60Co外照射对大鼠5-氟尿嘧啶血胰屏障通透性的影响
作者：赵玉沛 康维明 陶蔚 蔡力行 朱预
单位：100730 北京，中国医学科学院中国协和医科大学北京协和医院外科
关键词：放射疗法；胰腺肿瘤；化学疗法；辅助；血胰屏障；穿透比
中华医学杂志000405 【摘要】 目的 探讨胰腺癌综合治疗中不同剂量放射治疗对于化学治疗疗效可能产生的影响。方法 采用高效液相色谱法(HPLC)分别测定了大白鼠经60Co胰腺外照射0、2、10、20、30、40 Gy后8 h，静注5-氟尿嘧啶(5-FU)(93.75 mg.kg-1)在胰腺组织中的穿透比(PR)。同行胰腺病理检查。结果 5-FU在大鼠胰腺组织中的穿透比在小剂量(2 Gy)放疗后8h较对照组明显升高。在大剂量放疗(≥10 Gy)后8 h，PR随放疗剂量的增加而增加(相关系数r=0.99)，但PR均低于或与正常对照组差异无显著意义(P<0.05)。且在20 Gy剂量组中胰岛细胞已出现部分退化、变性。结论 分次治疗常用剂量(2 Gy)放疗后，同时加用化疗，5-FU在胰腺组织中穿透比明显升高，可能会取得较好的化疗效果，二者具协同作用。中、大剂量放疗时(≥10 Gy)，急性期合并化疗，放射治疗在一定程度上可能会降低血胰屏障对5-FU的通透性，影响化学治疗的效果。大剂量放疗时(20 Gy)，急性期即可出现胰岛细胞损伤。
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Effect of radiotherapy on penetration of 5-FU in blood-pancreatic barrier in rats
ZHAO Yupei
(Department of Surgery, Peking Union Medical College Hospital, Beijing 100730, China)
KANG Weiming
(Department of Surgery, Peking Union Medical College Hospital, Beijing 100730, China)
TAO Wei
(Department of Surgery, Peking Union Medical College Hospital, Beijing 100730, China)
, 百拇医药
【Abstract】 Objective To investigate the effect of radiotherapy dose on penetration of 5-FU (5-fluorouracil) in blood-pancreatic barrier in rats. Methods After the pancreatic region of the rats were irradiated by 2, 10, 20, 30 and 40 (Gy) doses of γ-ray , we investigated the penetration ratio (PR) of 5-FU in the pancreatic tissue with HPLC assay. Results When treated with low-dose of γ-ray (2 Gy), the PR of 5-FU increased obviously after 8 hours. But in the high-dose groups (≥10 Gy), the PR was less than or had no difference with control group. At the same time, we found that the islets had appeared pathological degeneration, while the pancreatic lobular structure, acini and ducts had no visible changes in 20 Gy group. Conclusions After the treatment of low-dose of γ-ray combined with 5-FU, the effect of chemoradiotherapy may be improved for enhanced PR of 5-FU in pancreatic tissue, and at the same time, chemotherapy and radiotherapy cooperate with each other. But in high dose groups(≥10 Gy), radiotherapy may reduce the effect of chemotherapy in acute phase. After high-dose radiotherapy, we should pay attention to the change of glucose-resistance of patient to reduce the incidence of radiotherapy complication.
