2021, Vol. 41
2. 河南省职业病防治研究院, 郑州 450052
2. Henan Institute of Occupational Medicine, Zhengzhou 450052, China
胰岛素样生长因子结合蛋白(insulin-like growth factor binding proteins, IGFBPs)是能够调节胰岛素样生长因子(IGFs)与其受体的结合能力的调节蛋白，主要通过调节胰岛素样生长因子受体(IGFR)下游信号转导通路中信号强度，进而调控靶细胞的生长和增殖。IGFBP-3作为IGFBP家族6个成员之一，是人体内含量最丰富的IGFBPs，与肠癌、肝癌、食管癌、前列腺癌、卵巢癌、肺癌、乳腺癌等多种肿瘤的发病有关[1]。近年来的研究表明，电离辐射可诱导IGFBP-3高表达，并与肿瘤放疗后的预后相关[2]，在全身照射模型小鼠血清中IGFBP-3表达水平在辐射早期就表现出较好的剂量依赖效应和稳定的随时间变化的特性[3]，提示IGFBP-3有作为电离辐射生物标志物的潜力，但有关该指标在长期低剂量电离辐射暴露人群血清中的表达变化尚鲜见报道。医疗行业放射工作人员作为长期低剂量电离辐射暴露的较大群体，本研究通过测定该类人群血清中IGFBP-3的表达水平，分析其与年有效剂量、工龄和放射工种等的关系，探讨IGFBP-3作为长期慢性低剂量电离辐射响应指标的潜力。
资料与方法 1、研究对象在知情同意的原则下(河南省职业病防治研究院伦理委员会审批号：202002)，采用单纯随机抽样法选取183名放射工作人员纳入本研究，按不同的放射工种分为4组：介入放射学组37例、核医学组43例、放射治疗组48例和诊断放射学组55例。排除标准：各种良、恶性肿瘤患者或具有家族性肿瘤史者；自身免疫性相关疾病、心脑血管疾病、肝肾疾病、高血压、糖尿病等疾病患者；具有职业性致癌物质接触史。
2、血样采集采集每例观察对象5 ml空腹外周静脉血，室温下普通离心管中静置30 min，离心半径16.7 cm，3 000 r/min离心10 min。将分离后的上层澄清血清分装于2个1.5 ml的Eppendorf管中，-80℃保存备用。
3、仪器与试剂GR-200 A型LiF(Mg，Cu，P)热释光探测器(北京防化研究院)，4500TLD型热释光剂量仪(美国Thermo公司)；PTW精密程序退火炉(德国PTW-Freiburg公司)；MULTISCAN FC型酶标仪(美国Thermo公司)；人IGFBP-3试剂盒(E-EL-H0087c)购置于武汉伊莱瑞特生物科技股份有限公司。
4、个人剂量监测按照GBZ 128-2016标准[4]要求，采用热释光剂量方法，进行职业性外照射个人剂量监测。监测方法详见文献[5]。
5、血清IGFBP-3浓度的测定从低温冰箱取出血清，室温下自然解冻，13.4×g离心3 min，取上清液10 μl，采用酶联免疫吸附试验(ELISA)并严格按照IGFBP-3试剂盒使用说明书进行操作，加入终止液后10 min内尽快用酶标仪在450 nm波长测量各孔的吸光度(A)值。标准曲线浓度范围：0.78~50 ng/ml，同一批样本在同一时间内由同一人进行测定。
6、统计学处理采用SPSS 25.0软件分析数据。计量资料进行正态性检验，符合正态分布用x ± s表示，两组比较采用独立样本t检验，3组及以上比较经方差齐性检验采用单因素方差分析，两两比较采用LSD-t检验；不符合正态分布采用非参数Kruskal-Wallis H检验。计数资料比较采用χ2检验。采用Pearson/Spearman相关分析血清IGFBP-3与放射工龄、年有效剂量的相关性；血清IGFBP-3水平的影响因素分析采用多元线性回归模型。P < 0.05为差异具有统计学意义。
结果 1、研究对象基本情况研究对象183例，其中男性100例、女性83例，平均年龄(38.5±9.6)岁；放射工龄：8(5~15)年；年有效剂量：0.48(0.35~0.66)mSv。按放射工种将观察对象分为介入放射学、核医学、放射治疗学和诊断放射学4组，基本情况见表 1。4组在性别和平均年龄间的差异无统计学意义(P > 0.05)，但在工龄构成上的差异具有统计学意义(H=7.840，P < 0.05)。
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表 1 研究对象基本情况 Table 1 The characteristics of the radiation workers |
2、血清IGFBP-3浓度测定结果
