辐射对天然杀伤细胞及其活性的影响

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786页（3923字）

20世纪70年代初，人们在研究细胞介导的细胞毒作用时，发现来自正常人的或动物的淋巴细胞可杀伤肿瘤细胞，并把这种不需抗原刺激、不依赖于抗体和补体存在、不受主要组织相容性抗原限制的细胞毒的作用称为天然杀伤(NK)活性，介导NK活性的细胞称为NK细胞。

这是一组在来源、形态、功能、调节等方面有很强异质性的细胞群。现在普遍认为，NK细胞来源于骨髓干细胞，为非T、非B性，属大颗粒淋巴细胞(LGL)，具有抗肿瘤、抗病毒、介导骨髓移植物排斥等作用，参与多种生理过程的调节，同时也受多种因子的调控。NK细胞杀伤溶解靶细胞要经过效靶细胞结合、NK细胞活化、毒素因子(如NK细胞毒因子NKCF，胞溶素CL等)释放及与靶细胞结合、靶细胞裂解等过程。

NK细胞的辐射敏感性 细胞受射线作用后发生形态、结构、功能的变化，表现为破坏、死伤、功能抑制或丧失。

淋巴细胞是对辐射敏感的细胞之一，而NK细胞较T细胞、B细胞则不敏感。据报道，人外周血淋巴细胞(PBLC)受γ射线照射后，T、B各亚群存活曲线的D₀值为0．5～5．5Gy，而其对肿瘤细胞的NK活性的效应——剂量曲线的Do值为7．5～8．5Gy(D．M．Dean，1978)。

刘树铮(1989)报道，小鼠受X射线全身照射(TBI)24小时后，胸腺和脾脏各种指标的D₃₇中，脾脏NK活性的D₃₇值(16．4Gy)大于T、B各亚群数量或功能的D₃₇值(0．65～11．15Gy)。NK细胞对辐射的反应各家报道很不一致，反映NK细胞辐射反应性的强异质性。

有报道说10Gyγ射线照射对人PBLC的NK活性和克隆形成抑制活性(CIA)影响不大(C．A．Keever，1988)，甚至有些人的NK活性对30Gy仍抗拒，但大多数报道认为4～5Gy的X射线或γ射线即可引起人PBLC或动物脾脏NK活性下降，30Gy足可以使大多数动物的NK活性严重受损或完全丧失。

自70年代末期提出低剂量电离辐射可增强机体免疫系统或免疫细胞体外功能以来．大量研究资料已使“辐射刺激作用”这一概念为人们所接受。有证据表明NK活性同样存在这一现象，且产生刺激作用的剂量范围变化很大。范晓慧(1989)报道，0．025～0．5GyX射线照射使小鼠脾脏细胞的NK活性增强。

Rana(1990)报道，人PBLC受2～6Gyr射线照射后3h总的细胞毒活性增强，48h后NK细胞的作用较对照高出70%。而Dean(1978)，Brovall(1981)报道，γ射线对人PBLC的NK活性有刺激作用的剂量范围分别是＜10Gy和5～20Gy。

日本原子弹爆炸幸存者中，Bloom(1983)报道估计当初受照剂量在0．50Gy以下者，35年后其自然细胞介导的细胞毒作用明显高于受照剂量为0．00Gy者，受照时年龄(ATB)对此影响不大；而周藕良(1989)报道两种剂量0．01Gy～1Gy和＞1Gy对NK活性的增强作用仅发生在ATB＞25岁者，而对ATB＜14岁者主要表现为抑制作用。

受照动物NK活性的动力学变化 射线作用于机体或体外系统后，NK作用的变化大都表现出时相性，随动物品种不同、照射剂量与方式的不同，其变化无一定规律。

NK活性受照后的变化还与所用的靶细胞有关，如乳腺癌患者45Gy局部照射后，其PBLC对K562细胞的NK活性于放疗结束后明显下降，3～4个月后恢复正常，而对Chang细胞的NK活性起初仅轻微下降，3～4个月时尚有一“超常”，之后再回落到正常。

NK活性的辐射效应机理 NK活性的辐射效应指NK细胞本身质和量的变化及机体或测定系统NK活性的变化。

20Gyγ射线照射人外周血单个核细胞(PBMC)后电镜观察，NK细胞形态的变化主要发生在胞核、胞浆，包括核疏松、核固缩、核碎裂及胞浆颗粒变化，而胞膜变化很小。

在生化方面，射线引起的DNA断裂激活在其修复中起关键作用的ADPRP(二磷酸核糖腺苷多聚酶)，而ADPRP的抑制剂3AB(3－氨基苯甲酰胺)可完全消除30Gyγ射线对NK活性的抑制；同时，比较γ射线和烷化剂链脲佐菌素(SZ)对不同人群的NK细胞的抑制作用，发现NK细胞对γ射线和SZ的敏感性有关，即DNA链易被化学物质破坏(因而激活ADPRP)的NK细胞也对γ射线敏感。