, 百拇医药
【Key words】 Radiotherapy； Pancreatic neoplasms； Chemotherapy, adjuvant； Blood-Pancreatic barrier； Penetration ratio
随着放疗技术的提高，以放射治疗及化疗为胰腺癌基本疗法的综合治疗在美国、日本已成为早期胰腺癌患者术后及中、晚期患者较为成熟的治疗方案，患者生存期及生活质量较单一治疗均明显改善[1，2]。但胰腺癌放射治疗对于化学治疗的影响尚少有报道。血胰屏障是影响胰腺癌化疗药物效果的重要因素之一，我们以往的研究证明，该屏障可影响化疗药物5-氟尿嘧啶(5-FU)在胰腺组织中的通透性[3]。但是放射治疗对于该屏障是否起作用、放射治疗是否影响化学药物在胰腺组织中的分布，目前尚不清楚。本研究中我们以5-FU在胰腺组织中的穿透比为反映血胰屏障通透性的指标，探讨胰腺癌综合治疗中放射治疗对于化学治疗的影响。
材料与方法
, 百拇医药
一、材料
1.FYC-50H60Co放射治疗机(上海医疗器械二厂),Beckman System Gold Programmable Solvent Module 125(美国),Beckman System Gold Diode Array Detector Module 168(美国)。Phenomenex色谱柱：150 mm×4.60 mm Sphereclone 5U ODS(2) (美国)。
2.Wistar健康雄性大鼠48只(体重180 g±10 g，中国医学科学院医学实验动物中心提供)，用随机表法随机分配至各实验组，每组8只。
二、方法
1.根据临床常用放疗剂量确定各实验组剂量，分为2、10、20、30及40 Gy 5个剂量组，其中2 Gy为临床标准分次放疗常用剂量，10～30 Gy为临床胰腺癌术中放疗常用剂量范围，剂量率为0.769 0 Gy/min，5-FU给药剂量根据临床胰腺癌患者化疗常用剂量(15 mg/kg)，按照药理学人体-动物体重剂量折算系数计算，给药剂量为93.75 mg/kg。
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2.大鼠氯胺酮(8 mg/kg)腹腔注射麻醉，仰卧位固定，取大鼠上腹部剑下1～4 cm为带状照射野(胰腺区域包括在其中)，不同剂量照射后8 h，颈总静脉推注5-FU，10 min后，腹主动脉取血，采用高效液相色谱法(HPLC)分别测定大鼠血浆和胰腺组织中的5-FU浓度，计算穿透比，并在大鼠胰腺脾叶、胃叶、十二指肠叶分别取材，中性甲醛固定，切片、HE染色，行病理检查。
3.数据处理：色谱图采用Beckman systenm gold处理软件GOLD进行处理，分别计算各实验组5-FU胰腺组织穿透比(penetration ratio，PR)。实验数据采用SAS软件进行统计分析。
结果
1.5-FU高效液相色谱测定结果见表1。
表1 5-FU血胰屏障通透性与放疗剂量的关系(
±s) 放疗剂
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量(Gy)
鼠数
血中5-FU
(mg/L)
胰腺组织中5-FU
(μg/g)
5-FU胰腺组织
穿透比
0
8
79±16
47±10
0.60±0.12
, 百拇医药
2
8
76±13
56±12
0.70±0.13*
10
8
89±17
32± 8
0.38±0.09*
20
8
, http://www.100md.com 76±15
38± 9
0.50±0.11*
30
8
72±19
44±12
0.62±0.13
40
8
70± 9
47±10
0.67±0.15
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注：与对照组(放疗剂量0 Gy)比较*P<0.05
由表1可见，不同剂量放射治疗8 h后，5-FU胰腺组织穿透比小剂量放疗组(2 Gy)明显高于中、大剂量组(≥10 Gy)。在10、20、30、40 Gy中、大剂量放疗组中，5-FU在胰腺组织中PR与放疗剂量呈正相关(r=0.99)。
2.病理学观察结果：正常大鼠胰腺病理可见胰腺小叶结构完整，间质中无水肿及炎性细胞浸润。而2 Gy剂量组胰腺组织可见胰腺小叶结构完整，无胰腺细胞坏死，但间质血管周围有大量炎性细胞浸润，并出现间质水肿(图1)。在中、大剂量(10、20、30、40 Gy)放疗组胰腺组织中均可见间质血管周围炎性细胞浸润，且浸润程度随剂量的增加而增加，但均较2 Gy组轻。虽各剂量组病理均未发现胰腺小叶结构破坏及胰腺腺泡细胞的坏死，但是在20 Gy剂量组胰腺组织中已可见胰岛细胞出现部分退化、变性(图2)。
