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编号:10284802
大鼠浆细胞株来源的GM-CSF对受照射小鼠的疗效观察
http://www.100md.com 《第二军医大学学报》 2000年第3期
     作者:张霞 杨如俊 蔡建明 杨平 项莺松 张新

    单位:杨如俊(第二军医大学海军医学系放射医学教研室,上海 200433);蔡建明(第二军医大学海军医学系放射医学教研室,上海 200433);杨平(第二军医大学海军医学系放射医学教研室,上海 200433);项莺松(第二军医大学海军医学系放射医学教研室,上海 200433);张霞(长征医院妇产科);张新(山东省新泰市第一人民医院)

    关键词:粒细胞巨噬细胞集落刺激因子;辐射损伤

    第二军医大学学报000309 【摘要】 目的:观察造血生长因子对受照射小鼠辐射损伤的防治作用。方法: 用大鼠浆细胞株培养上清(RSP-CM)和小鼠成纤维细胞株培养上清(LP3-CM)来源的集落刺激因子,治疗受不同剂量60Co γ射线照射的ICR小鼠。观察小鼠30 d存活率、死亡动物平均存活日、保护系数及部分动物外周血白细胞计数。研究GM-CSF对受照射小鼠重建造血功能的疗效及量效、时效关系。结果:RSP-CM能显著提高受7.5 Gy照射小鼠的存活率,而LP3-CM则无效。照射剂量为8.0 Gy时,只有RSP-CM治疗组有效,预防组和防治组无效。照射剂量为8.5 Gy时,小鼠30 d内全部死亡,表明GM-CSF对大剂量照射小鼠疗效差,但从保护系数看,各实验组均有效,且存在量效、时效关系。结论:RSP-CM源性GM-CSF对受照小鼠的骨髓损伤有促进造血恢复的作用,且在一定程度上存在量效、时效关系,而LP3-CM源性M-CSF则无效。
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    【中图分类号】 R 818.052.2 【文献标识码】 A 【文章编号】 0258-879X(2000)03-0226-03

    The radioprotective effect of GM-CSF from RSP-CM on irradiated mice

    YANG Ru-Jun CAI Jian-Ming YANG Ping XIANG Ying-Song

    (Department of Radiation Medicine,Faculty of Navy Medicine,Second Military Medical University,Shanghai 200433,China)

    ZHANG Xia

    (Department of Gynecology,Changzheng Hospital Shanghai 200003)
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    ZHANG Xin

    (First People′s Hospital of Xintai, Shandong)

    【ABSTRACT】 Objective: To investigate the radioprotective effects of cytokines on the hematopioetic impairment in irradiated mice. Methods: Using RSP-CM and LP3-CM respectively originated GM-CSF and M-CSF to treat ICR mice. These mice received different doses of 60Co γ ray. The 30 days survival rate of mice, the mean survival days of dead mice were recorded; the peripheral white blood cells were counted. Results: RSP-CM could effectively raise 30 days survival rate of the mice received 7.5 Gy. However, LP3-CM had no obvious effect. Judging from the comparative survival ratio,only the RSP-CM cure group had effect on the 8.0 Gy inrradiated mice. 8.5 Gy irradiated mice were all dead in 30 days, this indicated that GM-CSF had weaker effect on higher dose irradiated mice. Conclusion: GM-CSF can stimulate the hematopoietic system of irradiated mice, and it has dose-effect and time-effect relations. M-CSF used only has no obvious effect.
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    【KEY WORDS】 granulocyte-macrophage colony-stimulating factor; radio-injury▲

    [Acad J Sec Mil Med Univ, 2000, 21(3): 226-228]

    利用造血细胞生长因子治疗急性辐射所致的骨髓损伤已有较多的研究,但有关由大鼠浆细胞株(RSP)培养上清液(CM)源性粒-巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)对放射损伤小鼠的防护作用目前国内外尚无报道。本实验应用RSP-CM,以受不同剂量照射小鼠为动物模型,着重研究了RSP-CM 源性GM-CSF防治急性放射损伤的效果。

