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编号:10267359
医用诊断X射线工作者GPA基因突变频率与累积受照剂量关系的研究
http://www.100md.com 《中华放射医学与防护杂志》 2000年第4期
     作者:王继先 于文儒 李本孝 樊体强 李征 高智伟 陈振军 赵永成

    单位: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

    关键词:医用诊断X射线工作者;GPA基因突变检测;生物剂量计

    中华放射医学与防护杂志000423 【摘要】 目的 探讨GPA基因突变频率检测作为累积受照生物剂量计的可行性。方法 用改进的GPA基因位点突变检测技术,分析了55名不同时期开始X射线工作者和50名非放射科医务工作者外周血红细胞GPA基因突变变异体频率与开始工作时期、工龄和累积受照剂量间的关系。结果 医用X射线工作者的GPA基因突变频率明显高于对照;突变率明显增高是发生在1970年前开始X射线工作者,这与肿瘤流行病学调查所见恶性肿瘤危险明显增高发生在1970年前开始X射线工作者相一致;X射线工作者的GPA基因突变频率随累积剂量而增高,剂量-效应关系N突变优于NN突变。结论 用GPA基因突变检测作为生物剂量计,还有许多问题需要解决,如:个体差异、特异性及剂量-效应刻度曲线等。
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    Relationship between mutation frequency of GPA locus and cumulative dose among medical diagnostic X-ray workers

    WANG Jixian, YU Wenru,LI Benxiao,et al.

    (Institute of Radiation Medicine,Chinese Academy of Medical Sciences and Peking Union Medical College,Tianjin 300192,China)

    【Abstract】 Objective To explore the feasibility of using GPA locus mutation assay as a biodosimeter for occupational exposure to ionizing radiation. Methods An improved technique of GPA locus mutation assay was used in the study.The frequencies of mutant RBC in peripheral blood of 55 medical X-ray workers and 50 controls employed in different calendar-year periods were detected.The relationship between mutation frequencies (MFs) and period of entry,working years and cumulative doses were analyzed. Results The MFs were significantly elevated among X-ray workers employed before 1970.This finding is similar to the result of cancer epidemiological study among medical X-ray workers,in which the cancer risk was significantly increased only X-ray workers employed before 1970.The MFs of GPA increased with increasing cumulative dose.The dose-effect relationship of N MF with cumulative dose was closer than that of NN MF. Conclusion There are many problems to be solved for using GPA MF assay as a biodosimeter such as individual variation,specificity and calibration curve of dose-effect relationship.
, 百拇医药
    【Key words】 Medical diagnostic X-ray workers; GPA focus mutation assay; Biodosimeter

    血型糖蛋白A(Glycophorin A,GPA)是分布于人类红细胞(RBC)表面的血型糖蛋白。GPA分子有GPA-M 和GPA-N两种形式。在致突变物质作用下,人骨髓干细胞MN基因发生突变,M基因变为N基因或M基因不表达,N基因变为M基因或N基因不表达。这样,在杂合体MN个体中就会出现NN、N、MM、Mφ4种变异体RBC。随着接受致突物质剂量的增加,骨髓干细胞MN基因突变频率增加,外周血RBC 4种变异体频率也相应增加。又因GPA基因突变无明显的选择优势,发生在骨髓干细胞池中的这些突变体会通过遗传机制长期保存,这样外周血RBC的GPA变异体频率可反映体内干细胞基因突变的积累情况和个体受到致突物质的剂量[1]

    本文作者用改进的GPA基因突变检测技术检测了医用诊断X射线工作者的外周血RBC的GPA基因突变变异体频率,研究其与参加工作时期、工龄及累积受照射剂量间的关系,探讨GPA基因突变检测作为累积照射生物剂量计的可行性。
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    对象和方法

    1.对象为“中国医用诊断X射线工作者辐射流行病学调查”群体中的不同时期开始放射工作的X射线工作者55名,对照为医院的非放射医务工作者50名。

    2.方法:应用单克隆抗体荧光标记技术,标记外周血RBC,使不同的变异体RBC标记上不同荧光,然后用流式细胞仪进行检测。本文用BR6 1W1简化法[2],仅检测N和NN突变。

    3.统计学处理:t检验和等级相关检验。

    结 果

    1.医用诊断X射线工作者的GPA的平均突变频率明显的大于对照医务工作者(表1)。

    2.GPA基因突变频率与开始放射工作时期的关系
, 百拇医药
    从表2可见,1970年前开始X射线工作的人员的GPA N和NN突变频率明显大于同时期的对照医务工作者。但1970年后开始放射工作的人员的GPA基因突变频率与对照组差异无显著性。X射线工作者则是开始工作时期越早GPA基因突变频率越高,特别是N,等级相关分析P=0.05,接近有统计学意义,NN突变频率与参加工作的时间相关性较差,P=0.231。对照组GPA N、NN基因突变频率均与开始工作时期无相关性。

