维生素C抗辐射损伤作用研究
作者：傅春玲 江伟威 张萍 陈香 朱圣陶
单位：苏州大学预防医学系，苏州，215007
关键词：维生素C；γ射线；辐射损伤；防护作用；PECMN
苏州医学院学报000904 摘要 目的 通过照前给予VitC,观察其对60Co γ射线全身照射小鼠的保护作用。方法 将小鼠随机分为正常对照组、照射对照组、VitC实验组1，2，3(照前连续10d灌胃VitC 15、30、45mg/kg体重)，检测各组小鼠骨髓嗜多染红细胞微核率，并作30d存活率实验。结果 VitC可显著降低2.0Gy γ射线诱发小鼠骨髓细胞微核，可提高受照小鼠30d存活率，延长平均存活时间，保护指数达2.09。结论 VitC对中、高剂量γ射线的损伤具有一定的防护作用。
中图法分类号 R977.23；R142
, 百拇医药
Protective Effects of Vitamin C against Gamma-ray Induced Wholly Damage and Genetic Damage
Fu Chunlin, Jiang Weiwei, Zhang Ping, et al
(Department of Preventive Medicine,Suzhou University,Suzhou,215007)
Abstract Objective Protective effects of supplemental vitamin C against 60 Co-gamma-ray induced wholly damage and genetic damage was investigated in mice.Method Mice were divided into normal control group,irradiation control group and vitamin C experimental group 1,2,3 (which were orally given vitamin C 15,30,45mg/kg.bw for 10 successive days respectively prior to gamma-ray irradiation).Micronuclei in the bone marrow polychromatophilic erythrocytes in each group of mice were examined and the 30 day survival rate of mice following whole-body 5.0 Gy γ irradiation were also determined.Results Supplemental vitamin C prior to gamma-rays irradiation can significantly decrease bone marrow PECMN rate of mice and increase 30 day survival rate and prolong average survival time.The protection factor is 2.09.Conclusion Vitamin C has potent protective effects against gamma irradiation induced damage in mice.In certain dose range,vitamin C can absolutely suppress the gamma-rays induced genetic damage in vivo.
, 百拇医药
Key words VitC;γ-ray;radiation damage;protective effects;PECMN
维生素C(VitC)又称为抗坏血酸(ascorbic acid)，是人体必需的一种营养素，富含于新鲜的蔬菜、水果中，具有抗氧化作用，可降低DNA的氧化损伤，抑制肿瘤细胞的生长[1～3]。国外研究[4]表明，VitC具有一定的抗辐射氧化作用。由于VitC是一种安全、副作用小、易排泄、天然存在于食品中的成份，因此进一步研究证实其抗辐射作用并开拓其在辐射防护方面的应用具有一定意义。为此，本文通过照前给予VitC，观察其对60Coγ射线全身照射小鼠的保护作用。结果报告于下。
1 材料与方法
1.1 实验动物与试剂 昆明种小鼠，由苏州大学动物实验中心提供，雌雄各半，体重约20g。抗坏血酸及分析纯购自无锡民丰试剂厂。
, 百拇医药
1.2 动物处理 将40只实验小鼠随机分为正常对照组(正常饲养，不加照射)，照射对照组(生理盐水灌胃，加照射)和VitC实验组1，2，3(分别以VitC 15，30，45mg/kg体重灌胃，加照射)，每组8只。照射前给药，qd×10d,第11d照射，照后24h处死动物，检测各组小鼠骨髓嗜多染红细胞微核。另将30只小鼠随机分为正常对照组、照射对照组和VitC实验组单独作30d存活率实验。正常对照组和照射对照组处理同上，VitC实验组VitC 30mg/kg体重灌胃加照射，方法同上，照射后继续饲养30d，观察存活情况。
1.3 照射条件 利用本校 60 Co γ源，对小鼠行全身照射，剂量率为1Gy/min,30d存活率实验小鼠受照剂量为5.0Gy,骨髓嗜多染红细胞微核实验照射剂量为2.0Gy。
