中华放射医学与防护杂志  2016, Vol. 36 Issue (4): 264-267   PDF    
18F-FDG-PET/CT长期照射对兔免疫指标的影响
张巍1, 罗毅2, 李洁清3, 柳怡1     
1. 250014 济南, 山东省疾病预防控制中心辐射防护安全所;
2. 250014 济南, 山东省千佛山医院放射科;
3. 250062 济南, 山东省医学科学院放射医学研究所
[摘要]    目的 探讨18F-氟代葡萄糖正电子发射断层扫描术计算机层析成像(18F-FDG-PET/CT)长期反复扫描对动物免疫系统的影响。方法 取成年大耳白兔,分为健康对照组和实验组。实验组以18F-FDG-PET/CT每天连续照射3个月,期间分别于第1、2和3个月,对兔免疫系统包括白细胞总数、胸腺系数与脾脏指数、巨噬细胞吞噬功能、血清 IgG、IgM、IgA 含量、血浆TNF-α和IL-1β水平分别进行测定。结果 18F-FDG-PET/CT长期照射条件下,实验组与健康对照组比较,白细胞总数增加,而脾脏和胸腺指数下降(t=3.144~72.903,P<0.05);照射1个月后巨噬细胞吞噬百分率、照射2~3个月后的吞噬指数与吞噬百分率与健康对照组比较出现下降(t=2.719~11.859,P<0.05);免疫T细胞CD4+和CD8+分别在照射2个和1个月后出现升高和降低(t=6.433~29.877,P<0.05);血清免疫球蛋白含量在长期照射后出现不同程度的下降(t=2.720~28.775,P<0.05),血清TNF-α、IL-1β蛋白表达亦与健康对照组存在明显差异。结论 18F-FDG-PET/CT对健康成年雄性日本大耳白兔长期照射对动物的免疫系统有一定的影响,在临床应用上应该注意其对人体的辐射效应。
[关键词]     18F-FDG-PET/CT    长期照射    免疫系统    
Effects of long term exposure of 18F-FDG-PET/CT on rabbit immune system
Zhang Wei1, Luo Yi2, Li Jieqing3, Liu Yi1     
1. Institute of Radiological Protection and Safety, Shandong Center for Disease Control and Prevention, Shandong Center for Disease Control and Prevention, Jinan 250014, China;
2. Department of Radiology, Qianfoshan Hospital of Shandong Province, Jinan 2500014, China;
3. Institute of Radiation Medicine, Shandong Academy of Medical Sciences, Jinan 250062, China
Corresponding author: Liu Yi,Email:lyyl0414@163.com
[Abstract]    Objective To investigate the effects of long term exposure of 18F-FDG-PET/CT X-rays on rabbit immune system. Methods The rabbits were irradiated with 18F-FDG-PET/CT every day and this irradiation treatment continued for 3 months. At each month, the total number of white blood cells, thymus index and spleen index, phagocytic index, immune globulins, TNF-α and IL-1 in peripheral blood and serum were detected. Results After long-term 18F-FDG-PET/CT irradiation, the total number of white blood cells increased, the thymus and spleen index decreased (t=3.144-72.903, P<0.05), the phagocytic index and phagocytic percentage decreased after 1 or 2 months(t=2.719-11.859, P<0.05), and the number of immune cells marked with CD4+ increased but CD8+ decreased(t=6.433-29.877, P<0.05). In addition, the level of immune globulin in the serum decreased, but the expressions of TNF-α and IL-1β increased (t=2.720-28.775, P<0.05). Conclusions 18F-FDG-PET/CT has some damage effects on the immune system of male Japanese big ear rabbit, suggesting that the negative effects of PET-CT should be paid close attention to during clinical application.
[Key words]     18F-FDG-PET/CT    Long-term irradiation    Immune system    

18F-氟代葡萄糖正电子发射断层扫描计算机层析成像(X射线)技术(18F-FDG-PET/CT)是一种先进的分子成像诊断技术,通过先进的分子、功能、代谢成像与经典的解剖、形态、密度显示相互结合,可以无创、定量、动态地对受检者体内经正电子标记的放射性药物进行监测,从分子水平对活体内生理和生化的改变进行早期诊断。目前,这一技术主要用于早期发现肿瘤、鉴别肿瘤良恶性、寻找原发灶、更全面了解全身恶性肿瘤患者病变情况及疗效评估和复发监测等。此外,越来越多的研究表明,其亦可用于其他非肿瘤性疾病的早期发现[1, 2]。有研究认为,PET/CT受检者所受剂量不高,检查安全,不良反应轻[3, 4]。本研究以日本大耳白兔为研究对象,观察其经长期18F-FDG-PET/CT检查后机体部分免疫指标的变化。