, 百拇医药
图1 2 Gy外照射后8 h胰腺病理改变 HE染色 ×80
图2 20 Gy外照射后8 h胰腺病理改变 HE染色 ×80
讨论
胰腺癌化学治疗临床效果不满意，影响因素众多，其中血胰屏障对化疗药物的影响是重要因素之一。5-FU作为胰腺癌化疗的基本用药，同时又具有放疗增敏效应[4，5]。因此研究放射治疗对于5-FU血胰屏障通透性的影响，对于提高胰腺癌临床化疗、放疗的治疗效果具有重要意义。
放射治疗对于肿瘤组织的杀灭，主要通过两方面的作用机制：一是放射线直接作用于肿瘤细胞DNA，使其裂解，杀灭肿瘤细胞。即放射治疗的直接作用。二是放疗作用于肿瘤组织血管系统，造成肿瘤血管渗透性改变、狭窄、阻塞，致肿瘤组织缺血、缺氧、死亡。即放射治疗的间接作用[6]。胰腺癌多属对放射线中、低度敏感性肿瘤，肿瘤的杀灭与放射治疗的间接作用亦密切相关。且组织血管系统外照射后，其微循环反应基本相似，故本实验在一定程度上可真实反应放射治疗后5-FU血胰屏障通透性改变。
, 百拇医药
从本组研究照射剂量与5-FU血胰屏障通透性的关系可以看出：临床标准分次治疗的常用剂量2 Gy(低剂量)照射后8 h，胰腺组织对5-FU的通透性明显升高(P<0.05)，但是10、20 Gy(中、大剂量)照射后8 h，PR则明显降低(P<0.05)。病理学表明不同放疗剂量照射后，急性期5-FU血胰屏障通透性变化与胰腺组织血管周围炎性细胞浸润程度密切相关。炎性细胞浸润愈严重，则PR愈高。在本组实验中，低剂量(2 Gy)照射后，其胰腺组织血管周围炎性细胞浸润程度明显高于中、大剂量组，其原因可能于不同剂量照射后白细胞运动能力变化、毛细血管内皮细胞功能状态改变等综合因素有关。本结果还提示，临床采用中、大剂量放疗时(10～40 Gy)，在急性期5-FU血胰屏障穿透比与放疗剂量之间可能呈正相关(但PR均低于或与正常对照组差异无显著意义)。此外，从病理学上还可看出，在大剂量放疗(20 Gy)时，急性期虽未出现胰腺小叶结构的破坏及胰腺腺泡细胞的坏死，但已可看到胰岛细胞的退化、变性。所以我们认为：小剂量放疗时，急性期血胰屏障对5-FU的通透性增加，此时合并化疗，具协同作用，可能有助于提高治疗效果。中、大剂量放疗时，急性期合并化疗，放射治疗在一定程度上可能会降低血胰屏障对5-FU的通透性，影响化学治疗的效果。此外，大剂量放疗时(20 Gy)，急性期即可出现胰岛细胞损伤，故放疗后应注意患者糖耐量变化，适时用药，减少并发症的发生。
, 百拇医药
(本文编辑：陈新石)
基金项目：国家教委高等学科博士学科点专项科研基金资助项目(9715)
参考文献
1，Gastrointestinal Tumor Study Group. Further evidence of effective adjuvant combined radiation and chemotherapy following curative resection of pancreatic cancer. Cancer, 1987, 59: 2006-2010.
2，Whittington R, Bryer MP, Haller DG, et al. Adjuvant therapy of resected adenocarcinoma of the pancreas. Int. J Radiat Oncol Biol Phys,1991, 21: 1137-1143.
, http://www.100md.com
3，陶蔚，赵玉沛，蔡力行，等. 5-FU静脉推注后对胰腺组织穿透性的动态变化过程. 中华肝胆外科杂志，1998，35：234-236.
4，Hughes LL, Luengas J, Rich TA, et al. Radiosensitization of cultured human colon adenocarcinma cells by 5-fluorouracil: effects on cell survial DNA repair and cell recovery. Int J Radiat Oncol Biol Phys, 1992, 23: 983-991.
5，Lawrence TS, Davis MA, Maybaum J. Dependence of 5-fluorouracil-mediated radiosensitization on DNA-directed effects. Int J Radiat Oncol Biol Phys, 1994, 29: 519-523.
6，谷铣之，殷蔚伯，刘泰福，等. 肿瘤放射治疗学.北京：北京医科大学中国协和医科大学联合出版社. 1993.226-258.