1.4 观察指标
1.4.1 小鼠30d存活率及保护指数 30d存活率=(每组小鼠30d存活数÷每组小鼠总数)×100%；保护指数=实验组鼠平均存活天数÷对照组鼠平均存活天数。
, 百拇医药
1.4.2 骨髓嗜多染红细胞微核率 采用股骨骨髓涂片法制片，每只动物计数1000个嗜多染红细胞微核(PCEMN)。
1.5 数据处理 存活天数采用t检验，嗜多染红细胞微核率采用泊松分布u检验。
2 结果
2.1 VitC对受照小鼠30d存活率的影响 照前连续灌胃(VitC30mg/kg体重)10d可明显提高5.0Gy照射小鼠30d存活率，延长其存活时间，平均存活天数与照射对照组相比，有非常显著性差异(P<0.01)，保护指数可达2.09(见表1)。
表1 VitC对受5.0Gy γ射线照射小鼠平均存活时间
和30d存活率的影响 组别
n
, 百拇医药
平均存活天数
30d存活率(%)
保护指数
正常对照组
10
30.0
100.0
照射对照组
10
8.9±4.3
0.0
1.00
VitC实验组
, 百拇医药
10
18.6±7.9*
20.0
2.09
*与照射对照组相比，P<0.01
2.2 VitC对受照小鼠骨髓嗜多染红细胞微核率的影响 2.0Gyγ射线可明显诱发小鼠骨髓嗜多染红细胞微核，其微核率显著高于正常对照组(P<0.01)。本实验于照射前VitC灌胃，明显降低γ射线诱发的骨髓PCEMN率，VitC各剂量组PCEMN与照射对照组相比较，差异均非常显著(P<0.01)(见表2)，且随VitC剂量增加，PCEMN率逐渐降低。对照前VitC不同剂量(x,mg/kg体重)与照后小鼠PCEMN(y,‰)作一直线回归方程，求得
=28.21-0.62X,两者呈负相关关系，其相关系数为r=-0.8001(P<0.001)。当照前VitC灌胃剂量达45mg/kg体重时，照后小鼠PCEMN与对照组相比，无显著性差异(P>0.05)，可完全抑制2.0Gy γ射线所诱发的PCEMN的形成(见附图)。
, 百拇医药
表2 VitC对γ射线诱发小鼠骨髓嗜多染红细胞微核的影响 组别
n
辐照剂量(Gy)
VitC剂量(mg/kg体重)
PCE
微核数
微核率(±s，‰)
正常对照组
8
0.0
0.0
, 百拇医药
8000
16
2.0±0.8
照射对照组
8
2.0
0.0
8000
253
31.6±10.0*
VitC实验组1
8
2.0
, 百拇医药
15.0
8000
112
14.0±3.3**
VitC实验组2
8
2.0
30.0
8000
72
9.1±1.9**
VitC实验组3
, http://www.100md.com
8
2.0
45.0
8000
17
2.1±1.7**Δ
*与正常对照组相比，P<0.01，**与照射对照组相比，P<0.01，Δ与正常对照组相比，P>0.05
附图 VitC与2.0Gyγ射线照射后小鼠骨髓PECMN的剂量-效应关系
3 讨论
, 百拇医药
辐射可引起受照对象急、慢性辐射损伤，辐射诱变和辐射致癌等。随着核医学和放射医学的发展，如何减少辐射所致的危害，寻找实际应用的辐射防护剂日益受到重视。本文以不同剂量的VitC灌胃小鼠，然后加以一定剂量的γ射线照射，分别从整体和细胞水平来评价VitC的辐射防护作用。
Harapanhalli[4]报道VitC对亚致死剂量3.5Gy X射线损伤具有防护作用，保护指数为1.7，但对较高剂量9.0Gy的辐射损伤无防护作用。本实验以30mg/kg体重的VitC给小鼠连续灌胃10d后，再以5.0Gy γ射线照射，可使小鼠30d存活率和平均存活时间明显延长，保护指数达2.09，进一步从整体水平证实了VitC对较高剂量的γ射线也具有较好的防护作用。
对遗传物质的损伤是辐射效应中一个十分重要的问题，一部分体细胞的诱发突变与致癌有关。因而，本实验还观察了预防性予VitC对受照小鼠骨髓细胞微核的影响。结果表明，VitC(15、30、45mg/kg体重)对2.0Gy γ射线所诱发的PECMN具有明显的抑制作用，并且有剂量-效应关系，以45mg/kg体重的VitC就可完全阻止γ射线所诱发的PECMN，从细胞水平上说明了VitC对γ射线所造成的遗传物质损伤的防护是有效的。
, http://www.100md.com
电离辐射对机体损伤的主要机理之一是与其产生的自由基有关，而自由基在体内可引起DNA损伤，造成单、双链断裂以及碱基损伤、DNA分子交联等。已证实，VitC可减轻H2O2对DNA的损伤[2]，完全阻止争光霉素对人外周血淋巴细胞染色体损伤效应，降低小鼠淋巴细胞的微核形成[6] 。由于在这些研究中采用的H2O2，争光霉素均是通过在体内产生活性氧自由基发挥毒作用，因此，VitC对其损伤的抑制作用可认为是通过清除自由基而发挥抗氧化损伤作用。我们对VitC抗辐射氧化作用的研究也证实，VitC可明显提高血和肝组织SOD活性，降低MDA(另文发表)。据此认为，VitC对辐射小鼠的防护作用也是得益于VitC对辐射产生的自由基的早期清除作用。
VitC是一种天然存在于食物中的抗氧化营养素，其毒副作用小，易于排泄，临床上已被应用于对多种疾病的治疗。本实验从动物整体和细胞水平证实了VitC对中高剂量的60Co γ射线所诱发的损伤具有防护作用，为VitC作为抗辐射药物应用于临床提供了实验依据。虽然VitC在本实验剂量范围内(15～45mg/kg体重)对辐射防护的作用是一致的，但有许多研究表明，VitC的作用具有双向性[3，5]，因此，对VitC抗辐射损伤的有效剂量和适宜的范围尚有待进一步研究论证。
