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编号:10228682
大鼠全身照射的近期效应观察*
http://www.100md.com 《癌症》 1999年第2期
     作者:管迅行 钱剑扬 卢杰 张惠忠

    单位:广州中山医科大学肿瘤防治中心放疗科(广州,510060)

    关键词:全身照射;剂量;照射方式;近期效应;大鼠

    New Page 1

    【摘要】目的:采用不同的全身照射(TBI)剂量及分割照射方式,观察大鼠TBI后的近期效应,以选择较佳TBI方案。材料与方法:将雄性SD大鼠36只随机分对照组(4只),7.5Gy单次照射组,8Gy单次照射组,4Gy/次×2分次照射组,5Gy/次×2分次照射组(各8只)。采用60Cor线TBI,剂量率09Gy/min,TBI后观察外周血像及肝肾功能的变化,并将其心,肺、肝、肾及胸椎骨髓作病理组织学检查。结果:外周血白细胞数在TBI后第3天即明显下降(86.2%),而血小板仅下降35.69%;至第7天才明显下降。肝肾功能基本正常。本实验观察到,随着剂量的增加,对心、肺、肝和骨髓的损伤亦随之增加。分次照射与单次照射比较,对肺的损伤较轻,而对骨髓的损伤则略重。结论:7.5Gy单次照射可作为骨髓成功植活的最低剂量参考,分次照射对肺的损伤较小,而对骨髓的损伤则大于单次照射。
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    中图号:R8115 文献标识码:A 文章编号:1000-467X(1999)02-0149-04

    Observation of the short-term effect of the rats

    by total body irradiation (TBI)

    CUAN Xun-xing QIAN Jian-yang LU Jie, et al

    Cancer Center, Sun Yat-sen University of Medical Sciences,Gunang zhou 510060, China

    【Abstract】 Purpose:To select the better plan for TBI. by the observation of short-term effect of the rats by total body irradiation different TBI doses and ways of fractional irradiation. Method:Of the thirty-six male SD rats 4 were placed at random in the control group, and the test are placed equally in the following four groups (8 in each group): 7.5 Gy single TBI, 8 Gy single TBI, 4 Gy/per time × 2 TBI,5 Gy/per time × 2 TBI, 60Co γ-rays being used, with the dose rate of 0.9 Gy/min. After TBI the changes of the peripheric blood picture and the function of the liver and the kidney were observed and the pathology examinations of the heart, the lung the liver, the kidney and the thoractic vertebra bone marrow were carried out. Result:The WBC drops considerably (86.2%) three days after TBI, while PLT only drops to 35.69% , and the nadir was on the 7th day. The function of the liver and the kidney is basically normal. It can be seen from the test the higher the dose, the severer the injury to the heart, the lung, the liver and the bone marrow. The fractional irradiation injures the lung less severely, but it injures the bone marrow more severely than single TBI. Conclusion:7.5 Gy single TBI can be used as the smallest dose for the bone marrow transplant. Fractional irradiation injures the lung more slightly, but it injures the marrow more severely than single TBI.
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    Key words:TBI; Dose; Ways of irradiation; Recent effect;Rat

    全身照射(Total Body Irradiation,TBI)是骨髓移植预处理中一种极为重要的手段。本实验采用不同的TBI剂量和分割照射方式,观察大鼠的近期效应,以便为临床提供较为理想的TBI方案。

    1 材料与方法

    1.1 动物

    雄性SD大鼠36只(由中山医科大学实验动物中心提供),体重115±10克,随机分为5组:对照组(M0),7.5Gy单次照射组(M1),8Gy单次照射组(M2),4Gy/次×2分次照射组(M3),5Gy/次×2分次照射组(M4),其中M0组4只,其余每组8只。

    1.2 实验方法
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    对照组动物按常规饲养,不作任何处理。实验组动物置于20cm×20cm×6cm有机玻璃鼠盒内。采用60COγ线全身照射,剂量率0.9Gy/min,照射时间安排在下午5时,2天完成,分次照射组在第1天和第2天照射,单次照射组在第2天照射。分别于TBI后第3天和第7天检查各组动物的外周血像,第7天查肝肾功能及将动物脱颈臼处死后取其心、肺、肝,肾和胸椎骨髓作常规病理制片及病理组织学检查。

    1.3 统计方法

    采用单因素方差分析,并作两两比较检查。全部资料贮存在PHILIPS586微机内,使用SPSS600软件统计分析。

    2 结果

    2.1 TBI后外周血像的变化

    TBI后第3天及第7天,对照组动物的外周血像无明显变化。实验组动物的外周血像变化如下:
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    2.1.1 白细胞数:TBI后第3天,各组均有不同程度的明显下降,其增值为86.2%,至第7天已接近最低值。与对照组间的两两比较有显著性差异,而实验组间的两两比较则未发现显著性差异(见表1,表2)。

