60Coγ射线全脑常规照射后大鼠血脑屏障的电镜观察.docx

60Co射线全脑常规照耀后大鼠血脑屏障的电镜视察60Co射线全脑常规照耀后大鼠血脑屏障的电镜视察【摘要】目的：视察60Co射线全脑常规照耀后大鼠血脑屏障（BBB）的超微结构变更。方法：20只SD大鼠随机分为5组，依次为比照组、IOGy组、20Gy组、30Gy组和40Gy组，每组4只。60Co射线全脑常规照耀，2Gy次1,5次周1,照耀后16h用偶示踪电镜化学技术视察大鼠BBB超微结构的变更。结果：比照组锢颗粒局限在血管腔内；IOGy组紧密连接处见锢颗粒沉积；20Gy组镯颗粒充满性地分布于神经细胞间隙；30Gy组镯颗粒进入神经细胞内，并分布于线粒体、内质网等细胞器表面；40Gy组锢颗粒充满分布于脑组织细胞间和细胞内，可见毛细血管内皮细胞及神经细胞失去正常形态，结构破坏。结论：全脑常规外照耀后大鼠BBB均出现病理变更，且射线具有降低及破坏BBB功能的作用，在全脑放疗期间随照耀剂量的变更而呈规律性变更，具有可预料性。【关键词】放射治疗血脑屏障超微结构大鼠血脑屏障（BBB）是血脑之间物质交换的限制系统，在对维持脑内微环境稳定的同时，它也导致约95%的药物不能有效透过完整的BBB,使得很多对中枢神经系统疾病有潜在治疗价值的药物不能发挥药理作用I2。探讨发觉放射线在治疗脑瘤的同时亦具有破坏BBB的作用，因此利用放射线开放BBB后进行化疗对改善脑肿瘤预后可能有帮助。国内外对脑部大剂量的局部照耀3进行了较多探讨，但比照耀后BBB超微结构变更的探讨却很少，因此不行能对脑照耀后BBB的变更规律作出客观的评价。为明确全脑常规照耀对BBB功能影响的变更规律，本探讨对正常SD大鼠进行全脑常规分割照耀，通过锢示踪电镜化学技术视察大鼠BBB超微结构的变更，详细如下。1材料与方法1.1试验动物与分组正常健康成年SD大鼠20只，雌雄不限，体重205306g,平均251g（徐州医学院试验动物中心供应），随机分为5组，即比照组（照耀OGy）、IOGy组、20Gy组、30Gy组和40Gy组，每组4只。1.2动物预处理照耀大鼠经麻醉后侧卧于治疗床上，经模拟定位后进行全脑外放射治疗，60Co治疗机（上海医用合资仪器厂，FHC50型）源皮距75cm,照耀野大小约2cm2cm,上界位于双眼后眦连线，下界位于双耳后连线，左右露空，垂照，2Gy次一1,每日一野，每周5次。每次治疗前用0.4%的戊巴比妥钠（25mgkg-1）腹腔注射麻醉，每次治疗结束后在同一条件下饲养。1. 3电镜制作每组在治疗完成后按王爽等4电镜制作步骤留取标本，制作超薄切片，在透射电镜（日本日立H600型）下视察与拍照。2. 试验结果电镜超微结构表明，比照组高电子密度的偶颗粒仅分布在毛细血管管腔内，附着在毛细血管内壁的表面，毛细血管内皮细胞间紧密连接、基底膜及毛细血管外的组织间隙均未见偶颗粒沉积，毛细血管内皮细胞及脑组织细胞无肿胀（图1）；IOGy组见毛细血管内皮细胞间的紧密连接处锢颗粒呈线性沉积，但基底膜处及脑组织间隙未见偶颗粒沉积，细胞形态结构未见明显异样（图2）；20Gy组中紧密连接开放，细小的高电子密度锢颗粒通过毛细血管基底膜进入到脑组织内，分布在神经组织细胞间隙和轴突四周，但未进入脑组织细胞内（图3）,与照耀前相比，说明BBB的通透性明显增加，屏障功能遭到破坏；30Gy组毛细血管内、紧密连接、基底膜及脑组织内充满性的细小锢颗粒沉积，并见锢颗粒进入组织细胞内部，分布于线粒体、内质网等细胞器的表面，甚至进入部分线粒体内部，沉积于线粒体喳的表面（图4）,部分核孔及核内亦见偶颗粒沉积，但核内沉积量较核外沉积明显少，染色质边聚，内质网池扩大，血管内皮细胞、脑组织细胞、核膜结构尚完整，形态无明显异样（图5）；40Gy组镯颗粒充满分布在毛细血管内皮细胞、基底膜、脑组织细胞间及细胞内，内皮细胞肿大，管腔闭塞（图6）,髓鞘分别，部分毛细血管内皮细胞及神经细胞失去正常形态，结构破坏（图7）,并见髓鞘四周及内部镯颗粒沉积，呈板层状表现（图8）。3讨论放疗是颅内肿瘤术后最重要的协助治疗手段，自放射治疗应用于肿瘤治疗以来，预后明显改善。近年来，尽管放射生物和放射物理方面进展很快，但是单纯放疗对脑瘤预后的进一步改善作用却不大，主要缘由是由于放射线在治疗肿瘤的同时，不行避开地会对四周正常脑组织造成损伤，特殊是随着脑瘤病人生存期的延长，放射性脑损伤的问题越来越突出，因此不能通过提高照耀剂量的方法来延长脑瘤病人的生存期。探讨表明，脑肿瘤病人的BBB虽有肯定程度的异形性，但从形态学上未见异样56,至少在肿瘤边缘BBB相对完整，因此化疗对很多脑瘤的预后影响不大，未显示出优越性。本探讨从超微结构上证明了常规放疗后BBB的变更规律，对指导临床放化综合治疗具有参考价值。