(收稿日期：1999-07-07), 百拇医药
单位：100730 北京，中国医学科学院中国协和医科大学北京协和医院外科
关键词：放射疗法；胰腺肿瘤；化学疗法；辅助；血胰屏障；穿透比
中华医学杂志000405 【摘要】 目的 探讨胰腺癌综合治疗中不同剂量放射治疗对于化学治疗疗效可能产生的影响。方法 采用高效液相色谱法(HPLC)分别测定了大白鼠经60Co胰腺外照射0、2、10、20、30、40 Gy后8 h，静注5-氟尿嘧啶(5-FU)(93.75 mg.kg-1)在胰腺组织中的穿透比(PR)。同行胰腺病理检查。结果 5-FU在大鼠胰腺组织中的穿透比在小剂量(2 Gy)放疗后8h较对照组明显升高。在大剂量放疗(≥10 Gy)后8 h，PR随放疗剂量的增加而增加(相关系数r=0.99)，但PR均低于或与正常对照组差异无显著意义(P<0.05)。且在20 Gy剂量组中胰岛细胞已出现部分退化、变性。结论 分次治疗常用剂量(2 Gy)放疗后，同时加用化疗，5-FU在胰腺组织中穿透比明显升高，可能会取得较好的化疗效果，二者具协同作用。中、大剂量放疗时(≥10 Gy)，急性期合并化疗，放射治疗在一定程度上可能会降低血胰屏障对5-FU的通透性，影响化学治疗的效果。大剂量放疗时(20 Gy)，急性期即可出现胰岛细胞损伤。
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Effect of radiotherapy on penetration of 5-FU in blood-pancreatic barrier in rats
ZHAO Yupei
(Department of Surgery, Peking Union Medical College Hospital, Beijing 100730, China)
KANG Weiming
(Department of Surgery, Peking Union Medical College Hospital, Beijing 100730, China)
TAO Wei
(Department of Surgery, Peking Union Medical College Hospital, Beijing 100730, China)
, 百拇医药
【Abstract】 Objective To investigate the effect of radiotherapy dose on penetration of 5-FU (5-fluorouracil) in blood-pancreatic barrier in rats. Methods After the pancreatic region of the rats were irradiated by 2, 10, 20, 30 and 40 (Gy) doses of γ-ray , we investigated the penetration ratio (PR) of 5-FU in the pancreatic tissue with HPLC assay. Results When treated with low-dose of γ-ray (2 Gy), the PR of 5-FU increased obviously after 8 hours. But in the high-dose groups (≥10 Gy), the PR was less than or had no difference with control group. At the same time, we found that the islets had appeared pathological degeneration, while the pancreatic lobular structure, acini and ducts had no visible changes in 20 Gy group. Conclusions After the treatment of low-dose of γ-ray combined with 5-FU, the effect of chemoradiotherapy may be improved for enhanced PR of 5-FU in pancreatic tissue, and at the same time, chemotherapy and radiotherapy cooperate with each other. But in high dose groups(≥10 Gy), radiotherapy may reduce the effect of chemotherapy in acute phase. After high-dose radiotherapy, we should pay attention to the change of glucose-resistance of patient to reduce the incidence of radiotherapy complication.