材料与方法

1.实验动物:健康雄性成年日本大耳白兔,购自济南西岭角养殖繁育中心,许可证号SCXK(鲁)2010-0005,体重2.0~2.5 kg/只,饲养温度25℃,湿度60%~70%。实验经所在单位动物伦理委员会批准。

2.仪器与试剂:PET-CT机(Minitrace,美国GE公司),CRS-3I水箱(美国MED-TEC公司),Discovery-LS PI-T/CT(美国GE公司),7180型全自动生化检测仪(日本日立公司)。CD4+抗体、CD8+抗体、肿瘤坏死因子α(TNF-α)抗体、白介素1β(IL-1β)均购自美国BD Pharmingen公司。18F-FDG、磷酸盐缓冲液(PBS)本院自行生产配置。

3.动物分组及处理:将白兔按随机数字表法分为健康对照组和实验组,每组各18只。实验组动物禁食6 h后静脉留置针注射18F-FDG示踪剂(222 MBq),动物随后在安静、暗光条件下休息40 min后行全身18F-FDG-PET/CT显像。实验组动物每天进行1次CT扫描,每周连续进行5 d,共照射3个月。分别于第1、2和3个月末取动物组织检测,每次6只,健康对照组未给予照射。各项实验重复3次。

4.白细胞数测定:用微吸管取动物耳静脉血液加入有1%HCl的干净PE管中,使溶液混匀,破碎红细胞。微吸管每吸完1个血样后,分别用水、乙醚试剂、纯乙醇试剂依次清洗。准备干净的血细胞计数板和盖玻片,用干净吸管吸取溶液,轻轻在侧面滴加,之后显微镜下计数白细胞数。

5.动物胸腺与脾脏指数测定:动物取血后颈椎脱臼处死,取脾脏、胸腺,分析天平称胸腺、脾脏质量。通过以下公式计算脏器指数:

6.腹腔巨噬细胞吞噬功能测定:将鸡红细胞注入兔腹腔,待巨噬细胞吞噬鸡红细胞后4 h,取动物腹腔液涂片,自然干燥,经染色后在油镜下观察巨噬细胞吞噬鸡红细胞的情况,计算吞噬指数与吞噬百分率,以此评价吞噬细胞的吞噬功能。

7.外周血免疫T细胞亚群的检测:取动物外周血约500 μl置于肝素抗凝的EP管中,依据外周血WBC计数,按照抗体所需标准量分别加入CD4+抗体、CD8+抗体各0.625 μl,常温避光孵育30 min,按比例加入红细胞裂解液,振荡混匀,常温避光,孵育15 min,溶血。加PBS终止,离心半径10 cm,3 000 r/min,离心8 min,弃上清,用250 μl PBS重悬细胞,加入150 μl 4%多聚甲醛混匀后用流式细胞仪进行分析,检测CD4+、CD8+T细胞数量,计算CD4+/CD8+比值。

8.动物血清IgG、IgA、IgM含量测定:动物股动脉取血0.5 ml,离心半径10 cm,4 000 r/min,离心10 min,取血清,自动生化仪上用免疫比浊法分别测定IgG、IgA、IgM含量。

9.动物血浆TNF-α、IL-1β水平测定:收集兔血浆,应用免疫印迹试验裂解细胞,将分离的蛋白条带通过湿法转至PVDF膜上,分别加入第一抗体TNF-α和IL-1β,经孵育、洗涤、显色、显影、定影步骤后检测TNF-α、IL-1β蛋白表达。

10.统计学处理:数据以x± s 形式表示。使用SPSS 13.0软件进行分析。Bonferroni Test进行多个样本间的两两比较。P<0.05为差异有统计学意义。

结 果

1.辐射对兔白细胞数、脾脏和胸腺指数的影响:结果见表 1。由表 1可知,与正常对照组比较,连续辐射2个月至3个月后兔白细胞总数出现增加,而脾脏和胸腺指数却出现下降,且显示出一定的量效关系,差异有统计学意义(t=3.144~72.903,P<0.05)。