    1 材料和方法

    1.1 细胞培养及活性测定 大鼠浆细胞株RSP-2P3及小鼠成纤维细胞株LP3均由日本放射医学综合研究所色田斡雄博士惠赠。细胞用IMDM培养液加5%马血清培养一定时间后,收集培养的上清液,合并后离心,去沉淀,低温保存备用。将上清液以不同稀释度(20%~2.5%)进行小鼠骨髓细胞粒-巨噬细胞集落形成单位(GM-CFU)的培养。集落经苏木精-伊红(H-E)染色镜检,确认RSP-CM中大部分为粒单系集落,LP3-CM中绝大部分为单核系集落(M-CFU)。即RSP-CM中富含GM-CSF,LP3-CM中富含M-CSF。测得RSP-CM的活性为2 217 U/ml,LP3-CM的活性为2 368 U/ml。
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    1.2 实验动物 ICR小鼠6~8周龄,体质量18~28 g,雌雄各半,购自本校实验动物中心。

    1.3 照射条件 60Co照射源,受照射小鼠装在弧形有机玻璃盒内,其中心点距地面1.1 m,距照射源1.5 m,剂量率为1.45~1.54 Gy/min,照射剂量7.5~8.5 Gy。

    1.4 GM-CSF,M-CSF对小鼠辐射损伤的防治作用观察 分为RSP-CM组、LP3-CM组及生理盐水对照组(每组各10只)。各组小鼠先全身接受照射,照射剂量7.5 Gy,于照前2 d至当天、照后1~3 d,每天腹腔注射一次RSP-CM,LP3-CM或生理盐水,每次0.5 ml。

    1.5 GM-CSF对小鼠辐射损伤的防治效果观察 照射剂量8.0 Gy。(1)RSP-CM分为防治组、预防组、治疗组及生理盐水对照组来观察存活率。预防组于照前2 d至当天,防治组于照前2 d至照后3 d,治疗组于照后1~3 d腹腔注射RSP-CM,方法及剂量同上。(2)RSP-CM分为预防组、治疗组、放射对照组及正常对照组(每组各5只)观察外周血白细胞变化,用药同前,治疗组用药14 d。照前及照后抽尾静脉血作白细胞(WBC)计数。
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    1.6 不同用药时间及剂量下GM-CSF对受照射小鼠的疗效观察 照射剂量8.5 Gy,据照射后用药时间不同分为短期(1~3 d)、中期(1~6 d)、长期(1~15 d)给药组。长期给药又据不同用药剂量分3组,每组10只,用药途径同前。

    1.7 观察指标 受照射小鼠30 d存活率;死亡动物平均活存天数(平活日);计算保护系数(k),即实验鼠平活日/对照鼠平活日。8.0 Gy照射小鼠,尾静脉取血用F-800微细胞计数仪作外周血WBC计数。

    1.8 统计学处理 计数资料用χ2检验。组间均数比较采用方差分析。

    2 结 果

    2.1 GM-CSF,M-CSF对小鼠辐射损伤的防治作用 全身照射7.5 Gy的小鼠,腹腔注射RSP-CM后30 d 存活率为100%(10/10 ),显著高于LP3-CM组及对照组30%(3/10)的存活率(P<0.05)。死亡动物平活日,LP3-CM组及对照组分别为(14.3±0.78) 及(12.3±0.68) d,两组间无显著差异(P>0.05)。RSP-CM组及LP3-CM组k值分别为1.704 5与1.079 5(一般认为k>1.25则有意义)。提示RSP-CM 源性GM-CSF对小鼠辐射损伤有明显防治效果,LP3-CM源性M-CSF则无效。
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    2.2 GM-CSF对小鼠辐射损伤的防治效果

