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目的:建立放射性<125>I粒子离体照射实验模型,研究已建立模型中细胞平面照射的剂量和剂量分布。探讨国产6711型<125>I粒子相对生物效应,并对其杀伤人胰腺癌细胞系PANC-1的效应及机制进行初步研究。
方法: 1、建立14颗粒子环形排布的照射模型,用临床上常用的国产6711型<125>I粒子。实验前随机抽取20％粒子对单颗粒子的活度进行校正,筛选并标定热释光剂量元件(TLD),应用TLD对模型进行测量。先用1mCi <125>I粒子对标定过的TLD照射6d,测量细胞平面受照剂量并计算初始剂量率;然后用同样活度<125>I粒子照射10d后测量,与用公式计算的照射剂量值进行比较。2、处于指数生长期的PANC-1细胞,行<125>I粒子离体照射。在初始剂量率为2.59cGy/h时,分别给与1、2、4、6、8和10Gy照射。60Co为对照组,剂量率为2.21Gy/min,给与相同剂量照射。用胎盘蓝染色法检测细胞死亡比率,并绘制细胞死亡率随剂量变化曲线。细胞接受不同剂量照射后,用胰酶消化成单细胞悬液,适当稀释,按比例分别接种到100mm培养皿中,继续培养14d,甲醇固定,姬姆萨染色,计数50个以上为存活细胞,计算各剂量点细胞克隆形成率,绘制生存曲线,得出生物学参数,并求出<125>I粒子相对于<60>Co的相对生物效应。指数生长期PANC-1细胞,分别用<125>I粒子和<60>Co给与4Gy照射,照射后继续培养12、24、48和72h,计数各时间点细胞死亡率,比较两种照射方式细胞死亡率随时间变化。指数生长期PANC-1细胞,分别用<125>I粒子及<60>Co给予2、5和8Gy照射,照射后24h收集细胞,细胞凋亡用AnnexinV-FITC/PI双染色法,流式细胞仪检测细胞凋亡及细胞周期变化情况。
结果: 1、在国内首次建立14颗粒子环形排布的照射模型,粒子源距细胞平面垂直距离12mm。TLD标定:测量读数和照射剂量拟合为线性关系。单颗粒子活度测量值与出厂标定值相差<±5％。照射6d测量细胞平面累积剂量为1.58Gy,计算初始剂量率为0.27Gy/d;照射10d的测量值和理论计算值分别为2.43Gy和2.57Gy,两者相差5.76％。根据对模型的测量和计算,推导出不同的粒子活度即在不同的初始剂量率下细胞受照剂量和照射时间的关系。2、在相同剂量照射下,<125>I粒子持续低剂量率照射与<60>Co照射相比,当≥4Gy时,PANC-1细胞死亡率明显增高。照射4GY以下,两种照射方式对PANC-1的杀伤效应没有差別。<125>I粒子与<60>Co分别对PANC-1细胞照射4Gy后,随着时间延长细胞死亡率增加,<125>I粒子照射后的细胞死亡率增加更为明显,两者相比有显著差异,24h后差异达高峰,48~72h差异有所下降。根据克隆形成实验,得出<125>I粒子和<60>Co照射PANC-1细胞剂量-存活曲线。从细胞剂量-存活曲线可求出以下生物参参数:<60>Co照射的D<,0>值、N值和Dq值分别为2.30、1.42和0.65,<125>I粒子的D<,0>值、N值及Dq值分别为1.66、1.23和0.29。<125>I粒子持续低剂量率照射细胞存活分数比<60>Co低,<125>I粒子相对于<60>Co的相对物效应为1.45。流式细胞仪检测结果显示,指数生长期PANC-1细胞随着<125>粒子照射剂量的增大,凋亡率增加。5Gy时达峰值,与<60>Co照射相比,凋亡率有显著差异。<60>Co照射后,细胞坏死率随剂量增大而增加,与<125>I粒子照射相比有明显差异。但总体杀伤效果低于<125>I粒子。<60>Co照射后24h,PANC-1细胞发生S期阻滞;<125>I粒子照射后24h PANC-1细胞出现G<,2>/M期阻滞,并呈剂量依赖性。
结论:1、本研究建立的放射性<125>I粒子离体照射模型,简便实用,可用于放射生物学实验研究。受照剂量与照射时间关系的建立,为今后开展放射性<125>I粒子相对生物效应的研究和对肿瘤细胞作用机制的研究奠定基础。
2、<125>I粒子持续低剂量率照射与<60>Co高剂量率照射相比细胞杀伤效应更强。测定的相对生物效应与其他研究者测量的结果相似。为临床<125>I粒子治疗肿瘤提供一定的参考价值。诱导细胞凋亡和G<,2>/M期阻滞是,<125>I粒子持续低剂量率照射对PANC-1细胞抑制作用的主要机制之一。