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目的：以原代骨髓基质细胞和人急性髓性白血病细胞(HL-60)作为生物模型,研究预先低强度微波辐射对γ射线和盐酸阿霉素(DOX)致造血系统细胞损伤的防护作用,并初步探讨其可能的机理,为造血损伤的防护提供实验依据。
方法：①低强度微波辐射对γ射线致骨髓基质细胞损伤效应的影响：骨髓基质细胞随机分为对照组,单纯微波组(微波剂量分别为12μW／cm2、120μW／cm2和1200μW／cm2),联合组(12μW／cm2、120μw／cm2和1200μW／cm2微波+8Gyγ射线)和单纯γ射线组。单纯微波组和联合组给予微波照射,每天1h,连续辐照7d,对照组和单纯γ射线组置于同一环境,但不给予电磁辐射,第8d对联合组和单纯γ射线组进行8Gyγ射线照射。采用CCK-8比色法检测骨髓基质细胞增殖活性,筛选能够减轻γ射线损伤效应的低强度微波剂量；骨髓基质细胞随机分为4组:对照组,单纯微波组(微波剂量12μW／cm2),联合组(12μW／cm2微波+8Gyγ射线)和单纯γ射线组。流式细胞仪分析骨髓基质细胞凋亡、坏死和细胞周期的改变,检测骨髓基质细胞线粒体膜电位和细胞内游离Ca2+的变化,试剂盒测定骨髓基质细胞超微量Ca2+-Mg2+-ATP酶的活性,研究低强度微波减轻γ射线致骨髓基质细胞损伤效应的机理。②低强度微波辐射对γ射线致HL-60细胞损伤效应的影响：HL-60细胞随机分为对照组,单纯微波组(微波剂量分别为12μW／cm2、120μW／cm2和1200μW／cm2),联合组(分别为12μW／cm2、120μW／cm2和1200μW／cm2微波+8Gyγ射线)和单纯γ射线组。单纯微波组和联合组给予微波照射,每天1h,连续辐照3d,对照组和单纯γ射线组置于同一环境,但不给予电磁辐射,第4d对联合组和单纯丫射线组进行8Gyγ射线照射。采用CCK-8比色法检测HL-60细胞增殖活性,筛选能够减轻γ射线损伤效应的低强度微波剂量；HL-60细胞随机分为4组:对照组,单纯微波组(微波剂量12μW／cm2),联合组(12μW／cm2微波+8Gyγ射线)和单纯γ射线组。流式细胞仪分析HL-60细胞凋亡、坏死和细胞周期的改变,检测HL-60细胞线粒体膜电位和细胞内游离ca2+的变化,试剂盒测定HL-60细胞超微量Ca2+-Mg2+-ATP酶的活性。研究低强度微波减轻γ射线致HL-60细胞损伤效应的机理。③低强度微波辐射对盐酸阿霉素致HL-60细胞损伤效应的影响：HL-60细胞随机分为对照组,单纯微波组(微波剂量分别为12μW／cm2、1201μW／cm2和1200μW／cm2),联合组(分别为12μW／cm2、120μW／cm2和1200μW／cm2微波+盐酸阿霉素)和单纯DOX组。单纯微波组和联合组给予微波照射,每天1h,连续辐照3d,对照组和单纯DOX组置于同一环境,但不给予电磁辐射,第4d对联合组和单纯DOX组给予浓度0.125mg／L盐酸阿霉素。采用CCK-8比色法检测HL-60细胞增殖活性,筛选能够减轻盐酸阿霉素损伤效应的低强度微波剂量；HL-60细胞随机分为4组:对照组,单纯微波组(微波剂量12μW／cm2),联合组(12μW／cm2微波+盐酸阿霉素)和单纯DOX组。流式细胞仪分析HL-60细胞凋亡、坏死和细胞周期的改变,检测HL-60细胞线粒体膜电位和细胞内游离Ca2+的变化,试剂盒测定HL-60细胞超微量Ca2+-Mg2+-ATP酶的活性,研究低强度微波减轻盐酸阿霉素致HL-60细胞损伤效应的机理。