表 2列出了183名放射工作人员血清IGFBP-3浓度的测定结果，可知在不同工种组间放射工作人员血清IGFBP-3浓度的差异有统计学意义(F＝6.056，P < 0.05)，其中介入放射学组血清中IGFBP-3的浓度最高，明显高于核医学组、放射治疗组及诊断放射学组(t＝2.815、3.611、3.936，P < 0.05)，核医学组、放射治疗组和诊断放射学组组间两两比较差异均无统计学意义(P > 0.05)。不同性别组血清IGFBP-3浓度比较，差异具有统计学意义(t＝2.283，P < 0.05)。不同职业组间血清IGFBP-3浓度比较，差异无统计学意义(P > 0.05)。
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表 2 183例放射工作人员血清IGFBP-3浓度(x ± s) Table 2 The concentration of serum IGFBP-3 in 183radiological workers(x ± s) |
3、不同工种放射工作人员年有效剂量分析
183例放射工作人员个人年有效剂量资料见表 3，可知不同工种放射工作人员的年有效剂量间差异具有统计学意义(H＝28.258，P < 0.05)，其中介入放射学的年有效剂量高于诊断放射学、放射治疗(t＝4.532、4.500，P < 0.05)；核医学年有效剂量高于诊断放射学、放射治疗(t＝2.558、2.579，P < 0.05)，但介入放射学和核医学年有效剂量的差异无统计学意义(P > 0.05)。不同职业年有效剂量的差异有统计学意义(H＝10.259，P < 0.05)，其中护师的年有效剂量高于医师和技师(t＝2.155、3.202，P < 0.05)。
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表 3 不同工种和职业放射工作人员年有效剂量比较 Table 3 Comparison of annual effective doses for radiation workers among different work types and occupations |
4、年有效剂量对血清中IGFBP-3浓度的影响
将放射工作人员按年有效剂量(mSv)分为3组：< 0.5、0.5~、1~组，由表 4可知, 3个剂量组间血清IGFBP-3浓度比较差异具有统计学意义(F＝8.380，P < 0.05)。“1~”组放射工作人员血清中IGFBP-3的浓度明显高于“ < 0.5”组和“0.5~”组(t＝3.899、3.818，P < 0.05)。血清中IGFBP-3浓度与年有效剂量呈正相关(rs=0.151，P < 0.05)，随着暴露剂量的增加，放射工作人员血清中IGFBP-3的浓度呈现升高趋势。
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表 4 不同剂量组放射工作人员血清IGFBP-3比较(x±s) Table 4 Comparison of the serum IGFBP-3 in radiation workers with different dose groups(x±s) |
5、放射工龄对血清中IGFBP-3浓度的影响
按照放射工龄将观察对象分为 < 5、5~、10~和15~ 4个工龄组，组间放射工作人员血清中IGFBP-3浓度的差异无统计学意义(P > 0.05)，见表 5。“15~”组血清中IGFBP-3的浓度最高，明显高于“ < 5”工龄组(t＝2.381，P < 0.05)。血清IGFBP-3浓度与放射工龄呈正相关(rs=0.202，P < 0.05)。随着放射工龄的增加，放射工作人员血清中IGFBP-3的浓度有升高趋势。
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表 5 不同放射工龄工作人员血清IGFBP-3浓度(x±s) Table 5 The concentration of serum IGFBP-3 in radiation workers of different service years(x±s) |
6、影响血清中IGFBP-3浓度的多因素分析
以放射工作人员血清中IGFBP-3浓度作为因变量，纳入放射工种、年有效剂量、工龄、职业等因素作为自变量，进行多元线性回归分析(R2＝0.183，P < 0.05)。由表 6可知，放射工种和年有效剂量是影响血清中IGFBP-3浓度的主要因素(t＝2.149、4.339，P < 0.05)。
