中华放射医学与防护杂志  2016, Vol. 36 Issue (5): 355-358   PDF    
南京“5.7” 192Ir放射事故患者三种生物剂量估算指标的衰变规律探讨
戴宏1, 刘玉龙1 , 王优优1, 冯骏超1, 赵骅2, 刘青杰2, 郭凯琳1    
1. 215004 苏州, 苏州大学附属第二医院应急中心;
2. 100088 北京, 中国疾病预防控制中心辐射防护与核安全医学所 辐射防护与核应急中国疾病预防控制中心重点实验室
[摘要]    目的 观察南京"5.7" 192Ir放射事故患者受照后不同采血时间对生物剂量估算的影响,探讨3种生物剂量估算指标在体内的自然衰减规律。方法 事故后5、40和280 d,采集患者的外周血,分别进行外周血淋巴细胞染色体"双着丝粒+环"("dic+r")畸变分析、胞质分裂阻滞微核(CBMN)分析、核质桥+融合+马蹄形+环(NPB +FHC)分析。观察受照后不同时间染色体"dic+r"畸变、微核、NPB +FHC衰变情况及对生物剂量估算结果的影响。结果 与事故后5 d的估算剂量相比,在40和280 d,染色体"dic+r"畸变分析估算的剂量分别下降34%和49%, CBMN的估算结果分别下降48%和79%,NPB +FHC的估算结果分别下降48%和75%。结论 本例事故患者受照后3种生物剂量估算指标在体内呈进行性下降,染色体"dic+r"/细胞的半衰期为40 d,3个指标在40 d时剂量估算结果与5 d时比较,相对偏差 > 20%。
[关键词]     192Ir    生物剂量估算    染色体畸变    微核    核质桥    
Dynamic analysis on three indexes of biological dose estimation of the victim exposed to 192Ir radiation source at “5.7” accident in Nanjing
Dai Hong1, Liu Yulong1 , Wang Youyou1, Feng Junchao1, Zhao Hua2, Liu Qingjie2, Guo Kailin1    
1. Department of Nuclear Emergency Center, Second Affiliated Hospital of Soochow University, Suzhou 215004, China;
2. Key Laboratory of Radiological Protection and Nuclear Emergency, China CDC, National Institute for Radiological Protection, Chinese Center for Disease Control and Protection, Beijing 100088, China
Fund programs: Jiangsu Provincial Special Program of Clinical Medical Science (BL2014040); Jiangsu Health and Family Planning Commission Preventive Medicine Research Projects in 2014-2015(Y2015024); Jiangsu Province Graduate Education Innovation Project (SJLX15-0580)
[Abstract]    Objective To explore the natural attenuation pattern of three biological dose estimation indexes in vivo by investigating the effect on biological dosimetry of peripheral blood sampling at different time points from the victim partially exposed to 192Ir radiation source at "5.7" accident in Nanjing.Methods Peripheral blood of the patient was collected on days 5, 40 and 280 after exposure, respectively. The yields of dicentrics plus rings chromosomes ("dic+r"), cytokinesis-block micronuclei (CBMN) and nucleoplasmic bridge+fusion+horse shoe+circular(NPB+FHC) were analyzed. The dynamic reduction and dose estimation were both observed using the biomarkers mentioned above after exposure. Results Compared to the estimates on days 5 after exposure, the dose values estimated on days 40 and 280 decreased by 34% and 49% for "dic+r" method, 48% and 79% for the CBMN assay, and 48% and 75% for NPN+FHC method, respectively. Conclusions Three biological dose estimation indexes show a progressive decrease in vivo, with the half-life of "dic+r"/cell being 40 days. The doses estimated using these three indexes on days 40 after exposure showed a relative deviation more than 20% compared with those on days 5 after exposure.
[Key words]     192Ir    Biological dose estimation    Chromosomal aberrations    Micronuclei    Nucleoplasmic bridges    

对事故患者受照后生物剂量计指标的动态观察,可为辐射生物剂量计的临床应用、回顾性剂量估算及远后效应评价提供有益信息。本研究观察南京“5.7”192Ir源辐射事故患者外周血淋巴细胞染色体“双着丝粒+环”畸变(“dic+r”) 分析指标、胞质分裂阻滞微核(CBMN) 分析指标、核质桥(NPB) +融合(F)+马蹄形(H)+环(C)(NPB+FHC)分析指标在体内的变化情况,以及对生物剂量估算结果的影响。