    表1 医用诊断X射线工作者与对照医务人员

    GPA基因突变频率 组别

    例数

    N(×10-6)

    NN(×10-6)

    对照医务人员
, 百拇医药
    50

    11.1±10.2

    11.5±10.5

    X射线工作者

    55

    38.3±59.5*

    19.7±24.3*

    注:t检验;X射线工作者与对照医务人员比,*P<0.01表2 X射线工作者与对照医务工作者GPA基因突变频率(×10-6)与开始工作时期的关系 开始工

    作时期

    对照医务工作者
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    X射线工作者

    P1

    例数

    N

    NN

    例数

    N

    NN

    N

    NN

    ~1959

    10

    13.9±11.9
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    10.0±8.6

    18

    62.2±92.7

    28.6±31.1

    0.04

    0.03

    1960~1969

    12

    10.3±9.5

    7.2±5.1

    26

    29.0±31.9
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    16.4±21.9

    0.01

    0.05

    1970~

    28

    10.4±12.1

    13.9±10.1

    11

    20.9±19.4

    13.2±11.6

    0.11

    0.87

, http://www.100md.com     P2

    0.63

    0.16

    0.05

    0.23

    注:1.X射线工作者与同期对照医务工作者GPA基因突变频率差异的t检验;2.不同时期间GPA基因突变频率差异的等级相关检验

    3.X射线工作者GPA基因突变频率与放射工龄的关系

    由表3可见X射线工作者的GPA N基因突变频率随放射工龄的增加而增加,等级相关分析P=0.06,接近有统计学意义,但NN突变频率似乎与工龄无相关性,特别是工龄小于30年的两组。表3 X射线工作者GPA基因突变频率与放射工龄的关系 工龄(年)
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    例数

    N(×10-6)

    NN(×10-6)

    <20

    9

    18.6±18.5

    14.3±12.1

    20~29

    21

    25.5±30.1

    12.0±17.9

    30~
, 百拇医药
    25

    56.1±80.5

    28.2±29.6

    P

    0.06

    0.24

    注:采用等级相关检验 4.X射线工作者GPA基因突变频率与累积受照剂量的关系

    由表4可见,医用X射线工作者的GPA N基因突变频率随着累积受照剂量的增加而增加,3个剂量组间等级相关分析P=0.0001。但NN突变频率在高剂量组(大于50 cGy)组有所增加,但3个剂量组间等级相关分析P=0.61,没有明显的剂量-效应关系。

    表4 X射线工作者的GPA基因突变与累积受照剂量的关系 累积剂量(cGy)
, 百拇医药
    例数

    N(×10-6)

    NN(×10-6)

    <20

    21

    28.9±32.5

    18.1±21.4

    20~49

    19

    34.6±31.1

    17.1±16.3

    50~
, http://www.100md.com
    15

    56.0±102.1

    25.3±35.2

    P

    0.0001

    0.61

    注:数据处理采用等级相关检验

    由X射线工作者的GPA基因突变频率与累积受照剂量间的回归分析,得出了N和NN突变频率的回归方程和回归曲线(图1、图2):

    YN=10.6×10-6+0.6×10-6D n=55 r=0.508

, 百拇医药     P<0.0001

    YNN=12.9×10-6+0.2×10-6D n=55 r=0.308

    P<0.022

    式中D为累积受照剂量(cGy)。

    可见N突变频率与累积受照剂量的关系明显优于NN突变。

    图1 GPA N变异频率与累积受照射剂量的关系

    图2 GPA NN突变频率与累积受照射剂量的关系
, 百拇医药
    5.X射线工作者GPA基因突变频率与恶性肿瘤危险间的关系

    X射线工作者的GPA基因突变频率与开始放射工作时期的关系和由流行病学队列调查所得到的恶性肿瘤相对危险与开始放射工作时期的关系[3]比较列入表5。

    表5 X射线工作者的GPA基因突变频率、恶性肿瘤发病率与

    开始放射工作时期的关系 开始X射线

    工作时期

    GPA基因突变频率OR

    恶性肿瘤

    RR

    N

, 百拇医药     NN

    ~1959

    4.47*

    2.86*

    1.2*

    1960~1969

    2.82*

    2.28*

    1.4*

    1970~

    2.01
, 百拇医药
    0.95

    0.9

    注:OR:X射线工作者的GPA基因突变频率与对照组GPA基因突变频率的比值;RR:X射线工作者恶性肿瘤标化发病率与对照组恶性肿瘤发病率的比值;t检验*P<0.05 由表5可见,两者的分布规律基本一致,1970年前开始放射工作者的GPA基因突变频率和恶性肿瘤的发病率都显著的高于相应对照组,但1970年后开始X射线工作的两者均未见明显增高。似乎GPA基因突变频率和肿瘤发生率间有着一定的联系。