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表 6 影响放射工作人员血清IGFBP-3浓度因素的多元线性回归分析 Table 6 Multiple linear regression analysis of factors affecting the concentration of serum IGFBP-3 in radiation workers |
讨论
IGF家族在细胞的增殖和分化中起着重要的作用，其中IGF1通过与其受体结合发挥促进肿瘤细胞的增殖、存活及迁移，并抑制细胞凋亡等生物学效应。研究表明，IGFBP-3可调节血清中IGF1与其受体结合发挥生物学效应，亦可不依赖于IGFs而通过IGFBP-3受体发挥重要作用，如促进DNA双链断裂修复、促进细胞增殖、诱导细胞凋亡等[6]。IGFBP-3与多种人类疾病的病理生理过程有关，包括癌症、糖尿病和营养不良等，但其与电离辐射损伤效应的相关报道相对较为有限。
2005年国外学者观察到全身照射p53+/+小鼠脾脏IGFBP-3 mRNA表达水平明显升高，是体内响应电离辐射的p53靶标[7]。p53作为细胞辐射敏感性相关的重要基因，其表达上调和磷酸化可以引起IGFBP-3的表达上调[8-9]，也说明IGFBPs可能作为p53的下游因子参与辐射损伤和修复。在肿瘤放疗研究方面，IGFBP-3的表达上调可提高裸鼠体内食管鳞癌细胞的放射敏感性，是辐射诱导细胞凋亡的关键介质[10-11]；IGFBP-3的高表达与食管鳞状细胞癌放疗患者临床早期阶段有关，可预示放疗患者的良好生存[2]。最近有研究表明，0.05~1 Gy碳离子和0~4 Gy X射线全身照射小鼠后，0~24 h内小鼠外周血清中IGFBP-3表达水平随照射剂量的增加而升高，显示明显的量效关系，表明在急性照射条件下血清IGFBP-3对低和高LET辐射均较为敏感，有作为电离辐射生物标志物的潜力[11]。
为了探讨长期低剂量电离辐射暴露对IGFBP-3水平的影响，本文通过收集放射工作人员年有效剂量、放射工龄和放射工种等资料，分析影响医疗机构放射工作人员血清IGFBP-3表达水平的主要因素及该指标作为长期慢性低剂量暴露生物标志物的潜力。结果表明，不同放射工种的工作人员血清中IGFBP-3表达水平存在差异，其变化趋势与年有效剂量一致，介入放射学组工作人员的血清IGFBP-3浓度最高，可能是因为相较于其他工种，介入操作条件下放射工作人员近距离、长时间暴露，X射线荧光透视引导下工作人员防护要求难以达标，从而使介入放射工作人员接受更多的辐射剂量，导致细胞核内DNA氧化损伤，激活p53引起IGFBP-3表达上调[9]；可能也与部分人员放射防护意识薄弱，未能合理使用防护用品有关[12]。不同性别组间放射工作人员血清中IGFBP-3的表达水平男性明显高于女性，与国外报道的健康成人女性高于男性不同[13]，推测可能与辐射暴露有关，对此还需要进一步研究。不同年有效剂量组间放射工作人员血清中IGFBP-3的表达水平存在差异，随暴露剂量的增加呈现升高趋势，不同工龄组间IGFBP-3的表达水平差异无统计学意义，但有随工龄增加有升高趋势。多元线性回归分析结果显示，放射工种和年有效剂量是影响放射工作人员血清IGFBP-3表达水平的主要因素。这些试验结果的变化趋势亦与最近本实验室对医疗行业放射工作人员染色体畸变的分析结果基本一致[14]，提示血清中IGFBP-3的表达变化可能与目前公认的染色体畸变指标类似，亦能反映长期慢性低剂量电离辐射损伤生物效应的水平。
综上所述，低剂量电离辐射可影响放射工作人员血清中IGFBP-3的表达，IGFBP-3有作为长期慢性低剂量电离辐射累积暴露生物标志物的潜力。作为p53的下游因子，IGFBP-3表达上调可能参与辐射损伤和修复[15]，但其相关分子机制尚不明确。未来在深入分析放射工作人员饮酒史、吸烟史等混杂因素对血清IGFBP-3表达水平影响的基础上，进一步探索长期慢性低剂量电离辐射所诱发的血清中IGFBP-3表达变化的相关分子机制将成为今后的重点方向之一。
利益冲突 无
志谢 感谢中国医学科学院医学与健康科技创新工程重大协同创新项目对本研究的资助作者贡献声明
作者贡献声明 栗振凯、王平负责数据整理与分析、论文撰写与修改，并参与整个实验过程；程远博负责个人剂量监测；李杰、于琪、朱永行、王兆男负责血液样品的采集、血清的分离；张巧、吕玉民负责项目整体设计、论文撰写指导及修改
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