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摘要： ［目的］ 研究贫铀（depleted uranium，DU）对体外培养大鼠成骨细胞（osteoblast，OB）的毒性损伤作用，为DU对骨损伤防治提供依据。 ［方法］ 分离并培养原代成骨细胞，分别给予不同浓度（0.001 95 ～0.031 2 mg/ml）的DU溶液，噻唑蓝（MTT）法检测细胞增殖率以观察DU对OB增殖的影响；对硝基苯磷酸二钠盐（PNPP）法测定细胞裂解液中碱性磷酸酶（ALP）活性以观察DU对OB分化能力的影响；矿化结节形成能力和面积测定以观察DU对OB矿化能力的影响。 ［结果］ DU处理组OB增殖率、ALP活性均呈不同程度降低，且随着DU染毒剂量的增加和时间的延长，DU对OB增殖率和ALP活性的抑制作用更加明显，其中0.001 8、0.015 、0.031 2 mg/ml等染毒剂量组与正常对照组相比，差异有统计学意义（P 0.05）。染毒后48、12 h，均对OB的增殖有明显抑制作用，且随着染毒剂量的增高、染毒时间的延长，抑制作用增强。其中48 h时间点的OB增殖抑制率达3.8%～21.0%，12 h时间点达15.2%～59.0%。与对照组相比，0.001 8 mg/ml以上剂量DU染毒48 h后、0.001 9 mg/ml以上剂量DU染毒12 h后，对OB增殖率的抑制作用均有显著意义（P 0.05）。因此，DU可明显抑制OB的增殖，并与染毒剂量和时间有关，见表1。 2.3 贫铀对ALP活性的影响 不同剂量和时间的DU染毒组细胞ALP活性均较对照组有明显下降。与对照组相比，DU染毒后24 h OB的ALP活性下降5.0% ～ 51.1%，其中0.003 9 mg/ml及以上剂量DU，对OB的ALP活性的抑制作用有显著意义（P 0.05），见表2。证明DU染毒能明显抑制OB的ALP活性，即DU对OB的分化能力有明显抑制作用。 2.4 贫铀对OB矿化能力的影响 对OB培养20 d后，OB形成肉眼可见的白色矿化结节，经茜素红染色后，可见大小不一、形态各异的红色结节（见图3）。经DU染毒后，OB矿化形成受到明显的抑制。与空白对照组和HNO3对照组相比，0.003 9、0.001 8 mg/ml DU染毒组的矿化结节形成能力呈明显抑制，矿化结节面积明显减小，差异有显著性（P < 0.01）。表明DU对OB矿化能力有明显的抑制作用。见表3和图3。 3 讨论 贫铀进入体内后可以对人体造成各种急、慢性损害，包括对造血、呼吸、消化、泌尿、中枢神经、免疫和生殖系统等均有一定程度的影响［1-3］。美国美军放射生物研究所（AFRRI）的研究结果表明：DU植入后，肾脏、胫骨和颅骨中DU浓度最高，即肾脏和骨骼是DU植入后最主要的蓄积器官［4］。DU长期沉积于骨骼可能导致对骨细胞、骨矿盐结构和骨生物力学性能的直接损伤作用［4- ］。但有关DU对骨细胞的直接损害作用，国内外报道甚少。本实验探讨DU对体外培养大鼠OB增殖、分化和矿化能力的影响，对研究DU致骨代谢损伤的效应及其病理机制，为DU创伤采取的医学处理和预防DU所致远期危害有重要指导意义。 本实验结果表明，DU染毒后24 h，OB增殖率即呈现一定程度抑制；染毒后48、12 h，不同染毒剂量DU均对OB的增殖有明显抑制作用，且随着染毒剂量的增高、时间的延长，DU对OB增殖的抑制作用增强。其中48 h时间点的OB增殖抑制率达3.8% ～ 21.0%，12 h时间点达15.2% ～ 59.0%。可见DU对OB的抑制具有时间效应和剂量效应。OB在骨组织的生长发育、骨代谢平衡中都起着重要作用，OB数量减少或功能受损都会导致骨代谢的异常，影响骨构塑与骨重建，使骨形态和功能受损［1，8］。DU对OB增殖的抑制作用可影响OB的数量，导致骨形成和骨转换异常，引起骨生理紊乱。 OB具有合成和分泌ALP的功能，ALP的表达是OB分化的主要特征之一，ALP活性的高低可反映OB的分化程度，并在新骨形成中发挥着钙结合蛋白的作用［1，8］。本研究结果表明，DU染毒后24 h OB的ALP活性即明显下降，为5.0% ～ 51.1%； 0.031 2 mg/ml 剂量DU染毒48 h后对OB的ALP活性抑制率为34.8%；0.015 mg/ml和0.031 2 mg/ml剂量DU染毒12 h后对OB的ALP活性抑制率分别为11.9%和1 .1%，表明DU对OB的ALP活性的抑制作用随着DU剂量的加大和作用时间的延长而增加，即呈现明显的剂量效应。因此，贫铀可通过降低OB的ALP活性、抑制OB分化，干扰骨矿化与骨形成过程。 矿化结节形成是OB骨形成功能的形态表现，通过计量矿化结节形成数和矿化结节面积可反应OB的矿化功能。本实验结果表明， DU染毒组矿化结节面积显著减少，表明DU可抑制OB矿化结节的形成，对OB的矿化功能有明显的抑制作用。 已有文献报道［4，9］，贫铀进入体内后的主要蓄积器官是肾脏和骨骼。DU对骨的毒性作用，可能通过对肾脏的间接作用即肾-骨途径，也可能通过对骨的直接毒性作用所致［10］。有关贫铀对骨细胞的直接损害作用，国内外报道甚少［11，12］。本实验结果表明，贫铀对OB具有直接毒性作用，可抑制OB增殖，并能在一定程度上抑制OB的分化及矿化，可能是DU致骨代谢和骨矿盐损伤效应发生的重要机制。 