    表1 不同TBI剂量及分割方式照射后第3、7天血常规组间比较

    项目

    均值

    全组比较

    两两组间比较

    M0

    M1

    M2
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    M3

    M4

    F

    P

    P值<0.05

    第3天

    RBC

    7.025

    6.513

    6.275

    6.189

    6.300

    2.03
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    0.114

    0-2,3,4

    HGB

    132.5

    126.0

    122.3

    121.8

    125.5

    3.60

    0.16

    0-1,2,3,4

    WBC

    26.35
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    4.513

    4.001

    3.225

    2.813

    98.45

    0.000

    0-1,2,3,4

    MO

    5.600

    0.625

    0.338

    0.325

    0.250
, 百拇医药
    357.9

    0.000

    0-1,2,3,4

    LY

    17.48

    0.610

    0.510

    0.480

    0.380

    3905

    0.000

    0-1,2,3,4

    PLT
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    803.3

    577.8

    534.4

    481.9

    472.3

    3.97

    0.010

    0-1,2,3,4

    第7天

    RBC

    6.710

    6.188

    6.025
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    5.788

    5.975

    3.89

    0.011

    0-4,3,2,1

    HGB

    130.8

    122.4

    125.1

    119.8

    124.1

    7.54

    0.000
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    0-3,1

    WBC

    25.65

    2.388

    2.125

    1.713

    1.413

    366.8

    0.000

    0-4,3,2,1

    MO

    5.575

    0.250
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    0.125

    0.150

    0.138

    1220

    0.000

    0-2,4,3,1

    LY

    17.05

    0.338

    0.238

    0.150

    0.175

    5262
, 百拇医药
    0.000

    0-3,4,2,1

    PLT

    791.0

    77.88

    56.50

    53.38

    45.88

    239.2

    0.000

    0-4,3,2,1

    表2 实验组TBI后第3和7天WBC与PLT下降百分率比较
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    时间

    WBC

    PLT

    t

    P

    M

    S

    Sε

    M

    S

    Sε

    第3天

    0.8620
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    0.082

    0.015

    0.3569

    0.089

    0.033

    -21.58

    0.0000

    第7天

    0.9256

    0.038

    0.007

    0.9262

    0.041
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    0.007

    0.10

    0.917

    2.1.2 红细胞与血红蛋白:TBI后第3天和第7天略有下降,但各组间无显著性差异(见表1)。

    2.1.3 血小板:TBI的第3天下降幅度不及白细胞,其均值为35.69%。至第7天方明显下降(见表2)。与对照组间的两两比较有显著性差异,而实验组间的两两比较则未发现显著性差异。

    2.2 TBI后第7天肝、肾功能的变化

    谷丙转氨酶值,M3组略低于各组,无统计学意义。尿素氨酶值,M1,M2及M4组略高于M0和M1组,无统计学意义。而乳酸脱氢酶和肌酐值,各组间比较未发现显著性差异。

, http://www.100md.com     2.3 TBI后第7天病理组织学检查结果

    对照组全部动物的心、肺、肝、肾及胸椎骨髓的组织像均正常。实验组动物的组织像改变如下:

    2.3.1 心:M1组血管扩张,充血,局部心肌纤维间水肿,瓣膜间质粘液变性;M2组与M1相似,但部分动物的心肌纤维间有微小出血灶,部分淋巴瘀滞;M3组和M4组组织像的损伤程度与M2组相似或略重。

    2.3.2 肺:M1组小血管增多并呈轻度扩张、充血。部分肺泡隔间质及少数肺泡可见微小出血灶;M2组肺泡隔间质及肺泡出血灶较M1组略多,并见胸膜下有肺大泡改变;M3组组织像的损伤程度略轻于M1组;M4组组织像的损程度与M1组相似。

    2.3.3 肝:M1组部分小血管及中央静脉扩张,充血。部分肝细胞间水肿,间质变性伴有微小出血灶,肝细胞结构改变不明显;M2组、M3组及M4组,均见部分肝细胞水肿,部分呈嗜酸性变或溶解,部分间质有微小出血灶。组织像的损伤程度3组相似,均较M1组略重。
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    2.3.4 肾:各组均见部分血管扩张,充血。部分肾实质有微小出血,皮质轻度增厚,间质轻度水肿,部分近曲小管上皮细胞肿胀,呈颗粒变性或溶解。部分肾小管内见蛋白尿。各组间的组织像比较,损伤程度基本相似。

    2.3.5 胸椎骨髓组织:M1组细胞数目明显减少,部分细胞变性,仅见少许原始造血细胞,多核巨细胞难找,脂肪组织轻度增生;M2组原始造血细胞少见,或仅有零星细胞碎片,或仅见少许成熟细胞,脂肪化生明显;M3组仅见少许成熟细胞,极少见幼维造血细胞,脂肪化生明显;M4组与M3组比较,骨髓粒细胞成分更少,仅有少许成熟细胞。(骨髓像见图1,2,3)。1101.gif (4912 bytes)1102.gif (4753 bytes)1103.gif (5218 bytes)
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    图1 大鼠照射750cGy/单次后,骨髓造血组织大部分破坏,组织变性坏死,残余部分造血组织。HE×20