    讨 论

    自1986年Langlois等[4]建立GPA基因突变检测技术以后,立即用于日本原爆幸存者的检测,结果表明,虽然检测是在原爆后42年,但仍然有良好的剂量-效应关系[5],GPA基因突变似可作为早先受照射的生物剂量计。以后又被巴西戈亚尼亚铯源事故[6]和前苏联切尔诺贝利核电站事故[7]的GPA基因突变检测研究所证明。而我们的研究则证明在职业照射这样的慢性小剂量照射情况下GPA基因突变可随剂量的累积而在体内累积,故GPA基因突变检测有可能作为累积照射的生物剂量计。但是我们也注意到GPA基因突变频率的组内标准差较大,即个体的差异较大。追其原因可能与①该指标并非对电离辐射特异,任何能致骨髓干细胞基因突变的致突因素均可导致GPA基因突变频率的增加,因此该指标的干扰因素多,增加了个体差异;②基因突变是在DNA损伤基础上发生的,突变频率一方面取决于电离辐射剂量所决定的DNA损伤程度,另一方面取决于与辐射敏感性有关的DNA修复能力,个体DNA修复能力的差异是该指标个体差异的又一原因。由于GPA基因突变是发生在骨髓的干细胞,目前技术上尚难以给出GPA基因突变的剂量刻度曲线,不能对其他因素影响和DNA修复能力差异进行校正,故GPA基因突变分析用作个人生物剂量计,目前看来尚不成熟,还需做大量的工作。
, 百拇医药
    GPA基因虽不是肿瘤相关基因(TAG),但它的突变累积可作为机体体细胞干细胞突变累积的代表,间接反映机体在内外环境因素作用下产生TAG突变积累。因为体细胞基因突变是肿瘤发生的基础,故设想GPA突变检测可预估机体的患癌风险[8,9]。这似乎可以解释日本原爆幸存者GPA基因突变频率与肿瘤发病规律分布的一致性和本文所看到的医用X射线工作者的GPA基因突变频率与肿瘤危险的时期分布的一致性。当然,GPA基因突变检测用于癌患风险预测的可行性,还有待更进一步研究取得直接的证据。

    基金项目:国家自然科学基金资助项目(39470228)

    参考文献

    1,陈振军,王继先.体细胞基因突变检测.王继先,主编.放射生物剂量学.北京:原子能出版社,1997.109-122.

    2, 于文儒,陈振军,樊体强,等.简易血型糖蛋白A基因位点突变检测方法的建立.中国学术期刊文摘(科技快报),1997,4:491.
, 百拇医药
    3, 王继先.生物剂量技术在放射流行病学中的应用.国外医学放射医学核医学分册,1997,5/6:225-229.

    4, Lanlgois RG,Bigbee WL,Kyoizami S,et al.Measurements of the frequency of human erythrocytes with gene expression loss phenotypes at the glycophorin A locus.Human Genetics,1986,74:353-362.

    5, Lanlgois RG,Bigbee S,Kyoizami N,et al.Evidence for increased somatic cell mutation at the glycophorin A locus in atomic bomb survivors.Science,1987,236:445-448.
, 百拇医药
    6, Stranme T,Langlois RG,Lucas J,et al.Novel biodosimetry methods applied to victims of the Goiania accident.Health Phys,1991,64:71-76.

    7, Jensen RH,Bigbee WL,Langlois RG,et al.Somatic cell genotoxicity at the glycophorin A locus in humans.In:New horizono in biological dosimetry.New York:Wiley-Liss Inc,1991.329-339.

    8, Akiyama M,Uneki S,Kusnnoki Y,et al.Somatic -cell mutation as a possible predictor of cancer risk.Health Phys,1995,68:643-649.

    9, Kyoizumi S,Akiyama M,Cologne JB,et al.Somatic cell mutations at the glycophorin A locus in erythrocytes of atomic bomb survivors:implication for radiation carcinogenesis.Radiat Res,1996,146:43-52.

    (收稿日期:1999-09-18), 百拇医药