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近年来,因为在诊断成像过程中全身暴露,以及对职业危害和辐射事故的担忧,低剂量辐射(Low dose radiation/LDR)对健康的影响已经引起人们的高度关注。LDR的生物学效应和分子机制在目前尚未得到很好的表征;LDR对多种免疫应答的影响仍不明确且存争议,低剂量电离辐射对人体健康的影响是学术界长期有争议的课题。目的:本研究通过建立小鼠低剂量辐照模型,确定低剂量辐射对重要免疫细胞功能的作用规律;分析低剂量辐射后损伤免疫细胞胞内重要功能信号通路分子的改变,研究重要细胞因子的变化规律。方法:构建低剂量辐照小鼠模型,设置长期低剂量辐照与单次低剂量辐照两种不同的辐照模式。选用雄性Balb/c小鼠接受单一剂量的全身照射(0.01 Gy、0.05 Gy、0.20 Gy、0.50 Gy)。对于长期低剂量辐照而言,在6周的时间内对小鼠照射10次(单次照射剂量为:0.02Gy、0.05 Gy及0.10 Gy,最终剂量为0.20 Gy、0.50 Gy及1 Gy)。通过血常规分析小鼠红细胞、白细胞、血小板及血红蛋白含量;通过流式细胞术检测小鼠外周血免疫细胞、胸腺免疫细胞、骨髓免疫细胞及脾脏免疫细胞的比例数量。主要对T淋巴细胞、B淋巴细胞、巨噬细胞、树突状细胞、自然杀伤细胞进行分析。取小鼠胸腺、脾脏组织,计算其脏器指数。提取胸腺、脾脏细胞RNA,分析细胞因子的变化。提取胸腺、脾脏细胞蛋白,分析ROS相关蛋白变化。利用凋亡实验检测低剂量辐照后小鼠外周血免疫细胞、胸腺免疫细胞、骨髓免疫细胞和脾脏免疫细胞的数量变化。利用周期实验检测低剂量辐照后小鼠外周血免疫细胞、胸腺免疫细胞、骨髓免疫细胞及脾脏免疫细胞的增殖能力。结果:1、单次LDR后24小时,与对照组相比,辐照组小鼠体重未发生显著发生变化。当辐照剂量达到0.50 Gy时,小鼠脾脏脏器系数减小,胸腺脏器系数未见明显变化,提示脾脏组织比胸腺组织对辐照更为敏感。2、单次LDR后24小时,与对照组相比,辐照小鼠脾脏细胞、外周血细胞凋亡数量增加,骨髓和胸腺细胞凋亡数量未有显著变化。辐照后骨髓细胞、胸腺细胞停滞于G0/G1期,提示低剂量辐照使细胞生长增殖能力受到一定程度抑制。3、单次LDR后24小时,与对照组相比,实验组小鼠外周血中白细胞数量、红细胞数量、血红蛋白数量及血小板数量都没有出现显著性变化,提示LDR对造血系统没有造成严重损伤。与对照组相比,实验组脾脏中B细胞活化标志物CD40在0.05 Gy、0.20 Gy辐照后,数量显著减少;在0.01 Gy和0.50 Gy的照射后,与对照组相比,实验组树突状细胞(DC细胞)数量有显著减少。并且单次低剂量辐照后24小时,与对照组相比,实验组DC细胞活化标志物CD80/CD86,巨噬细胞(MΦ细胞)数量明显减少并且都表现出剂量依赖性的特性。MΦ细胞相对应的细胞活化标志物CD68也在0.01 Gy、0.05 Gy、0.50Gy照射后,数量减少。而NK细胞经低剂量辐照后,虽然NK细胞数量和其细胞活化标志物CD69数量上没有出现统计学上的差异意义,却也出现了数量减少的趋势,提示巨噬、树突状细胞这两类免疫细胞对辐照更为敏感。4、单次LDR后24小时,与对照组相比,实验组脾脏胸腺中抗氧化蛋白NFκB、Nrf2、HO-1的表达都出现明显下调,且差异具有统计学差异。5、长期LDR后第2天,与对照组相比,实验组小鼠脾脏脏器系数呈剂量依赖性减小,但在辐照后第7天和第14天,小鼠脾脏脏器系数未观察到显著变化。6、长期LDR后第2天,与对照组相比,实验组脾脏内NK细胞、MΦ细胞、DC细胞数量明显减少;DC细胞活化标志物(CD80/CD86)中的CD86,MΦ细胞活化标志物CD68数量也明显减少。与对照组相比,实验组胸腺内T总细胞细胞数量减少。其相对应的活化细胞标志物(CD25/CD28)数量减少。与对照组相比,实验组脾脏及胸腺内抗氧化蛋白NRF2及其所调控的HO-1蛋白表达下调。与对照组相比,实验组小鼠脾脏内细胞因子IL-12、IFN-γ表达下调。胸腺内细胞因子IL-4、IFN-γ表达下调。7、长期LDR后第7天,与对照组相比,实验组小鼠脾脏内DC细胞数量增加,DC细胞活化标志物(CD80/CD86)、NK细胞活化标志物CD69、MΦ细胞活化标志物CD68数量明显增加。与对照组相比,实验组小鼠胸腺内T总细胞、成熟T细胞(CD4+T/CD8-T、CD8+T/CD4-T)、T总细胞相对应的活化标志物(CD25、CD28)数量变化没有出现统计学差异。与对照组相比,实验组HO-1蛋白表达开始有所增加。脾脏内IFN-γ、IL-12表达上调。胸腺内细胞因子IL-10、IL-12表达上调。8、长期LDR后第14天,与对照组相比,实验组MΦ细胞仍有增加,DC细胞活化标志物(CD80/CD86)CD80和MΦ细胞活化标志物CD68数量也都有所增加。与对照组相比,实验组脾脏内抗氧化蛋白Nrf2表达上调。胸腺内INOS、HO-1蛋白表达仍然明显上调。胸腺及脾脏细胞因子表达都趋于稳定。9、长期LDR后,在脾脏和胸腺组织内,免疫细胞、免疫分子、抗氧化蛋白都经历数量先下降后上升最后表达趋于正常稳定的趋势,提示LDR最初会造成机体免疫系统功能紊乱、免疫调节异常,随着时间的延长,在7-14天时间内机体可通过自身免疫调节能力,使免疫系统恢复正常。10、树突状细胞、巨噬细胞、抗氧化蛋白Nrf2、HO-1对LDR比较敏感。结论:1、单次LDR和长期LDR对免疫系统的影响存在比较明显差异。2、树突状细胞、巨噬细胞、抗氧化蛋白Nrf2、HO-1对LDR比较敏感。3、LDR最初会造成免疫系统功能紊乱、免疫调节异常,随着时间的延长,在7-14天时间内机体可通过自身免疫调节能力,使免疫系统功能恢复正常。