, 百拇医药
参考文献
1，闻芝梅，陈群石，译.现代营养学.北京∶人民卫生出版社，1998∶570
2，马爱国，Duthie SJ,Ross MA,等.维生素E、C和β-胡萝卜素对DNA损伤的影响.中华预防医学杂志，1998，33(1)∶16
3，杨 林，张月明，徐臻荣，等.抗坏血酸体外抗肿瘤作用的实验研究.中国公共卫生，1999，15(10)∶867
4，Harapanhalli RS,Yaghmai V,Giuliani D,et al.Antioxidant effects of vitamin C in mice followeing X-irradiation.Res Commun Mol Pathol Pharmacol,1996,94(3)∶271
, 百拇医药 5，Konopacka M,Widel M,Rzeszowska WJ.Modifying effect of vitmins C,E and beta-carotene against gamma-ray-induced DNA damage in mouse cells.Mutat Res,1998,417(2～3)∶85
6，Anderson D,Basaran N,Blowers SD,et al.The effect of antioxidants on bleomycin treatment in in vitro and in vivo genotoxicity assays.Mutat Res,1995,329(1)∶37
2000年6月12日收稿, http://www.100md.com
单位：苏州大学预防医学系，苏州，215007
关键词：维生素C；γ射线；辐射损伤；防护作用；PECMN
苏州医学院学报000904 摘要 目的 通过照前给予VitC,观察其对60Co γ射线全身照射小鼠的保护作用。方法 将小鼠随机分为正常对照组、照射对照组、VitC实验组1，2，3(照前连续10d灌胃VitC 15、30、45mg/kg体重)，检测各组小鼠骨髓嗜多染红细胞微核率，并作30d存活率实验。结果 VitC可显著降低2.0Gy γ射线诱发小鼠骨髓细胞微核，可提高受照小鼠30d存活率，延长平均存活时间，保护指数达2.09。结论 VitC对中、高剂量γ射线的损伤具有一定的防护作用。
中图法分类号 R977.23；R142
, 百拇医药
Protective Effects of Vitamin C against Gamma-ray Induced Wholly Damage and Genetic Damage
Fu Chunlin, Jiang Weiwei, Zhang Ping, et al
(Department of Preventive Medicine,Suzhou University,Suzhou,215007)
Abstract Objective Protective effects of supplemental vitamin C against 60 Co-gamma-ray induced wholly damage and genetic damage was investigated in mice.Method Mice were divided into normal control group,irradiation control group and vitamin C experimental group 1,2,3 (which were orally given vitamin C 15,30,45mg/kg.bw for 10 successive days respectively prior to gamma-ray irradiation).Micronuclei in the bone marrow polychromatophilic erythrocytes in each group of mice were examined and the 30 day survival rate of mice following whole-body 5.0 Gy γ irradiation were also determined.Results Supplemental vitamin C prior to gamma-rays irradiation can significantly decrease bone marrow PECMN rate of mice and increase 30 day survival rate and prolong average survival time.The protection factor is 2.09.Conclusion Vitamin C has potent protective effects against gamma irradiation induced damage in mice.In certain dose range,vitamin C can absolutely suppress the gamma-rays induced genetic damage in vivo.
