犬后腹膜器官术中照射损伤及细胞凋亡率变化
作者：王继英 洛小林 钟毓斌
单位：100029 北京，中日友好医院放射肿瘤科
关键词：
中华放射肿瘤学杂志990421 术中放射治疗已经被许多放射治疗医生和外科医生接受,尤其是发生于放射敏感器官的、难以切除的肿瘤,更是一种有效的治疗手段。虽然在术中照射肿瘤时,医生可以尽量移开肿瘤近旁的正常组织器官,但有时要做到这一点是很困难的。这时,医生就必须了解这些组织器官对术中放射剂量的耐受程度，以制定术中照射的适当剂量。因此，作者对腹腔各重要器官的术中照射耐受量及其在不同剂量条件下的组织学改变进行了研究，并对相关的细胞凋亡情况做了初步观察，为临床术中放射治疗提供了必要的理论依据。
1 材料及方法
1.1 实验动物:成年犬3只,雄性2只，雌性1只。体重为15～20kg,由北京实验动物所提供。
, 百拇医药
1.2 手术情况:静脉麻醉，手术暴露整个后腹膜器官进行照射，然后逐层关闭腹腔。术中照射时动脉氧分压维持在9.98kPa(1kPa≈7.51mmHg)，二氧化碳分压在5.99kPa。
1.3 照射范围:采用4cm×6cm矩形限光筒,直接照射后腹膜区。包括胰头区、十二指肠降部及右肾、输尿管及右肾水平的腹腔动、静脉。
1.4 照射剂量:采用9MeV电子线。3只犬分别接受20，25，30Gy单次照射。表面剂量占86.7%,表面下1cm占98.1%,表面下1.5cm占100%,表面下2cm占98.9%。
1.5 研究内容:照射前及处死前,所有犬完成血液化学检查。照射后2个月中,每天观察其表现。2个月后处死，解剖取后腹膜区受照射器官的标本,进行病理学检查；评价细胞凋亡率。
2 结果
, http://www.100md.com
2.1 急性反应:3只犬在照射后无任何急性并发症出现。
2.2 病理检查:大体检查无异常外观表现。显微镜检查的胰腺、十二指肠、肾、输尿管、血管结果以下分别描述。
20Gy组中:(1)胰腺实际受量17.34Gy,其表面细胞空泡变性,腺泡水肿；(2)十二指肠实际受量19.62Gy,浆膜下层炎性细胞渗出,粘膜1/3～1/2区域炎性细胞浸润,绒毛顶端上皮脱落；(3)肾实际受量20.00Gy,肾皮质近曲小管上皮细胞散在空泡变性；(4)血管未见损伤。
25Gy组中：(1)胰腺实际受量21.80Gy,其表面细胞空泡变性范围较20Gy组损伤广泛,实质内散在局灶性变性；(2)十二指肠实际受量24.65Gy,绒毛近顶端1/3区域上皮脱落,间质凝固性坏死(绒毛即使修复,功能也不能恢复到损伤前状态)；(3)肾实际受量24.73Gy,2个腺体厚度的肾皮质近曲小管上皮细胞空泡变性(从理论上讲是可逆的)；(4)血管未见损伤。
, http://www.100md.com
30Gy组中:(1)胰腺实际受量26.04Gy,其内散在局灶性空泡变性；(2)十二指肠实际受量29.31Gy,绒毛顶端出现凝固性坏死(能再生,但间质再生血管与细胞不能恢复原来功能)；(3)肾实际受量30.00Gy,4个腺体厚度的肾皮质近曲小管上皮细胞空泡变性、脱落,肾实质淤血,间质胶原变性；(4)血管弹性膜部分缺失,少部分内皮脱落(不能排除是制片过程所造成)。
2.3 细胞凋亡检查结果见表1。
表1 照射后2个月不同器官细胞在不同剂量下的凋亡率▲(%) 器官细胞类别
20Gy
25Gy
30Gy
胰腺细胞
, 百拇医药
≤5
15
15
十二指肠上皮细胞
15
15
15
肾近曲小管上皮细胞
30
40～50
≤5
注：▲：凋亡率是在40倍显微镜下(随机选3～5个视野)计数500个细胞后计算的凋亡细胞数占细胞总数的百分率
, http://www.100md.com
2.4 血液化学检查结果:3个组在照射后2个月,血尿素氮(BUN)、肌酐(Cr)、淀粉酶(Amy)、总胆汁酸(TBA)均增高,而尿酸(UA)、葡萄糖(Glu)下降。
3 讨论