, 百拇医药
【Key words】 Radiotherapy； Pancreatic neoplasms； Chemotherapy, adjuvant； Blood-Pancreatic barrier； Penetration ratio
随着放疗技术的提高，以放射治疗及化疗为胰腺癌基本疗法的综合治疗在美国、日本已成为早期胰腺癌患者术后及中、晚期患者较为成熟的治疗方案，患者生存期及生活质量较单一治疗均明显改善[1，2]。但胰腺癌放射治疗对于化学治疗的影响尚少有报道。血胰屏障是影响胰腺癌化疗药物效果的重要因素之一，我们以往的研究证明，该屏障可影响化疗药物5-氟尿嘧啶(5-FU)在胰腺组织中的通透性[3]。但是放射治疗对于该屏障是否起作用、放射治疗是否影响化学药物在胰腺组织中的分布，目前尚不清楚。本研究中我们以5-FU在胰腺组织中的穿透比为反映血胰屏障通透性的指标，探讨胰腺癌综合治疗中放射治疗对于化学治疗的影响。
材料与方法
, 百拇医药
一、材料
1.FYC-50H60Co放射治疗机(上海医疗器械二厂),Beckman System Gold Programmable Solvent Module 125(美国),Beckman System Gold Diode Array Detector Module 168(美国)。Phenomenex色谱柱：150 mm×4.60 mm Sphereclone 5U ODS(2) (美国)。
2.Wistar健康雄性大鼠48只(体重180 g±10 g，中国医学科学院医学实验动物中心提供)，用随机表法随机分配至各实验组，每组8只。
二、方法
1.根据临床常用放疗剂量确定各实验组剂量，分为2、10、20、30及40 Gy 5个剂量组，其中2 Gy为临床标准分次放疗常用剂量，10～30 Gy为临床胰腺癌术中放疗常用剂量范围，剂量率为0.769 0 Gy/min，5-FU给药剂量根据临床胰腺癌患者化疗常用剂量(15 mg/kg)，按照药理学人体-动物体重剂量折算系数计算，给药剂量为93.75 mg/kg。
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2.大鼠氯胺酮(8 mg/kg)腹腔注射麻醉，仰卧位固定，取大鼠上腹部剑下1～4 cm为带状照射野(胰腺区域包括在其中)，不同剂量照射后8 h，颈总静脉推注5-FU，10 min后，腹主动脉取血，采用高效液相色谱法(HPLC)分别测定大鼠血浆和胰腺组织中的5-FU浓度，计算穿透比，并在大鼠胰腺脾叶、胃叶、十二指肠叶分别取材，中性甲醛固定，切片、HE染色，行病理检查。
3.数据处理：色谱图采用Beckman systenm gold处理软件GOLD进行处理，分别计算各实验组5-FU胰腺组织穿透比(penetration ratio，PR)。实验数据采用SAS软件进行统计分析。
结果
1.5-FU高效液相色谱测定结果见表1。
表1 5-FU血胰屏障通透性与放疗剂量的关系(
±s) 放疗剂, http://www.100md.com
量(Gy)
鼠数
血中5-FU
(mg/L)
胰腺组织中5-FU
(μg/g)
5-FU胰腺组织
穿透比
0
8
79±16
47±10
0.60±0.12
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2
8
76±13
56±12
0.70±0.13*
10
8
89±17
32± 8
0.38±0.09*
20
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38± 9
0.50±0.11*
30
8
72±19
44±12
0.62±0.13
40
8
70± 9
47±10
0.67±0.15
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注：与对照组(放疗剂量0 Gy)比较*P<0.05
由表1可见，不同剂量放射治疗8 h后，5-FU胰腺组织穿透比小剂量放疗组(2 Gy)明显高于中、大剂量组(≥10 Gy)。在10、20、30、40 Gy中、大剂量放疗组中，5-FU在胰腺组织中PR与放疗剂量呈正相关(r=0.99)。
2.病理学观察结果：正常大鼠胰腺病理可见胰腺小叶结构完整，间质中无水肿及炎性细胞浸润。而2 Gy剂量组胰腺组织可见胰腺小叶结构完整，无胰腺细胞坏死，但间质血管周围有大量炎性细胞浸润，并出现间质水肿(图1)。在中、大剂量(10、20、30、40 Gy)放疗组胰腺组织中均可见间质血管周围炎性细胞浸润，且浸润程度随剂量的增加而增加，但均较2 Gy组轻。虽各剂量组病理均未发现胰腺小叶结构破坏及胰腺腺泡细胞的坏死，但是在20 Gy剂量组胰腺组织中已可见胰岛细胞出现部分退化、变性(图2)。
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图1 2 Gy外照射后8 h胰腺病理改变 HE染色 ×80
