平变动时由交互作用产生的效应增量。同理，不难理解，E2=EA+EB+EA×B,E3=EA+EC+EA×C，等等。由此可求出
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同时4个因素联合作用的效应差就是E1，因此可求出该效应的ω＝E1/Ed。外周血淋巴细胞及性腺某些效应(指标)相互作用因子ω的数值为双+环：2.16，无着丝粒：1.58，畸变细胞：2.07，总畸变细胞：2.67，微核：1.31，SCEs/C：1.18，畸形精子率：5.97，精子数：0.55，睾丸重量指数：2.50。
根据文献[1]的定义，当ω>1时属于协同作用，ω<1时为拮抗，ω＝1时为相加。虽然文献的定义是针对两因素的，但实际上对评价多因素的复合作用也同样适用。由ω值可知，4个因素的联合作用除精子数是拮抗作用外，都为协同作用(对兔骨髓细胞染色体畸变的计算也得到同样的结论)。特别是对双+环、畸变细胞、总畸变及畸形精子率由交互作用的贡献甚至超过单因素作用之和的1～4倍。
2.以往在制定环境因素的标准或分析环境因素对健康的影响时，所提供的依据往往是某因素单独作用的研究资料，而不考虑其他因素的存在，即不考虑复合作用的影响。但对于存在多因素的复杂环境，这种处理可能会严重不足，甚至导致严重错误。本实验相互作用因子的数值提示了对多因素环境应重视复合作用的影响，并开展相应研究。
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3.特别应指出的是，在4个因素都是低水平的第8组实验中，3种气体的实验水平与标准规定的限值浓度[12]的关系是：如果按每天吸入气体的总量计算，CO相当于在限值标准下24 h吸入量的0.61倍，苯为0.96倍，甲苯为0.65倍，3种气体都末超过限值标准下的吸入总量。此外，根据以往的实验，当γ辐射单独慢性照射到总剂量为0.3 Gy时，各指标并没有显著的变化[13]。然而，第8组的各项指标却明显高于对照组，由此可见，即使苯、甲苯及CO的浓度在符合限值标准的低水平条件下，4个因素之间仍有明显的复合作用，这对于存在γ辐射、苯和甲苯的多因素环境内，制定这些因素的有关防护标准时是值得注意的。
4.本实验的结果表明，CO未见引起明显的细胞遗传效应，但却能非常显著地引起睾丸重量指数和精子数的减少以及畸形精子率的增高。至今尚未发现CO单独致畸的作用。据报道[14]，在高温与CO联合作用时能加强高温对睾丸的损害。本研究表明，CO在与γ辐射、苯和甲苯联合作用时，对性腺的影响具有明显的增强性协同作用。
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基金项目：国防科工委重点资助项目(9.2.6②)
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(收稿日期:1998-06-07), 百拇医药