, 百拇医药
Key words VitC;γ-ray;radiation damage;protective effects;PECMN
维生素C(VitC)又称为抗坏血酸(ascorbic acid)，是人体必需的一种营养素，富含于新鲜的蔬菜、水果中，具有抗氧化作用，可降低DNA的氧化损伤，抑制肿瘤细胞的生长[1～3]。国外研究[4]表明，VitC具有一定的抗辐射氧化作用。由于VitC是一种安全、副作用小、易排泄、天然存在于食品中的成份，因此进一步研究证实其抗辐射作用并开拓其在辐射防护方面的应用具有一定意义。为此，本文通过照前给予VitC，观察其对60Coγ射线全身照射小鼠的保护作用。结果报告于下。
1 材料与方法
1.1 实验动物与试剂 昆明种小鼠，由苏州大学动物实验中心提供，雌雄各半，体重约20g。抗坏血酸及分析纯购自无锡民丰试剂厂。
, 百拇医药
1.2 动物处理 将40只实验小鼠随机分为正常对照组(正常饲养，不加照射)，照射对照组(生理盐水灌胃，加照射)和VitC实验组1，2，3(分别以VitC 15，30，45mg/kg体重灌胃，加照射)，每组8只。照射前给药，qd×10d,第11d照射，照后24h处死动物，检测各组小鼠骨髓嗜多染红细胞微核。另将30只小鼠随机分为正常对照组、照射对照组和VitC实验组单独作30d存活率实验。正常对照组和照射对照组处理同上，VitC实验组VitC 30mg/kg体重灌胃加照射，方法同上，照射后继续饲养30d，观察存活情况。
1.3 照射条件 利用本校 60 Co γ源，对小鼠行全身照射，剂量率为1Gy/min,30d存活率实验小鼠受照剂量为5.0Gy,骨髓嗜多染红细胞微核实验照射剂量为2.0Gy。
1.4 观察指标
1.4.1 小鼠30d存活率及保护指数 30d存活率=(每组小鼠30d存活数÷每组小鼠总数)×100%；保护指数=实验组鼠平均存活天数÷对照组鼠平均存活天数。
, 百拇医药
1.4.2 骨髓嗜多染红细胞微核率 采用股骨骨髓涂片法制片，每只动物计数1000个嗜多染红细胞微核(PCEMN)。
1.5 数据处理 存活天数采用t检验，嗜多染红细胞微核率采用泊松分布u检验。
2 结果
2.1 VitC对受照小鼠30d存活率的影响 照前连续灌胃(VitC30mg/kg体重)10d可明显提高5.0Gy照射小鼠30d存活率，延长其存活时间，平均存活天数与照射对照组相比，有非常显著性差异(P<0.01)，保护指数可达2.09(见表1)。
表1 VitC对受5.0Gy γ射线照射小鼠平均存活时间
和30d存活率的影响 组别
n
, 百拇医药
平均存活天数
30d存活率(%)
保护指数
正常对照组
10
30.0
100.0
照射对照组
10
8.9±4.3
0.0
1.00
VitC实验组
, 百拇医药
10
18.6±7.9*
20.0
2.09
*与照射对照组相比，P<0.01
2.2 VitC对受照小鼠骨髓嗜多染红细胞微核率的影响 2.0Gyγ射线可明显诱发小鼠骨髓嗜多染红细胞微核，其微核率显著高于正常对照组(P<0.01)。本实验于照射前VitC灌胃，明显降低γ射线诱发的骨髓PCEMN率，VitC各剂量组PCEMN与照射对照组相比较，差异均非常显著(P<0.01)(见表2)，且随VitC剂量增加，PCEMN率逐渐降低。对照前VitC不同剂量(x,mg/kg体重)与照后小鼠PCEMN(y,‰)作一直线回归方程，求得
=28.21-0.62X,两者呈负相关关系，其相关系数为r=-0.8001(P<0.001)。当照前VitC灌胃剂量达45mg/kg体重时，照后小鼠PCEMN与对照组相比，无显著性差异(P>0.05)，可完全抑制2.0Gy γ射线所诱发的PCEMN的形成(见附图)。, 百拇医药
表2 VitC对γ射线诱发小鼠骨髓嗜多染红细胞微核的影响 组别
n
辐照剂量(Gy)
VitC剂量(mg/kg体重)
PCE
微核数
微核率(
±s，‰)正常对照组
8
0.0
0.0
, 百拇医药
8000
16
2.0±0.8
照射对照组
8
2.0
0.0
8000
253
31.6±10.0*
VitC实验组1
8
2.0
, 百拇医药
15.0
8000
112
14.0±3.3**
VitC实验组2
8
2.0
30.0
8000
72
9.1±1.9**
VitC实验组3
, http://www.100md.com
8
2.0
45.0
8000
17
2.1±1.7**Δ