术中放射治疗在肿瘤的治疗中已经被认为是一种有价值的辅助手段。从理论上讲,这个技术的优点是能够直接照射靶器官,避免了周围组织器官的损伤。在国外，随着临床上对其应用和评价的增多，目前已被专门用于与耐受较差的正常组织器官相邻肿瘤的辅助治疗。在国内，该类研究报道很少,特别是接受术中照射时,正常组织器官(如大血管和腹腔内各器官)能够耐受的剂量范围的研究报道就更少。国外学者正在试图了解正常腹膜后结构在接受单次大剂量照射后的损伤程度，以指导临床正确应用术中照射治疗肿瘤。
本研究中，3只犬分别接受了20～30Gy的单次大剂量术中照射，未发现有意义的急性放射损伤。治疗中，血氧含量正常，因此排除了组织低氧造成的抗辐射的可能性。在DT20Gy组中，胰腺上皮细胞少量空泡变性也不会影响其整体功能；十二指肠绒毛顶端脱落，但间质未受损，所以，完全可能恢复；肾皮质近曲小管的散在空泡变性也不会影响其整体功能。在25～30Gy组中，胰腺受到了一定影响，损伤较20Gy组广泛，从血液化学检测也可以看出其功能受损；十二指肠绒毛损伤，在将来恢复后，功能将会降低；肾损伤较20Gy组严重，但也是可逆的。在30Gy组中可见，如果剂量达到25Gy以上，胰腺的损伤在照射后2个月已影响到它的功能，从血液化学检测也可以看出；十二指肠是较敏感器官，在30Gy时，它的损伤已是不可逆的了；肾损伤加重，实质内淤血，间质胶原变性，损伤是不可逆的。综上所述，十二指肠最敏感，其次是肾，再次是胰腺,所以，在术中照射时适当遮挡是必要的。
在腹部的术中照射时，大血管的耐受程度是较高的。在本研究中，大血管未见有明显的损伤，结论同国外的研究相同。日本的术中照射开展较早，最高剂量达40Gy，未见有出现严重并发症的报道。在美国，术中照射作为一个单独的放射治疗手段，剂量在15～30Gy之间；作为结合外照射的一种手段，术中剂量只达15Gy。作者认为25Gy是术中照射的适当剂量。进一步需要研究的是在单次大剂量照射下人体组织器官的耐受情况。
收稿：1999-02-06 修回：1999-05-24, 百拇医药
单位：100029 北京，中日友好医院放射肿瘤科
关键词：
中华放射肿瘤学杂志990421 术中放射治疗已经被许多放射治疗医生和外科医生接受,尤其是发生于放射敏感器官的、难以切除的肿瘤,更是一种有效的治疗手段。虽然在术中照射肿瘤时,医生可以尽量移开肿瘤近旁的正常组织器官,但有时要做到这一点是很困难的。这时,医生就必须了解这些组织器官对术中放射剂量的耐受程度，以制定术中照射的适当剂量。因此，作者对腹腔各重要器官的术中照射耐受量及其在不同剂量条件下的组织学改变进行了研究，并对相关的细胞凋亡情况做了初步观察，为临床术中放射治疗提供了必要的理论依据。
1 材料及方法
1.1 实验动物:成年犬3只,雄性2只，雌性1只。体重为15～20kg,由北京实验动物所提供。
, 百拇医药
1.2 手术情况:静脉麻醉，手术暴露整个后腹膜器官进行照射，然后逐层关闭腹腔。术中照射时动脉氧分压维持在9.98kPa(1kPa≈7.51mmHg)，二氧化碳分压在5.99kPa。
1.3 照射范围:采用4cm×6cm矩形限光筒,直接照射后腹膜区。包括胰头区、十二指肠降部及右肾、输尿管及右肾水平的腹腔动、静脉。
1.4 照射剂量:采用9MeV电子线。3只犬分别接受20，25，30Gy单次照射。表面剂量占86.7%,表面下1cm占98.1%,表面下1.5cm占100%,表面下2cm占98.9%。
1.5 研究内容:照射前及处死前,所有犬完成血液化学检查。照射后2个月中,每天观察其表现。2个月后处死，解剖取后腹膜区受照射器官的标本,进行病理学检查；评价细胞凋亡率。
2 结果
, http://www.100md.com
2.1 急性反应:3只犬在照射后无任何急性并发症出现。
2.2 病理检查:大体检查无异常外观表现。显微镜检查的胰腺、十二指肠、肾、输尿管、血管结果以下分别描述。