材料与方法

1.受照者的基本情况:见本期刘玉龙等报道。

2.标本制备及分析:受照后5、40和280 d,采集受照者的外周血,分别进行外周血淋巴细胞染色体“dic+r”畸变分析、CBMN分析、NPB+FHC分析。

(1)染色体标本制备及分析:培养开始时采用加秋水仙素法,淋巴细胞混合培养液(广州拜迪生物医药有限公司)含RPMI 1640、胎牛血清、植物血凝素(PHA)、双抗、秋水仙素。秋水仙素终浓度为0.04 μg/ml。每瓶5 ml混合培养液加0.5 ml肝素锂抗凝,37℃恒温培养48~50 h。使用HANABI PⅢ染色体(微核)收获系统(美国Transgenomic公司),制备细胞悬液,HANABI P0染色体分散仪(美国Transgenomic公司)滴片,姬姆萨染色。使用Metafer 4 (V 3.11.6)染色体扫描分析系统(德国MetaSystems公司),进行全玻片自动中期分裂相寻找及全玻片高倍图像采集。对采集的高倍数字图像借助Ikaros染色体核型分析软件(德国MetaSystems公司),选择染色体(46±1)条、长度适中、分散良好、很少重叠的中期分裂相,分析和记录“dic+r”畸变。

(2)CBMN标本制备及分析:每瓶5 ml淋巴细胞混合培养液(含RPMI 1640、胎牛血清、PHA、双抗)加0.5 ml肝素锂抗凝,37℃恒温培养至44 h,加入Cyt-B(美国Sigma公司),终浓度6 μg/ml,继续培养至72 h,使用HANABI PⅢ(美国Transgenomic公司)染色体(微核)收获系统制备细胞悬液,滴片后姬姆萨染色,×1 000倍镜检,记录双核细胞中的微核数。

(3)NPB+FHC标本制备及分析:使用CBMN法制备的玻片标本,×1 000倍镜检,记录NPB及FHC细胞改变[1, 2]

3. 3种生物剂量估算方法的比较:使用CABAS 2.0软件进行剂量估算[3]。选用文献公开报道或其他实验室提供的使用60Co γ射线建立的剂量-效应曲线(表 1)。

表1 南京“5.7”放射事故患者的生物剂量估算使用的剂量-效应曲线 Table 1 Dose-effect curves used to evaluate the biological doses at "5.7" accident in Nanjing
结果

1.患者受照后不同时间染色体“dic+r”畸变分析及剂量估算:患者受照后5、40、280 d,“dic+r”/细胞畸变数见表 2。与受照后5 d相比,“dic+r”/细胞畸变数呈现进行性下降,“dic+r”/细胞畸变的半衰期为40 d,40 d之内“dic+r”/细胞衰变较快,40 d之后衰变速度变缓。受照后40和280 d的“dic+r”/细胞畸变数与受照后5 d相比,分别降低51%和69%,根据“dic+r”/细胞畸变数估算的剂量也分别从受照后5 d的1.51 Gy下降为1.00和0.77 Gy,分别下降了34%和49%。

表2 南京“5.7”放射事故患者受照后不同时间“dic+r”畸变分析结果及剂量估算 Table 2 Analysis of "dic+r" aberration and dose estimation at "5.7" accident in Nanjing

2.患者受照后不同时间CBMN分析结果及估算剂量:结果见表 3。受照后40、280 d与受照后5 d相比,微核/细胞呈进行性下降,40 d之内微核/细胞衰变较快,40 d之后衰变速度变缓。与受照后5 d相比,受照后40和280 d的微核/细胞数分别下降61%和83%。根据微核数/细胞估算的剂量,受照后40和280 d分别比受照后5 d下降48%和79%。

表3 南京“5.7”放射事故患者受照后不同时间CBMN分析结果及剂量估算 Table 3 Analysis of CBMN and dose estimation at "5.7" accident in Nanjing

3.患者受照后不同时间NPB+FHC分析结果及估算剂量:结果见表 4。受照后5 d与受照后40、280 d相比,NPB+FHC/细胞呈进行性下降,降幅达47%和75%。根据NPB+FHC/细胞估算的剂量,与受照后5 d相比,受照后40、280 d降幅达48%和75%。NPB+FHC/细胞40 d之内衰变较快,40 d之后衰变速度变缓。