*与正常对照组相比，P<0.01，**与照射对照组相比，P<0.01，Δ与正常对照组相比，P>0.05
附图 VitC与2.0Gyγ射线照射后小鼠骨髓PECMN的剂量-效应关系
3 讨论
, 百拇医药
辐射可引起受照对象急、慢性辐射损伤，辐射诱变和辐射致癌等。随着核医学和放射医学的发展，如何减少辐射所致的危害，寻找实际应用的辐射防护剂日益受到重视。本文以不同剂量的VitC灌胃小鼠，然后加以一定剂量的γ射线照射，分别从整体和细胞水平来评价VitC的辐射防护作用。
Harapanhalli[4]报道VitC对亚致死剂量3.5Gy X射线损伤具有防护作用，保护指数为1.7，但对较高剂量9.0Gy的辐射损伤无防护作用。本实验以30mg/kg体重的VitC给小鼠连续灌胃10d后，再以5.0Gy γ射线照射，可使小鼠30d存活率和平均存活时间明显延长，保护指数达2.09，进一步从整体水平证实了VitC对较高剂量的γ射线也具有较好的防护作用。
对遗传物质的损伤是辐射效应中一个十分重要的问题，一部分体细胞的诱发突变与致癌有关。因而，本实验还观察了预防性予VitC对受照小鼠骨髓细胞微核的影响。结果表明，VitC(15、30、45mg/kg体重)对2.0Gy γ射线所诱发的PECMN具有明显的抑制作用，并且有剂量-效应关系，以45mg/kg体重的VitC就可完全阻止γ射线所诱发的PECMN，从细胞水平上说明了VitC对γ射线所造成的遗传物质损伤的防护是有效的。
, http://www.100md.com
电离辐射对机体损伤的主要机理之一是与其产生的自由基有关，而自由基在体内可引起DNA损伤，造成单、双链断裂以及碱基损伤、DNA分子交联等。已证实，VitC可减轻H2O2对DNA的损伤[2]，完全阻止争光霉素对人外周血淋巴细胞染色体损伤效应，降低小鼠淋巴细胞的微核形成[6] 。由于在这些研究中采用的H2O2，争光霉素均是通过在体内产生活性氧自由基发挥毒作用，因此，VitC对其损伤的抑制作用可认为是通过清除自由基而发挥抗氧化损伤作用。我们对VitC抗辐射氧化作用的研究也证实，VitC可明显提高血和肝组织SOD活性，降低MDA(另文发表)。据此认为，VitC对辐射小鼠的防护作用也是得益于VitC对辐射产生的自由基的早期清除作用。
VitC是一种天然存在于食物中的抗氧化营养素，其毒副作用小，易于排泄，临床上已被应用于对多种疾病的治疗。本实验从动物整体和细胞水平证实了VitC对中高剂量的60Co γ射线所诱发的损伤具有防护作用，为VitC作为抗辐射药物应用于临床提供了实验依据。虽然VitC在本实验剂量范围内(15～45mg/kg体重)对辐射防护的作用是一致的，但有许多研究表明，VitC的作用具有双向性[3，5]，因此，对VitC抗辐射损伤的有效剂量和适宜的范围尚有待进一步研究论证。
, 百拇医药
参考文献
1，闻芝梅，陈群石，译.现代营养学.北京∶人民卫生出版社，1998∶570
2，马爱国，Duthie SJ,Ross MA,等.维生素E、C和β-胡萝卜素对DNA损伤的影响.中华预防医学杂志，1998，33(1)∶16
3，杨 林，张月明，徐臻荣，等.抗坏血酸体外抗肿瘤作用的实验研究.中国公共卫生，1999，15(10)∶867
4，Harapanhalli RS,Yaghmai V,Giuliani D,et al.Antioxidant effects of vitamin C in mice followeing X-irradiation.Res Commun Mol Pathol Pharmacol,1996,94(3)∶271
, 百拇医药 5，Konopacka M,Widel M,Rzeszowska WJ.Modifying effect of vitmins C,E and beta-carotene against gamma-ray-induced DNA damage in mouse cells.Mutat Res,1998,417(2～3)∶85
6，Anderson D,Basaran N,Blowers SD,et al.The effect of antioxidants on bleomycin treatment in in vitro and in vivo genotoxicity assays.Mutat Res,1995,329(1)∶37
2000年6月12日收稿, http://www.100md.com