细胞遗传学适应性反应

出处：按学科分类—自然科学总论 北京出版社《现代科技综述大辞典上》第1352页（2804字）

低剂量电离辐射在某些条件下有增强机体某些防御适应功能的作用。

这种增强效应可以发生在分子、细胞和整体水平。其中在细胞遗传学研究中证明：经低剂量照射过的细胞对相继较大剂量辐射诱发染色体损伤可产生明显的抗性。称该现象为“低剂量辐射诱导的细胞遗传学适应性反应”，简称“细胞遗传学适应性反应”或“适应性反应”。该现象的研究对放射学、辐射防护学及生物遗传学的发展将有深远的影响。

1982年广东高本底地区居民健康调查中发现，其外周血淋巴细胞转化度和非程序DNA合成(UDS)明显高于对照地区居民。动物实验也证明低剂量低LET辐射作用后可增强机体免疫功能。并刺激脾淋巴细胞的UDS，同时还伴有DNA聚合酶的活性增高。坡鲁淋(J．P．Ruling)报道了国际原子能机构(IAEA)的调查结果：低剂量辐射单次照射外周血淋巴细胞所致染色体畸变率不仅不成线性相关，而且在4mGy剂量时，各种类型染色体畸变率均低于正常值。

高本底地区居民外周血淋巴细胞染色体畸变率也明显不呈线性相关，或出现坪值。这些结果提示，低剂量电离辐射可能激活机体某些修复酶系统，使损伤后的修复速率加快，致使染色体畸变率增加缓慢。

可以推测被激活后的细胞应该能减少再次照射后染色体畸变的形成率。基于此想法，国内外学者进行了一系列实验，先给人外周血淋巴细胞低剂量的X射线或氚标胸腺嘧啶核苷(H－TdR)(简称D₁)处理，经一定时间后再给相对较大剂量辐射(简称D₂)照射，结果证明D₁+D₂组染色体畸变率明显低于单纯D₂组，即D₁辐射对D₂辐射诱发染色体损伤效应有明显降低作用，证实了以上假设，从而提出了细胞遗传学适应性反应这一概念。

现已证明该现象是生物体对环境有害因素的一种生理反应。

适应性反应广泛地存在于生物中。1984年，奥利维若(G．Olivieri)首先证明低浓度的H－TdR可以在人离体淋巴细胞中诱导细胞遗传学适应性反应。现已证明，无论是人淋巴细胞还是动、植物细胞，无论是离体还是整体，无论是体细胞，还是生殖细胞，受低剂量辐射作用后均可诱发细胞遗传学适应性反应，这种反应可表现在基因，DNA和染色体等不同的指标和水平上。

适应性反应的出现也受许多因素影响，对于D₂的剂量来讲，一般是在小于200mGy以内的一次外照射均可诱导明显的适应性反应，其适应性反应的程度与D₁剂量呈负相关，即：D₁剂量越小，其适应性反应越明显。当D₁辐射的剂量率改变时，其有效的D₁剂量也会发生改变。

施爱德里(J．D．Shadley)等探讨了剂量率与适应性反应的关系，他们用0．2，0．1，0．05，0．005Gy／min的剂量率照射0．01Gy；用0．2，0．1，0．05，0．025，0．01， 0．005Gy／min剂量率照射0．5Gy，两组均用1．5GyX射线做为D₂照射。结果证明，D₁为0．01Gy时，只有剂量率为0．2，0．1，0．05和0．005Gy／分时才出现适应性反应。而以0．5Gy作为D₁辐射时，只有剂量率为0．05，0．025和0．005Gy／min时才出现适应性反应。刘树铮等还证明当剂量率低至92．6μGy／min时，0．3～1．1Gy的慢性⁶⁰Coγ射线均可诱导适应性反应。这些都说明高剂量的D₁辐射必须采用较低的剂量率才能诱导适应性反应，而剂量率较高时D₁必须很小，从而证明适应性反应的诱导不仅与辐射剂量有关，而且与辐射的剂量率也有关。

离体外周血淋巴细胞的适应性反应只能存在3个细胞周期，超过3个细胞周期后适应性反应消失，沃杰克(A．Wojcik)利用小鼠脾细胞的实验证明，照射后12d仍有明显的适应性反应。

依库施姆(J．Kushima)用V₁₉肺癌细胞的实验证明，诱导的适应性反应只能持继一个细胞周期。说明，人淋巴细胞(植物血凝素刺激后)及V₁₉的细胞都是处于分裂增殖比较活跃状态，所以适应性反应持续的时间就较短，而处于相对静止状态的脾细胞，其适应性反应持继的时间较长。

低剂量辐射诱导的适应性与其它化学物质之间具有广泛的交叉耐受性，沃尔夫(S．Wolff)证明10mGyX射线上照射人淋巴细胞后不仅对1．5GyX射线照射诱发的染色体畸变有耐受性，而且还可产生对丝裂霉素(MMC)，博莱霉素(BLM)诱发染色体畸变的耐受性。他还证明，低剂量BLM，过氧氢(H₂O₂)的预先处理也可产生抗电离辐射诱发染色体畸变的耐受性。

低剂量辐射诱导细胞遗传学适应性反应的机制比较复杂，但主要有两个假说：(1)修复酶激活学说，维尼克(J．K．Wiencke)等认为低剂量辐射可能激活了细胞内某些修复酶，如多聚(ADP－核糖)转移酶。还有人证明低剂量辐射作用后DNA聚合酶，核糖核酸还原酶活性均有升高，并伴有UDS增加；(2)保护性蛋白质学说，有人认为低剂量辐射可能刺激细胞内产生某种保护物质，该物质可保护染色体免受相继较大剂量辐射所致的损伤。

首先发现人外周血淋巴细胞经41℃处理后可产生明显抗辐射诱发染色体畸变的适应性反应。考虑可能与热诱导的热休克蛋白质(HSP)有关。

雅布鲁姆(J．H．Youngblom)和蔡露(L．Cai)等分别用蛋白合成抑制剂－放线菌酮(CHM)处理经小剂量照射过的人淋巴细胞，发现不出现适应性反应，即适应性反应可被蛋白质合成抑制剂清除，可见低剂量辐射诱导的适应性反应底确与蛋白质的合成有关，沃尔夫进一步证明人离体血照射100mGy，24h后用双向电泳技术可检测到4种新蛋白质，而这4种新蛋白在正常细胞中是见不到的。

综上可见，适应性反应的产生不是一种孤立因素起作用，而是几种因素的协同作用，可能低剂量辐射激活了细胞内DNA修复酶的同时，也使某些特定的基因表达，复制出特定的mRNA，从而翻译出具有保护作用的蛋白质，使DNA损伤减轻，达到防御、适应性作用。但这种推测还未完全得到证实，尚需进一步研究。

今后对细胞遗传学适应性反应的研究重点是对其机理的探讨，特别是用分子生物学手段，阐明低剂量辐射作用细胞后会有哪些基因被诱导和启动，这些基因与保护性蛋白质的关系，它们的生物效应如何；同时对适应性反应如何应用于医疗实践中也是近年要解决的问题。

如能把此理论运用于临床肿瘤的治疗中，将是对肿瘤治疗的一次革新，相信随着研究的深入，这些问题将会随之而解决的。

(白求恩医科大学预防医学院蔡露博士、王献理教授撰)