表4 南京“5.7”放射事故患者受照后不同时间“NPB +FHC”分析结果及剂量估算 Table 4 Analysis of NPB+FHC and dose estimation at "5.7" accident in Nanjing

受照后第5天“dic+r”畸变分析、CBMN分析、NPB+FHC分析3种方法估算的剂量均与该患者的急性轻度骨髓型放射病的临床诊断相符。受照后3种生物剂量估算指标在体内呈进行性下降,3个指标40 d时估算剂量结果与5 d时比较,相对偏差分别超过20%,均已不能准确反映该患者的实际受照剂量。

讨论

既往研究认为,对于急性全身均匀照射的染色体“dic+r”生物剂量估算,事故后应尽早取血,最好在48 h之内,最迟不要超过60 d [5]。本例“dic+r”畸变的半衰期为40 d,根据受照后40 d的染色体“dic+r”畸变估算的剂量与受照后5 d估算的剂量相比,下降了34%,已经超过了生物剂量估算容许相对偏差≤20%(照射剂量≥1 Gy)的标准,衰变较大。因此,认为对于急性局部不均匀照射,可能不能采用60 d以内采血的限值。本研究仅1例,对于急性局部不均匀照射的采血时间限值,还有待于更多案例的观察。

本次事故受照患者NPB+FHC的体内衰减速率与微核相似,比染色体“dic+r”畸变的下降速率大。40 d时CBMN、NPB+FHC分析都已经不能准确估算实际受照剂量。NPB+FHC分析与“dic+r”畸变分析和CBMN分析相比,在受照后检测指标体内衰减速率上未显示出优越性。受照后280 d,“dic+r”畸变率虽已不能准确反映实际受照剂量,但却依然远高于正常本底值,可以提示曾经受到过量照射。因此,认为无论是急性受照后的剂量估算,还是既往受照史的追溯,染色体畸变分析仍然为首选。

染色体“dic+r”畸变、CBMN微核率的体内衰减速度,文献报道各有不同。Ramalho和Nascimento[6]提出双着丝粒体畸变下降一半的时间为95~220 d,平均为130 d。Kanda等[7]对日本东海村事故幸存者随访14个月,发现双着丝粒体的半衰期为13.5个月。金璀珍等[8, 9]报道1996年吉林事故“文”受照后31、66 d的“dic+r”与受照后3 d比较,各下降12.5%和24%。对上海“6·25”事故受照者进行追踪观察表明,受照后1个月“dic+r”下降不明显,受照后3个月大部分人员双+环数有明显下降。Wang等[10]报道3例60Co源意外照射患者染色体畸变逐年下降,第5年下降到初始水平的20%~40%,微核率也有类似的趋势。Lee等[11]对13例接受局部放疗患者淋巴细胞微核率的随访表明,微核率随照后时间的延长而普遍下降,下降速度具有个体差异。姚波等[12]认为受照后染色体畸变和微核的衰减规律,可因受照方式、受照剂量及受照者年龄的不同而有所差别,此外,受照后染色体畸变和微核的衰减可能存在个体差异,还需继续积累资料进一步证明。Spruill等[13]认为染色体畸变的恢复速度及远后效应的严重程度不仅与受照射剂量有关,而且与年龄也有密切关系。

本事故患者受照情况与金璀珍等[9]报道相似,但“dic+r”畸变体内衰减情况却不同,可能的原因是两者放射源的强度不同,患者年龄不同,以及本事故患者受照后34~37 d接受了粒细胞集落刺激因子(G-CSF)治疗,导致体内淋巴细胞分布发生了改变,影响了40 d“dic+r”畸变率。总之,对于急性照射尤其是局部不均匀照射患者染色体“dic+r”畸变、CBMN微核、NPB+FHC的体内衰减规律,还需积累更多的案例资料。

志谢 本研究得到中国疾病预防控制中心辐射防护与核安全医学所苏旭、刘建香研究员帮助

利益冲突 作者无利益冲突,排名无争议。作者的配偶、工作伙伴或子女不存在影响研究结果的财务关系

作者贡献声明 戴宏负责样本制备、结果分析、统计计算、论文起草和最终版本修订;刘玉龙、王优优参与临床验证;冯骏超参与样本分析;赵骅和刘青杰提供NPB+FHC分析数据;郭凯琳协助论文修订