20Gy组中:(1)胰腺实际受量17.34Gy,其表面细胞空泡变性,腺泡水肿；(2)十二指肠实际受量19.62Gy,浆膜下层炎性细胞渗出,粘膜1/3～1/2区域炎性细胞浸润,绒毛顶端上皮脱落；(3)肾实际受量20.00Gy,肾皮质近曲小管上皮细胞散在空泡变性；(4)血管未见损伤。
25Gy组中：(1)胰腺实际受量21.80Gy,其表面细胞空泡变性范围较20Gy组损伤广泛,实质内散在局灶性变性；(2)十二指肠实际受量24.65Gy,绒毛近顶端1/3区域上皮脱落,间质凝固性坏死(绒毛即使修复,功能也不能恢复到损伤前状态)；(3)肾实际受量24.73Gy,2个腺体厚度的肾皮质近曲小管上皮细胞空泡变性(从理论上讲是可逆的)；(4)血管未见损伤。
, http://www.100md.com
30Gy组中:(1)胰腺实际受量26.04Gy,其内散在局灶性空泡变性；(2)十二指肠实际受量29.31Gy,绒毛顶端出现凝固性坏死(能再生,但间质再生血管与细胞不能恢复原来功能)；(3)肾实际受量30.00Gy,4个腺体厚度的肾皮质近曲小管上皮细胞空泡变性、脱落,肾实质淤血,间质胶原变性；(4)血管弹性膜部分缺失,少部分内皮脱落(不能排除是制片过程所造成)。
2.3 细胞凋亡检查结果见表1。
表1 照射后2个月不同器官细胞在不同剂量下的凋亡率▲(%) 器官细胞类别
20Gy
25Gy
30Gy
胰腺细胞
, 百拇医药
≤5
15
15
十二指肠上皮细胞
15
15
15
肾近曲小管上皮细胞
30
40～50
≤5
注：▲：凋亡率是在40倍显微镜下(随机选3～5个视野)计数500个细胞后计算的凋亡细胞数占细胞总数的百分率
, http://www.100md.com
2.4 血液化学检查结果:3个组在照射后2个月,血尿素氮(BUN)、肌酐(Cr)、淀粉酶(Amy)、总胆汁酸(TBA)均增高,而尿酸(UA)、葡萄糖(Glu)下降。
3 讨论
术中放射治疗在肿瘤的治疗中已经被认为是一种有价值的辅助手段。从理论上讲,这个技术的优点是能够直接照射靶器官,避免了周围组织器官的损伤。在国外，随着临床上对其应用和评价的增多，目前已被专门用于与耐受较差的正常组织器官相邻肿瘤的辅助治疗。在国内，该类研究报道很少,特别是接受术中照射时,正常组织器官(如大血管和腹腔内各器官)能够耐受的剂量范围的研究报道就更少。国外学者正在试图了解正常腹膜后结构在接受单次大剂量照射后的损伤程度，以指导临床正确应用术中照射治疗肿瘤。
本研究中，3只犬分别接受了20～30Gy的单次大剂量术中照射，未发现有意义的急性放射损伤。治疗中，血氧含量正常，因此排除了组织低氧造成的抗辐射的可能性。在DT20Gy组中，胰腺上皮细胞少量空泡变性也不会影响其整体功能；十二指肠绒毛顶端脱落，但间质未受损，所以，完全可能恢复；肾皮质近曲小管的散在空泡变性也不会影响其整体功能。在25～30Gy组中，胰腺受到了一定影响，损伤较20Gy组广泛，从血液化学检测也可以看出其功能受损；十二指肠绒毛损伤，在将来恢复后，功能将会降低；肾损伤较20Gy组严重，但也是可逆的。在30Gy组中可见，如果剂量达到25Gy以上，胰腺的损伤在照射后2个月已影响到它的功能，从血液化学检测也可以看出；十二指肠是较敏感器官，在30Gy时，它的损伤已是不可逆的了；肾损伤加重，实质内淤血，间质胶原变性，损伤是不可逆的。综上所述，十二指肠最敏感，其次是肾，再次是胰腺,所以，在术中照射时适当遮挡是必要的。
在腹部的术中照射时，大血管的耐受程度是较高的。在本研究中，大血管未见有明显的损伤，结论同国外的研究相同。日本的术中照射开展较早，最高剂量达40Gy，未见有出现严重并发症的报道。在美国，术中照射作为一个单独的放射治疗手段，剂量在15～30Gy之间；作为结合外照射的一种手段，术中剂量只达15Gy。作者认为25Gy是术中照射的适当剂量。进一步需要研究的是在单次大剂量照射下人体组织器官的耐受情况。
收稿：1999-02-06 修回：1999-05-24, 百拇医药