    2.2.1 存活率 结果(表1)表明,RSP-CM治疗组小鼠30 d 存活率和平活日均显著高于预防组、防治组和对照组,从保护系数来看,也只有治疗组有效(k>1.25)。

    表1 GM-CSF对受照射小鼠的防护和治疗作用

    Tab 1 Protecting and curing effect of GM-CSF

    on irradiated mice(n=10) Group

    30 d SR(%)

    AD(±s,t/d)
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    k

    Control

    30**

    10.0±1.91*

    RSP-CM

    Prevention and cure

    40**

    8.0±1.15*

    1.050 0

    Prevention

    30**
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    10.1±1.64*

    1.006 2

    Cure

    80

    14.5±1.50

    1.631 2

    *P<0.05,**P<0.01 vs RSP-CM cure group;AD:Average survival days of dead mice

    2.2.2 外周血WBC变化 由图1可见,3组接受照射的实验小鼠照后0~4 d 外周血WBC数均急剧下降;RSP-CM预防组和单纯照射组小鼠照后第6天WBC总数降至最低,而此时RSP-CM治疗组WBC数已开始回升;至照后18 d各实验组均明显回升,接近正常水平。治疗组与预防组比较,外周血WBC数下降得慢,回升得快,提示GM-CSF在照射早期对外周血WBC下降有防护作用,恢复期有促进作用。
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    图1 受照小鼠外周血白细胞总数变化曲线

    Fig 1 Changes of peripheral blood WBC

    in irradiated mice

    ○:Irradiated control; ●:RSP prevention;

    △:Normal control; ▲:RSP cure

    2.3 不同用药时间及剂量下GM-CSF对受照小鼠的疗效

    2.3.1 不同用药时间 全身照射剂量为8.5 Gy的ICR小鼠于30 d内全部死亡。短、中、长期治疗组小鼠平活日分别为(9.5±0.64),(13.0±0.63),(14.7±1.19) d,均较对照组[(8.3±0.73) d] 显著延长(P<0.05);各实验组间两两比较,差别也有显著性意义(P<0.05,P<0.01)。从保护系数(分别为1.319 4,1.413 0,1.386 8)来看,各实验组也均有效。说明RSP-CM源性GM-CSF疗效随用药时间延长,效果显著。
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    2.3.2 不同用药剂量 RSP-CM用药15 d。大(0.5 ml)、中(0.3 ml)、小(0.1 ml)剂量组动物30 d内全部死亡,平活日分别为(14.7±1.19),(13.5±0.78),(12.5±0.96)d,均显著高于对照组[(10.6±0.70)d,P<0.01,P<0.05] ,各剂量组间两两比较,差别也有显著性意义(P<0.05)。保护系数只有大、中剂量组有效(分别为1.386 8,1.273 6),小剂量组仅为1.179 2。说明RSP-CM源性GM-CSF随用量增大,效果越显著。

    3 讨 论

    3.1 GM-CSF抗小鼠的辐射损伤剂量范围 本实验结果表明,RSP-CM源性GM-CSF与LP3-CM源性M-CSF对造血系辐射损伤的防护作用存在明显差别。受照剂量为7.5 Gy的小鼠,用GM-CSF防治,全部活存,而M-CSF则无效。受照剂量为8.0 Gy时,用RSP-CM源性GM-CSF防治和预防的结果,与对照组比较未显示疗效,而治疗组则有效;外周血WBC数变化也显示治疗组WBC在下降与回升方面均优于对照组及预防组。提示GM-CSF对受照小鼠的造血功能在照射早期有防护作用,恢复期有促进作用。经8.5 Gy照射的小鼠,用GM-CSF治疗,均未能提高存活率,仅延长存活时间,表明GM-CSF对大剂量照射小鼠疗效相对较差,但延长用药时间或加大用药剂量可延长存活时间,表明二者间可能存在一定的量效、时效关系。
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    3.2 GM-CSF对辐射损伤的作用机制 GM-CSF是一种由机体多种细胞合成或分泌的小分子多肽,在体内含量少,但具有多种功能。它可通过与靶细胞表面少量高亲和力的特异性受体结合而发挥作用。造血型急性放射病主要是造血功能障碍,障碍程度与受照剂量有关,当照射剂量较低时,残存的造血干、祖细胞较多,靶细胞表面的细胞因子受体破坏少,因而只要给予一定的造血生长因子,就能促进造血功能的恢复。当剂量增加到一定程度时,残留的造血干、祖细胞已不足于自身重建造血,再用造血生长因子也无济于事。预防用药不如治疗用药的可能原因,是预防用药促使照前造血细胞增殖活跃,大量祖细胞从G0转入G1期,较多的放射敏感细胞在照射时被杀伤,不利于造血的恢复。 由于预防用药不如治疗用药,另一方面造血生长因子在体内的生物半衰期较短,故如何在造血重建之前设法维持其在体内的浓度,是发挥其作用的关键,有待进一步探讨。