Schacter认为ADPRP的激活和其水平在UV、X射线、γ射线照射对人NK活性的抑制中起重要作用，并可能决定着NK活性对γ射线辐射敏感性的多样性；相反，DNA断裂本身对NK活性并无损害，因为3AB的另一作用便是使照射引起的DNA损伤加重并抑制其修复。

已知射线产生损伤的方式之一是通过产生活性氧基团(ROS)作用于生物大分子。有人证实，照射时超氧化物歧化酶(SOD)的存在可减轻UVB／PUVA对PBLC的NK活性的抑制，但在照前洗去SOD，则不改变NK活性受抑程度，说明在NK细胞辐射损伤机理中氧自由基占重要地位，且主要在NK细胞的外环境中起作用。

至于辐射对NK活性刺激作用的机理主要有3种解释：(1)在PBLC及脾细胞中存在着对辐射很敏感而对NK活性有抑制作用的细胞(Ts细胞?)，在较低剂量照射下即先受到损伤，从而解除对NK活性的抑制；(2)神经－内分泌网络调节下的Th细胞的活化及IL 2(白细胞介素2)分泌增加，可能在整个增强效应中起关键作用；(3)辐射敏感细胞的死亡导致NK细胞所占比例增大。

如范晓慧(1989)证明，0．5GyTBI后，脾细胞数量变化远比NK活性变化明显，但75mGyTBI后，NK活性增强19%，脾细胞计数仍为对照的93%，故NK活性增强是否由于NK细胞在总的细胞中所占比例增大，也有待研究。Onsurd(1981)证明，骨盆局部照射40Gy的病人3～5年后，单个NK细胞活性增强，但全血NK活性并无差异。由此可见是NK细胞的数量和杀伤效率共同决定NK活性的水平。

影响NK细胞辐射反应性的因素 (1)遗传：正常人群PBMC受30Gyγ射线照射后，有的NK活性完全丧失，有的降低50%，有的完全保留。

1987年，Brovall得出NK活性的辐射敏感性受伴性遗传的共显性基因控制，且遵循孟德尔遗传规律，约97‰的X染色体带有辐射抗性基因，所以几乎没有女性的NK活性可以耐受30Gyγ射线，而对辐射仅部分敏感的人中没有男性。(2)射线种类及照射方式：不同射线对NK细胞有不同程度的生物学效应。

紫外线(UV)照射可使人PBMC的NK活性呈剂量依赖性下降，有人认为其中波长较长的波段UVA起主要作用，但也有人认为波长较短的UVB起作用，而UVA单独并不能引起NK活性抑制。Herberman(1978)曾报道，大鼠脾细胞体外照射10Gy后3天，仍保留着50%的活性，而全身照射9Gy后NK活性即完全消除，验证了NK活性整体照射比离体照射时更敏感。

放射性核素内照射时，受其体内分布及代谢影响。^aoS_r等亲骨性核素可引起动物NK活性的完全缺乏，³HOH照射与体外同等剂量的γ射线照射相比，对NK活性的危害更大。(3)IL－2等其他因素：与IL－2共育后可明显提高人PBLC、LGL的抗辐射能力。如使人PBLC受30Gy照射后，对K－562细胞的杀伤活性由对照的24．8%提高至83．1%。

UVB／PUVA照后，PBMC的NK活性可被IL－2明显增强。LGL受照后，立即与IFN共育可保持NK活性不降低，甚至高于非照射细胞。

可能存在一些对辐射更不敏感的有潜在NK活性的细胞，与刺激剂共育表现出NK作用。病毒感染后3天，肝脏、腹腔处聚集的LGL辐射敏感性增强，可能与效应细胞分化、增殖加快有关。

NK细胞及辐射致癌 辐射致癌机理包括射线所致染色体畸变、细胞癌变和癌细胞逃避免疫监视在体内的生长等。Warner(1982)报道，1．6～2．0Gy多次照射，可强烈抑制动物的NK活性，使C57BL／6小鼠照后3～5个月白血病发生率高达80%甚至更多，而末次照后输入克隆化的NK细胞的小鼠成瘤率小于10%。Gorelik(1982)等报道，1．′79Gy／次·周×4周TBI照射C57BL／6小鼠可使93%的动物发生T淋巴瘤，这些小鼠脾细胞的体外NK活性、体内肺对接种瘤细胞的清除率均有较持久的降低(至少照射结束后7周仍可检出)。Lotzova报道，骨髓移植可以重建这类小鼠的NK活性，并因此阻止白血病的发生。

但1986年H．J．Seidel等认为，很难把辐射致白血病的发生归结于NK活性的下降，因为1×1．5Gy，1×4．5Gy与4×1．75Gy3种照射方式引起的NK活性抑制并无明显差别，前二者却不诱发白血病。NK细胞对辐射较不敏感，其辐射反应受动物种类、照射方式、剂量、剂量率等众多因素影响。研究NK细胞及NK活性在受照动物体内的变化，既可帮助人们揭示免疫系统的奥妙和放射生物学规律，也有较高的临床价值。

(军事医学科学院放射医学研究所王宜强、王珏撰；刘树铮审)