    图2 大鼠照射800cGy/单次后,骨髓造血组织大部分破坏,组织坏死严重,残余少许造血细胞。HE×200

    图3 大鼠照射800cGy/分次后,骨髓造血组织大部分破坏,组织坏死严重,仅残余少许造血细胞。HE×200

    3 讨论

    文献报告[1]小鼠经TBI后,如不作骨髓移植,存活期为7~23天。本组在预实验时,观察到大鼠经TBI后,存活期为8~11天,故实验选择在TBI后第7天处理动物,观察其近期效应。

    3.1 TBI后外周血像的近期效应

    本实验采用75Gy~10Gy不同TBI剂量及单,分次照射方式,分别在TBI后第3天和第7天,观察动物外周血像的变化。经单因素方差分析及两两组间比较,白细胞总数和血小板的下降,实验组各组与对照组之间的差异有显著性,而实验组各组间的比较则无显著差异(见表1)。提示在75Gy~10Gy剂量范围内,采用单次或分次TBI照射方式,TBI后第7天其外周血白细胞总数和血小板均可下降至接近最低值(见表1)。表明采用最低剂量75Gy单次TBI也可作为骨髓移植预处理的处方剂量参考,符合有关生物实验报告[2]骨髓成功植活的最低剂量为7.5Gy。
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    从实验中观察到,TBI后动物外周血细胞中下降最明显的是白细胞,TBI后第3天即下降862%,而血小板仅下降35.69%,至TBI后第7天,两者下降率分别为92.56%和92.62%。原因可能为血细胞中以淋巴细胞对射线最为敏感,往往在外周血中亦可直接被射线所损伤;其次为中性粒细胞,其放射敏感性较淋巴细胞略低,而血小板因其寿命稍长,对放射敏感性较白细胞略低,且即将成熟的骨髓巨核细胞在照射初期仍可继续产生血小板并释放至外周血中[3],故造成TBI后第3天血小板的下降幅度远不及第7天的现象。实验中还观察到红细胞和血红蛋白近期效应影响较小,其原因可能与红细胞的寿命较长有关。

    3.2 TBI后肝肾功能的近期效应

    文献报告[4]在骨髓移植病人中,TBI是引起肝肾功能损害的原因之一。本实验在TBI后第7天检查肝肾功能,根据方差分析及两两组间比较结果,各组间无显著性差异,尚未发现不同TBI剂量及单次,分次照射方式对肝肾功能的近期效应有明显影响,这可能与TBI后受检时间较短有关,也可能与肝脏和肾脏的代偿功能较强有关。
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    3.3 TBI对有关器官组织的近期效应

    本实验采用7.5Gy~10Gy的TBI剂量,据观察在剂量率相同的条件下,随着照射剂量的增加,对心、肺(M1组与M2组比较)、肝和骨髓组织的损伤亦随之增加。提示增加TBI剂量虽能提高对骨髓的杀伤力,但应注意随着剂量的增加,非造血系统的毒性作用及并发症亦可能会随之增加,甚至可能危及生命[5]。因此,如何选择适当的TBI剂量,仍是TBI的研究课题之一。

    有关研究认为[6,7]放射性肺炎的产生与照射总剂量相关。如采用单次TBI剂量为10Gy,其间质性肺炎的发病率有高达58%至100%者[5]。但如采用分次TBI对正常组织细胞的损伤则较小[8],并且对肺有明显的保护效应[9],对再生障碍时间则较单次TBI略长[10]。据本实验观察在剂量率相同的条件下,4Gy/次×2分次照射组,肺的损伤程度较7.5Gy单次照射组略轻,5Gy/次×2分次照射组则与7.5Gy单次照射组的损伤程度相似,表明分次TBI对肺具有保护效应。据观察,4Gy/次×2分次照射组对骨髓的损伤程度略重于8Gy单次照射组,提示在总剂量和剂量率相同的条件下,分次TBI对骨髓的损伤略重于单次TBI,其再生障碍时间因此略长。
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    本实验在7.5Gy~10Gy剂量范围内,无论单次或分次TBI,对肾的损伤程度基本相似,原因有待进一步探讨。此外,据病理组织学检查观察到肾小管内有蛋白尿,提示TBI后临床可能出现蛋白尿。

    基金项目:广东省卫生厅资助课题

    参考文献

    1 孙红,贺晓东,周志孝,等.全身照射加骨髓移植的小鼠实验研究〔J〕.中国放射肿瘤学,1990,4:185.

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    6 Nicholas J, Gross MO. Pulmonary effects of radiation therapy〔J〕. Annals Inter Med, 1997, 86:81.

    7 刘尔东,贾玉芝,刘尔林,等.大鼠急性放射性肺炎及丹参保护作用的研究〔J〕.中华放射肿瘤学杂志,1994,3:251.

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    9 Socie G, Devergie A, Girinsky T, et al. Influence of the fraction ation of tatal body irradiation on complications and relapse rate for chronic myelogenous leukemia〔J〕. Int J Radiation Oncology BIol, phys 1991, 20:397.

    10 Barrett. Total body irradiation before bone marrow tansplatation: A Review〔J〕. Clinical Radiolgy, 1982, 33:131.

    收稿日期:1998-01-15;修回日期:1998-03-27, 百拇医药