参考文献
[1] Tian XL, Zhao H, Cai TJ, et al. Dose-effect relationships of nucleoplasmic bridges and complex nuclear anomalies in human peripheral lymphocytes exposed to 60Co γ-rays at a relatively low dose[J].Mutagenesis, 2016,13(1):39-47. DOI:10.1093/mutage/gew001.
[2] International Atomic Energy Agency. Cytogenetic dosimetry:applications in preparedness for and response to radiation emergencies[M]. Vienna:IAEA, 2011.
[3] Deperas J, Szluinska M, Deperas-Kaminska M, et al. CABAS:a freely available PC program for fitting calibration curves in chromosome aberration dosimetry[J]. Radiat Prot Dosim, 2007, 124(2):115-123. DOI:10.1093/rpd/ncm137.
[4] 白玉书, 陈德清.人类辐射细胞遗传学[M].北京:人民卫生出版社,2006. Bai YS, Chen DQ. Human radiation cytogenetics[M]. Beijing:People's Medical Publishing House, 2006.
[5] 中华人民共和国卫生部. GB/T 28236-2011染色体畸变估算生物剂量方法[S].北京:中国标准出版社,2011. Ministry of Health of the people's Republic of China. GB/T 28236-2011 method of chromosome aberration analysis for biological dose assessment[S]. Beijing:Standards Press of China, 2011.
[6] Ramalho AT, Nascimento AC. The fate of chromosomal aberrations in 137Cs-exposed individuals in the Goiânia radiation accident[J]. Health Phys, 1991, 60(1):67-70. DOI:10.1097/00004032-199101000-00010.
[7] Kanda R, Minamihisamatsu M, Hayata I. Dynamic analysis of chromosome aberrations in three victims of the Tokai-mura criticality accident[J]. Int J Radiat Biol, 2002, 78(9):857-862. DOI:10.1080/09553000210152953.
[8] 金璀珍,刘秀林,张泽云. 一例192Ir源辐射事故病人受照生物剂量的估算[J].中华放射医学与防护杂志, 1997, 17(1):34-35. Jin CZ, Liu XL, Zhang ZY. Biological dose estimation of a case who was exposed to 192Ir source[J]. Chin J Radiol Med Prot, 1997, 17(1):34-35.
[9] 金璀珍,刘秀林. 上海"6·25"60Co源辐射事故病人受照生物剂量(淋巴细胞染色体畸变)的估计//刘本俶,叶根耀. 上海"6·25"60Co源辐射事故病人诊断与救治文集[M]. 北京:科学技术出版社,1994:26. Jin CZ, Liu XL. Biological dose estimation of cases who were exposed to 60Co source in Shanghai "6.25" radiation accident//Liu BC, Ye GY. Corpus of diagnosis and treatment for cases who were exposed to 60Co source in Shanghai "6.25" radiation accident[M]. Beijing:Science and Technology Press, 1994:26.
[10] Wang ZD, Zhang XQ, Du J, et al. Continuous cytogenetic follow-up, over 5 years, of three individuals accidentally irradiated by a cobalt-60 source[J]. Mutat Res Genet Toxicol Environ Mutagen, 2015,779:1-4. DOI:10.1016/j.mrgentox.2015.01.009.
[11] Lee TK, Allison RR, O'Brien KF, et al. Persistence of micronuclei in lymphocytes of cancer patients after radiotherapy[J]. Radiat Res, 2002, 157(6):678-684. DOI:10.1667/0033-7587(2002)157[0678:POMILO]2.0.CO;2.
[12] 姚波,蒋本荣,邱立娟,等. 一例亚急性放射病患者的生物剂量估算及细胞遗传学随访观察[J].中华放射医学与防护杂志,2007, 27(2):154-157. DOI:10.3760/cma.j.issn.0254-5098.2007.02.014. Yao B, Jiang BR, Qiu LJ, et al. Biological dose estimation and cytogenetic follow-up observation for a patient with subacute radiation sickness[J]. Chin J Radiol Med Prot, 2007,27(2):154-157. DOI:10.3760/cma.j.issn.0254-5098.2007.02.014.
[13] Spruill MD, Nelson DO, Ramsey MJ, et al. Lifetime persistence and clonality of chromosome aberrations in the peripheral blood of mice acutely exposed to ionizing radiation[J]. Radiat Res, 2000, 153(1):110-121. DOI:10.1667/0033-7587(2000)153[0110:LPACOC]2.0.CO;2.