图2 20 Gy外照射后8 h胰腺病理改变 HE染色 ×80
讨论
胰腺癌化学治疗临床效果不满意，影响因素众多，其中血胰屏障对化疗药物的影响是重要因素之一。5-FU作为胰腺癌化疗的基本用药，同时又具有放疗增敏效应[4，5]。因此研究放射治疗对于5-FU血胰屏障通透性的影响，对于提高胰腺癌临床化疗、放疗的治疗效果具有重要意义。
放射治疗对于肿瘤组织的杀灭，主要通过两方面的作用机制：一是放射线直接作用于肿瘤细胞DNA，使其裂解，杀灭肿瘤细胞。即放射治疗的直接作用。二是放疗作用于肿瘤组织血管系统，造成肿瘤血管渗透性改变、狭窄、阻塞，致肿瘤组织缺血、缺氧、死亡。即放射治疗的间接作用[6]。胰腺癌多属对放射线中、低度敏感性肿瘤，肿瘤的杀灭与放射治疗的间接作用亦密切相关。且组织血管系统外照射后，其微循环反应基本相似，故本实验在一定程度上可真实反应放射治疗后5-FU血胰屏障通透性改变。
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从本组研究照射剂量与5-FU血胰屏障通透性的关系可以看出：临床标准分次治疗的常用剂量2 Gy(低剂量)照射后8 h，胰腺组织对5-FU的通透性明显升高(P<0.05)，但是10、20 Gy(中、大剂量)照射后8 h，PR则明显降低(P<0.05)。病理学表明不同放疗剂量照射后，急性期5-FU血胰屏障通透性变化与胰腺组织血管周围炎性细胞浸润程度密切相关。炎性细胞浸润愈严重，则PR愈高。在本组实验中，低剂量(2 Gy)照射后，其胰腺组织血管周围炎性细胞浸润程度明显高于中、大剂量组，其原因可能于不同剂量照射后白细胞运动能力变化、毛细血管内皮细胞功能状态改变等综合因素有关。本结果还提示，临床采用中、大剂量放疗时(10～40 Gy)，在急性期5-FU血胰屏障穿透比与放疗剂量之间可能呈正相关(但PR均低于或与正常对照组差异无显著意义)。此外，从病理学上还可看出，在大剂量放疗(20 Gy)时，急性期虽未出现胰腺小叶结构的破坏及胰腺腺泡细胞的坏死，但已可看到胰岛细胞的退化、变性。所以我们认为：小剂量放疗时，急性期血胰屏障对5-FU的通透性增加，此时合并化疗，具协同作用，可能有助于提高治疗效果。中、大剂量放疗时，急性期合并化疗，放射治疗在一定程度上可能会降低血胰屏障对5-FU的通透性，影响化学治疗的效果。此外，大剂量放疗时(20 Gy)，急性期即可出现胰岛细胞损伤，故放疗后应注意患者糖耐量变化，适时用药，减少并发症的发生。
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(本文编辑：陈新石)
基金项目：国家教委高等学科博士学科点专项科研基金资助项目(9715)
参考文献
1，Gastrointestinal Tumor Study Group. Further evidence of effective adjuvant combined radiation and chemotherapy following curative resection of pancreatic cancer. Cancer, 1987, 59: 2006-2010.
2，Whittington R, Bryer MP, Haller DG, et al. Adjuvant therapy of resected adenocarcinoma of the pancreas. Int. J Radiat Oncol Biol Phys,1991, 21: 1137-1143.
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3，陶蔚，赵玉沛，蔡力行，等. 5-FU静脉推注后对胰腺组织穿透性的动态变化过程. 中华肝胆外科杂志，1998，35：234-236.
4，Hughes LL, Luengas J, Rich TA, et al. Radiosensitization of cultured human colon adenocarcinma cells by 5-fluorouracil: effects on cell survial DNA repair and cell recovery. Int J Radiat Oncol Biol Phys, 1992, 23: 983-991.
5，Lawrence TS, Davis MA, Maybaum J. Dependence of 5-fluorouracil-mediated radiosensitization on DNA-directed effects. Int J Radiat Oncol Biol Phys, 1994, 29: 519-523.
6，谷铣之，殷蔚伯，刘泰福，等. 肿瘤放射治疗学.北京：北京医科大学中国协和医科大学联合出版社. 1993.226-258.
(收稿日期：1999-07-07), 百拇医药