航空辐射环境对民航飞行人员骨代谢的影响及137Csγ射线对体外培养成骨细胞作用的研究

论文摘要

目的了解高空飞行人员的骨代谢情况,分析飞行人员骨代谢水平与辐射剂量之间的关系,探讨航空辐射环境对飞行人员骨代谢的影响。为进一步为研究辐射引起骨损伤的发病机制,本文利用体外培养技术探讨不同剂量137Csγ射线对成骨细胞的影响,观察辐射后成骨细胞形态学的改变,ALP和BGP活性的变化及成骨细胞相关基因（BGP、OPG、BMP-2、IGF-1）mRNA表达的变化,了解辐射对成骨细胞的影响及其作用机制,为放射性骨损伤的防治提供重要的实验依据。方法1.从新疆航空公司所有飞行人员中按年龄随机抽取134名（男性,20～60岁）健康飞行人员和37名（男性,20～60岁）当地健康地面对照人员,按照年龄分成3组:20～年龄组,30～年龄组,40岁及以上年龄组,分别采用放射免疫分析法测定血清骨钙素水平,采用酶联免疫分析法测定血清骨特异性碱性磷酸酶水平;根据飞行指令数据使用美国联邦航空署开发的软件CARI-6,计算新疆航空公司飞行航线的宇宙辐射有效剂量率,由此计算飞行人员飞行过程中受到的宇宙辐射年均有效剂量和累积有效剂量,生化指标结果用组间t检验进行比较,并与辐射剂量之间进行相关分析。2.将MC3T3-E1细胞系和通过酶消化法从新生SD大鼠颅骨中获取的大鼠成骨细胞（ROB）传代后,分别接受1、3、6、9Gy的137Csγ射线的单次照射（剂量率为0.788Gy/min）,对照组（0Gy）细胞同时也带入照射准备室。照射后立即更换培养液,并继续培养。每天用相差倒置显微镜动态观察各组成骨细胞形态学的改变,每隔一天采用MTT法检测各组成骨细胞的增殖情况,7天后,收集各组细胞的裂解液用于检测ALP活性,收集各组细胞的上清液用于检测BGP含量,提取细胞内总RNA,采用RT-PCR方法检测各组细胞BGP、OPG、BMP-2、IGF-Ⅰ基因mRNA的表达。结果1、飞行人员BGP水平和BALP水平均低于对照组水平,飞行人员BGP水平和BALP水平与对照组比较,在20～年龄组和30～年龄组均显著降低（p＜0.01）,40～年龄组之间没有统计学差异（p＞0.05）;根据文献所测新疆航空公司全部航线年平均宇宙辐射有效剂量率为2.55μSv·h-1(1.39～4.90μSv·h-1),计算出被检测飞行人员年均受照有效剂量为1.88mSv·a-1（0.70～4.14mSv·a-1）,累积受照有效剂量为20.71mSv（2.81～57.52mSv）。飞行人员BGP水平和BALP水平与辐射剂量之间呈显著性负相关（P＜0.01）。2、两种细胞照射后形态均发生改变。未照射的细胞生长密集,胞质丰富,呈不规则的多角形。受照组细胞胞体增大,数目减少,胞质呈均质状,折光性差,偶见多核巨细胞,随照射剂量增加而更加明显。3、137Csγ射线照射后第1d、3d、5d、7d,不同剂量照射组成骨细胞的MTT（OD）值及细胞增殖率有差异,均有统计学意义（P＜0.01）。与对照组同一时间点比较,两种细胞受照组的MTT（OD）值均显著降低,差异有统计学意义;细胞增殖率在MC3T3-E1细胞照射后第1d、3d、5d、7d各组均下降,有统计学差异,而ROB细胞1Gy剂量组照射后第7d才有统计学意义,其它各受照组均有统计学差异。相关分析结果显示,MC3T3-E1细胞和ROB细胞的MTT（OD）值与辐射剂量均呈显著负相关。4、不同剂量照射组细胞的ALP活性和BGP含量有差异,均有统计学意义（P＜0.01）;MC3T3-E1细胞与对照组比较,3Gy、6Gy、9Gy照射组ALP活性降低,有统计学差异,1Gy、3Gy、6Gy和9Gy照射组BGP含量降低,均有统计学差异;ROB细胞与对照组比较,四个剂量的照射组ALP活性和BGP含量降低,均有统计学意义。相关分析结果显示,MC3T3-E1细胞和ROB细胞的ALP活性和BGP含量与辐射剂量均呈显著负相关。5、不同剂量照射组细胞的BGP、OPG、BMP-2和IGF-Ⅰ的mRNA表达量有差异,均有统计学意义（P＜0.01）;MC3T3-E1细胞与对照组比较,3Gy、6Gy、9Gy照射组BGP、BMP-2和IGF-Ⅰ的mRNA表达量下降,有统计学差异,OPG的mRNA表达量在四个剂量照射组均下降,有统计学差异;ROB细胞与对照组比较,3Gy、6Gy、9Gy照射组BMP-2和OPG的mRNA表达量下降,有统计学差异,BGP和IGF-1的mRNA表达量在四个剂量照射组均降低,均有统计学差异。相关分析结果显示,MC3T3-E1细胞和ROB细胞的BGP、OPG、BMP-2和IGF-1的mRNA表达量与辐射剂量均呈显著负相关。结论1、航空辐射环境因素可影响民航飞行人员的骨代谢水平,其骨代谢水平与飞行过程中受到的宇宙辐射有效剂量密切相关。2、MC3T3-E1细胞系和ROB细胞对辐射的反应相似,只是敏感性稍有不同。辐射后细胞形态发生明显改变,辐射对成骨细胞的增殖、分化和功能均有抑制作用,与辐射剂量呈明显相关,在辐射剂量的界值上,增殖、分化和功能存在差异,反映出增殖、分化和功能三者之间的机制的不同;BGP、OPG、BMP-2和IGF-Ⅰ基因的表达水平下降,并且与辐射剂量呈显著相关,提示辐射可能通过影响成骨细胞相关基因的表达,从而影响成骨细胞的增殖与分化及其功能,导致骨形成减少,破坏骨重建过程中的平衡,引起骨损伤。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 符号说明
• 前言
• 研究现状、成果
• 研究目的、方法
• 一、航空辐射环境对民航飞行人员骨代的影响
• 1.1 对象与方法
• 1.2 结果
• 1.3 讨论
• 1.4 小结
• 137Csγ射线对体外培养成骨细胞作用的研究'>二、¹³⁷Csγ射线对体外培养成骨细胞作用的研究
• 2.1 材料和方法
• 2.2 结果
• 2.3 讨论
• 2.4 小结
• 结论
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 综述
• 放射性骨损伤发病机制的研究进展
• 综述参考文献
• 致谢