    目前妇科恶性肿瘤的治疗,除了传统的手术方法外,放疗和化疗日益受到重视。但放、化疗的最严重副作用之一是骨髓抑制,导致全血细胞减少或粒细胞、血小板严重降低,从而引发不易控制的感染或出血。而输注粒细胞或血小板同样有严重的副作用发生。利用造血生长因子治疗急性放射所导致的骨髓损伤副作用小,目前研究较多。Neta等[1~3]研究发现,IL-1,TNFα具有辐射防护作用,而IFNγ和CSF,IL-3可明显提高经致死剂量照射小鼠的存活率,对受照射小鼠的造血系统具有防护作用[4,5]。动物实验证明重组M-CSF和GM-CSF不仅能刺激正常机体的造血活动,而且能加速受照射动物造血功能的重建[6,7]。受致死剂量或亚致死剂量60Co γ射线照射的小鼠造血系统的损伤与临床卵巢癌化、放疗对造血系的损伤有相类似的病理过程。本实验利用这一动物模型,着重研究了RSP-CM 源性GM-CSF对受照小鼠造血系统损伤的防治作用,为卵巢癌等多种恶性肿瘤放、化疗后的造血支持治疗提供了实验依据。■
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    基金项目:国家自然科学基金资助项目(39600077)

    作者简介:张霞(1974-),女(汉族),硕士生

    【参 考 文 献】

    [1] Neta R,Oppenheim JJ,Wang JM, et al. Synergy of IL-1 and stem cell factor in radioprotective of mice is associated with IL-1 up-regulation of mRNA and protein expression for c-kit on bone marrow cells[J]. J Immunol,1994,153(4):1536-1543.

    [2] Vovrovo J. Role of IL-1 and TNF in the ribomunyl-induced radio-protection[J]. Folia Biol Prah,1995,41(1):23-30.
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    [3] Baier JE,Neumann HA,Moeller T, et al.Radiation protective through cytokine release by n-acetylcysteine[J]. Strahlenther Onkol,1996, 172(2):91-98.

    [4] Wu DD,Bosch B,Keating A, et al.Hematopoitic cytokines enhance survival of SCID mice undergoing high dose irradiation[J]. Exp Hematol,1994,22(2):202-207.

    [5] Hudak S, Leach MW,XU Y, et al.Radioprotective effects of flk-2/flk-3 ligand[J]. Exp Hematol, 1998,26(6):515-522.
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    [6] Kadar E,Sureda A,Mangues MA, et al.Serum levels of G-CSF, IL-3, IL-6 and GM-CSF after a single introperitoneal dose of rhG-CSF in lethally irradiated B6D2F1 mice[J]. Acta Haematol, 1997,98(3):119-124.

    [7] Kyoizumi S,Mccune JM,Namikawa R.Direct evaluation of radiation damage in human hematopoitic progenitor cells in vivo[J].Radiat Res,1994, 137(1):76-83.

    【收稿日期】 1999-10-16

    【修回日期】 2000-01-18, 百拇医药