本试验采纳了镯示踪法视察放射线照耀后BBB形态学的变更。结果显示，放射治疗前锢颗粒不能透过完整的BBB,在照耀IOGy后可见少量锢颗粒透过毛细血管内皮细胞间紧密连接但未能通过基底膜，内皮细胞及脑组织结构正常，与Vulpen等7探讨取得了类似的结果。在照耀20Gy后大部分毛细血管内皮细胞间的紧密连接开放，锢颗粒通过毛细血管基底膜进入到脑组织内，未进入神经细胞内，说明此时BBB完整性已被破坏，其通透性增加，因此可以说明临床上颅内高压常在肿瘤汲取剂量达1520Gy后发生，同时亦说明基底膜是构成BBB的重要结构之一，可以称为血脑的其次道屏障。在照耀30Gy后偶颗粒已进入神经细胞内部，分布于线粒体、内质网等细胞器的表面，甚至进入部分线粒体内部，沉积于线粒体崎的表面，核内亦见镯颗粒沉积，说明此时BBB基本失去屏障功能，与章龙珍等8动物试验结果发觉在照耀达30Gy时脑脊液中药物浓度最高相一样。Qin等9临床探讨结果表明放射治疗2040Gy后为化疗最佳时机，其病理形态学基础可能从这里得到很好的说明。另外可以看到在放疗30Gy后核孔处锢颗粒大量聚集，核内镰I颗粒分布较核外少，较细胞间锢颗粒沉积更少，说明核膜、细胞膜功能尚可，对外界不良刺激有着强大的抵挡和防护作用，因此可以推断神经细胞对放射线有较大的剂量耐受性。在照耀40Gy后毛细血管内皮细胞及神经细胞受损较明显，锢颗粒充满分布在脑组织内，部分细胞失去正常形态，并见髓鞘四周及板层间铺颗粒沉积，呈板层状变更，可见髓鞘分别。细胞核内外偶颗粒比较匀称的分布，说明核膜的功能亦受到损伤，但细胞整体轮廓尚存，表明BBB及胞膜系统在生理功能上的稳定性及正常脑组织在放射治疗中的剂量限制性，此时若进一步进行全脑放射治疗可能不仅不能改善预后，反而增加放射性脑损伤,缩短病人的生存期，这可能为临床上全脑照耀肯定剂量的放射线后，须依据病灶范围缩野后追加剂量供应了理论依据。总之，60Co射线照耀前后大鼠BBB超微结构变更表明，受照大鼠BBB均出现病理变更，表现为放射线具有降低及破坏BBB功能的作用，这种作用在全脑放疗期间随照耀剂量的变更而呈规律性变更，具有可预料性。BBB的破坏使得药物通透性增加，扩大了药物的选择范围，为进一步改善脑瘤病人的预后，提高病人的生活质量，延长生存期供应了可能。本试验以正常SD大鼠为探讨对象，模拟临床常规放疗模式，取得了预期的结果，有利于试验结果的外推，但对于临床上的实际应用仍需行进一步的探讨。【参考文献】1REGINAA,DEMEU1.EM,1.AP1.ANTEA,etal.Multidrugresistanceinbraintumors:rolesofthebloodbrainbarrierJ.CancerMetastasisRev,2001,20(12):1325.2颜冰，黄培堂.血脑屏障与脑药物转运J.生物技术通讯，2002,13(3):199201.3YUANH,GABERMW,MCO1.GANT,etal.Radiationinducedpermeabilityandleukocyteadhesionintheratbloodbrainbarrier:modulationwithantiICAM1antibodiesJ.4王爽，李学BrainRes,2003,969(12):5969.荣，王晓峰.用硝酸锢示踪测定大鼠脑损伤后血脑屏障通透性变更的电镜技术J.第四军医高校学报，1999,20(2):171172.5王耀明.渗透性开放血脑屏障的原理机制和治疗应用J.国外医学：神经病学神经外科学分册，2001,28(4):253256.6岳伟英，钟思陶，梁惠珍，等.脑肿瘤血脑屏障形态学变更与脑肿瘤转移关系的探讨J.好用癌症杂志，2000,15(3):273275.7VU1.PENM,KA1.HB,TAPH00MMJ,etal.Changesinbloodbrainbarrierpermeabilityinducedbyradiotherapy:implicationsfortimingofchemotherapy?J.OncolRep,2002,9(4):683688.8章龙珍，曹远东，陈勇，等.全脑常规分割外照耀对大鼠血脑屏障药物通透性的影响J.中华放射肿瘤学杂志，2006,15(3):229232.9QIND,OUG,MOH,etal.Improvedefficacyofchemotherapyforglioblastomabyradiationinducedopeningofbloodbrainbarrier:clinicalresultsj.IntJRadiatOncolBiolPhys,2001,51(4):959962.