表 1 辐射对兔白细胞总数、脾脏和胸腺指数的影响 Table 1 Effects of radiation on the total number of cells, spleen and thymus index

2.辐射对兔巨噬细胞吞噬功能的影响:结果见表 2。由表 2可知,照射1个月后巨噬细胞吞噬百分率、照射2和3个月后的吞噬指数与吞噬百分率与正常对照组比较均出现下降,差异有统计学意义(t=2.719~11.859,P<0.05)。

表 2 辐射对兔巨噬细胞吞噬功能的影响 Table 2 Effects of radiation on phagocytic function of rabbit macrophage

3.辐射对T细胞亚群的影响:结果见表 3。由表 3可知,与正常对照组比较,辐射后,兔CD4+(2~3个月)出现明显升高,而CD8+(1~3个月)出现降低,导致CD4+/CD8+比值明显增加,差异有统计学意义(t=6.433~29.877,P<0.05)。

表 3 辐射对兔外周血T细胞亚群及其比值的影响 Table 3 Effects of radiation on T-lymphocyte subsets and their ratio in peripheral blood of rabbits

4.辐射对兔血清IgG、IgM、IgA含量的影响:结果见表 4。由表 4可知,辐射后动物血清中IgG含量随照射时间增加而下降,呈现量效关系,不同实验组间差异有统计学意义(t=4.577~28.775,P<0.05)。IgA含量在照射两个月后出现明显降低(t=2.720~28.775,P<0.05)。IgM含量在照射2个月和3个月组间差异不明显。

表 4 辐射对兔血清 IgG、IgM、IgA 含量的影响 Table 4 Effects of radiation on the content of IgG, IgA and IgM in rabbit serum

5.辐射对兔血清TNF-α,IL-1蛋白表达的影响:结果见图 1。实验组的表达较与正常对照组比较,在照射1~3个月后兔血清TNF-α,IL-1表达量明显增加。

注:1.实验组照射3个月;2.实验组照射2个月; 3.实验组照射1个月;4.健康对照组 图 1 辐射对兔血清TNF-α,IL-1蛋白表达的影响 Figure 1 Effect of irradiation on the expressions of TNF- alpha and IL-1 in rabbit serum
讨 论

机体免疫器官由骨髓、胸腺、脾脏、淋巴结、淋巴样组织等组成,免疫器官既是免疫细胞发生、分化、成熟的场所,也是免疫反应进行的地点[5]。免疫器官的脏器指数是衡量机体免疫功能的初步指标,脏器指数的异常,可旁证组织学病理改变,胸腺和脾脏作为机体的主要免疫器官,本实验发现,经长时间18F-FDG-PET/CT照射后,兔的白细胞数,胸腺指数和脾脏指数都有所下降,提示18F-FDG-PET/CT对动物免疫器官有一定损伤。

单核-巨噬细胞系统是机体免疫系统的重要组成部分,除具吞噬、杀伤和清除异物的作用外,在调节机体免疫平衡方面也具有重要作用[6]。单核-巨噬细胞吞噬功能可反映机体非特异性免疫功能状况。功能缺陷时,易发生感染、肿瘤及自身免疫性疾病等。巨噬细胞通过分泌IL-1和TNF-α来实现免疫调节作用。IL-1可促进T和B细胞的增殖和分化,刺激造血干细胞并参与炎症反应[7]。TNF-α具有参与炎症反应、发热和杀死肿瘤细胞的作用。免疫球蛋白由B淋巴细胞产生,普遍存在于血液、组织液、分泌液中,IgG、IgM、IgA对人体的免疫功能有重要作用,在机体的非特异性免疫中发挥重要作用[8]。本实验结果表明,经过18F-FDG-PET/CT照射后,兔吞噬指数和吞噬百分率、兔血清的IgG、IgM、IgA含量均出现下降,且与辐射剂量有一定效应关系,提示,长期18F-FDG-PET/CT扫描对机体的免疫系统及免疫蛋白均有一定的损伤。

利益冲突 本人与本人家属、其他研究者没有可能影响研究结果的财务关系,所写内容均中立及客观,无利益冲突

作者贡献声明 张巍负责研究设计及论文撰写;罗毅负责设计实验方案极实施;柳怡负责资料收集及统计分析;李洁清协助实验实施

参考文献
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