结果：⑴与对照组相比,120μW／cm2联合组、1200μW／cm2联合组和单纯γ射线组细胞增殖活性显著降低(P<0.05),与单纯γ射线组相比,12μW／cm2联合组细胞增殖活性显著升高(P<0.05)。⑵与对照组相比,联合组与单纯γ射线组细胞凋亡率和细胞内游离Ca2+浓度显著增加(P<0.05),细胞线粒体膜电位水平和Ca2+-Mg2+-ATP活性明显下降(P<0.05),单纯γ射线组G1期细胞比例显著增加,S期细胞比例显著降低(P<0.05)；与单纯γ射线组相比,联合组细胞凋亡率和细胞内游离Ca2+浓度显著降低(P<0.05),线粒体膜电位水平和细胞Ca2+-Mg2+-ATP活性明显升高(P<0.05),G1期细胞比例显著降低,S期细胞比例显著增加(P<0.05)。⑶与对照组相比,120μW／cm2单纯微波组、1200μW／cm2单纯微波组、120μW／cm2联合组、1200μW／cm2联合组和单纯γ射线组细胞增殖活性显著降低(P<0.05)；与单纯γ射线组相比,120μW／cm2联合组、1200μW／cm2联合组细胞增殖活性显著降低(P<0.05),12μW／cm2联合组细胞增殖活性显著升高(P<0.05)。⑷与对照组相比,联合组与单纯γ射线组细胞凋亡率和细胞内游离Ca2+浓度显著增加(P<0.05),细胞Ca2+-Mg2+-ATP活性明显下降(P<0.05),G1期细胞比例显著降低,S期细胞比例显著降低,G2／M期细胞比例显著增加(P<0.05),单纯γ射线组细胞线粒体膜电位水平明显下降(P<0.05)；与单纯γ射线组相比,联合组细胞凋亡率和细胞内游离Ca2+浓度显著降低(P<0.05),细胞线粒体膜电位水平和Ca2+-Mg2+-ATP活性明显升高(P<0.05),G1期细胞比例显著增加,S期细胞比例显著增加,G2／M期细胞比例显著降低(P<0.05)。⑸与对照组相比,120μW／cm2单纯微波组、1200μW／cm2单纯微波组、各微波剂量联合组和单纯DOX组细胞增殖活性明显降低(P<0.05)；与单纯DOX组相比,120μW／cm2联合组和1200μW／cm2联合组细胞增殖活性显著降低(P<0.05),12μW／cm2联合组细胞增殖活性显著升高(P<0.05)。⑹与对照组相比,联合组与单纯DOX组细胞凋亡率和细胞内游离Ca2+浓度显著增加(P<0.05),细胞线粒体膜电位水平和ca2+-Mg2+-ATP活性明显下降(P<0.05),G1期细胞比例显著降低,S期细胞比例显著降低,G2／M期细胞比例显著增加(P<0.05)；与单纯DOX组相比,联合组细胞凋亡率和细胞内游离Ca2+浓度显著降低(P<0.05),细胞线粒体膜电位水平和Ca2+-Mg2+-ATP活性明显升高(P<0.05),G1期细胞比例显著增加,S期细胞比例显著增加,G2／M期细胞比例显著降低(P<0.05)。
结论：①预先给予低强度微波能减轻γ射线致骨髓基质细胞和HL-60细胞的损伤效应。②预先给予低强度微波能减轻盐酸阿霉素致HL-60细胞的损伤效应。③低强度微波辐射拮抗细胞线粒体膜电位下降、减轻胞浆内Ca2+超载和减少Ca2+-Mg2+-ATP酶活性降低可能是低强度微波对γ射线致骨髓基质细胞和Hl-60细胞损伤防护效应的机制之一,也是减轻盐酸阿霉素致HL-60细胞损伤的机制之一。