参考文献： ARFSTEN D P，STILL K R，RITCHIE G D. A review of the effects of uranium and depleted uranium exposure on reproduction and fetal development［J］. Toxicol Ind Health，2001，11（5-10）：180-191. STORM H H，JORGENSEN H O，KEJS A M，et al. Depleted uranium and cancer in Danish Balkan veterans deployed 1992-2001［J］. Eur J Cancer，200 ，42（14）：2355-2358. 张珩，李积胜. 铀对人体影响的机制及防治［J］. 国外医学卫生学分册，2004，31（2）：80-84. MCCLAIN D E，BENSON K A，DALTON T K，et al. Biological effects of embedded depleted uranium（DU）：summary of Armed Forces Radiobiology Research Institute research［J］. Sci Total Environ，2001，214（1-3）：115-118. FUKUDA S，IKEDA M，CHIBA M，et al. Clinical diagnostic indicators of renal and bone damage in rats intramuscularly injected with depleted uranium［J］. Radiat Prot Dosimetry，200 ，118（3）：301-314. TISSANDIE E，GUEGUEN Y，LOBACCARO J M，et al. Effects of depleted uranium after short-term exposure on vitamin D metabolism in rat［J］. Arch Toxicol，200 ，80（8）：413-480. COLLIGNON H，DAVICCO M J，BARLET J P. Isolation of cells from ovine fetal long bone and characterization of their osteoblastic activities during in vitro mineralization［J］. Arch Physiol Biochem，1991，105（2）：158-1 . ALBORZI A，MAC K，GLAXKIN C A，et al. Endochondral and intramenbranous fetal bone development：osteoblastic cell proliferation，and expression of alkaline phosphatase，n-twist，and histone H4［J］. J Craniofac Genet Dev Biol，199 ，1 （2）：94-10 . LEGGETT R W，PELLMAR T C. The biokinetics of uranium migrating from embedded DU fragments［J］. J Environ Radioact，2003， 4（2-3）：205-225. TISSANDIE E，GUEGUEN Y，LOBACCARO J M A，et al. In vivo effects of chronic contamination with depleted uranium on vitamin D3 metabolism in rat［J］. Biochim Biophys Acta，2001，1110（2）：2 -212. MILLER A C，BROOKS K，STEWART M，et al. Genomic instability in human osteoblast cells after exposure to depleted uranium：delayed lethality and micronuclei formation［J］. Environ Radioact，2003， 4（2-3）：241-259. MILLER A C，BROOKS K，STEWART M，et al. Depleted uranium-catalyzed oxidative DNA damage：absence of significant alpha particle decay［J］. J Inorg Biochem，2002，25（1）：24 -252. （收稿日期：2001-01-2 ） （英文编辑：黄建权；校对：徐新春） “本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文”。 转载注明来源:http://www.ybaotk.com |
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