猪下丘脑照射后局部和靶腺光镜和电镜观察
作者：王迎选 乔广宇 汪力 周定标
单位：王迎选 汪力(100853 北京，解放军总医院 放疗科)；乔广宇(神经外科)；周定标(神经外科)
关键词：
中华放射医学与防护杂志000314 本研究主要观察幼年猪下丘脑区接受不同剂量单次照射后的神经内分泌反应 。在观察动物血清激素动态变化后，将动物活杀，对下丘脑区及靶腺器官进行了组织学观察 。本文主要分析下丘脑区照射后，局部以及睾丸、甲状腺和肾上腺的组织学改变。
一、材料和方法
1.实验动物及分组：20只幼年雄性小型猪，年龄8～10周，体重5～9 kg。在模拟定位机下 确定以蝶鞍上1 cm为靶点中心，采用直线加速器立体定向照射系统、φ16 mm限光筒，10 MV X射线(吸收剂量率350 cGy/min)、平行对穿照射。按下丘脑照射吸收 剂量随机分为5组： 对照组、5、10、15及20 Gy组，每组4只。
, 百拇医药
2.组织病理学标本取材：将对照和照射后40周的动物在深度麻醉下，颈动脉放血处死。快速 开颅取出完整脑组织，取部分下丘脑组织固定于3%戊二醛缓冲液内作为电镜观察标本，经脱 水、环氧树脂包埋，超薄切片和染色，日立H-600透射电镜下观察。将其余脑组织以及睾丸 、肾上腺及甲状腺组织完整取出并称重，固定于10%福尔马林液中，苏木素-伊红及Luxel- Fast-Blue染色，光学显微镜下观察。
二、结果
1.下丘脑区：(1)光镜观察：5、10、15 Gy组照射后40周下丘脑组织学表现与对照组基本相 同，仅见20 Gy组动物下丘脑部分区域轻度水肿，未见组织坏死、出血和明显胶质细胞增生 现象。在髓鞘染色后见髓鞘排列整齐，未见脱髓鞘改变。(2)电镜观察：对照组下丘脑组织 髓鞘板层清晰，胶质细胞结构正常，胞浆内可见正常线粒体、高尔基体等。与对照组比较， 5 Gy组无明显异常改变。10 Gy组神经细胞核内异染色质聚集，胶质细胞及星形细胞增生， 血管胶原纤维增生并可见周围水肿，髓鞘无水肿、断裂。15 Gy组神经细胞核小、胞浆水肿 ，粗面内质网扩张，呈退行性改变，可见髓鞘肿胀，胶质细胞增生明显，血管内皮细胞增生 ，基底膜模糊伴血管周围水肿。20 Gy组见神经细胞明显水肿，胶质细胞增生和髓鞘肿胀 更为明显，可见突起水肿、线粒体空化。
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2.睾丸：除对照组、5 Gy组外，其余3组睾丸体积均有缩小、质地变软。以活杀时动物睾 丸重量与体重之比作为睾丸指数(见表1)，可以看出照射组动物睾丸重量下降(P>0.05) 。光镜下见对照组动物(48周龄)之正常睾丸组织间质细胞及精子数量均丰富(图1)，5 Gy 组睾丸组织基本正 常，10 Gy组睾丸间质细胞成分和精子数目有所减少，15 Gy及20 Gy组睾 丸间质细胞明显减少，以20 Gy组为著，生精上皮退变，精子数目极少。图2显示幼年猪下丘 脑 区接受20 Gy照射后40周，睾丸间质细胞体积明显缩小，细胞间隙增大而呈索状排列，精原 细胞明显减少，核浓缩，部分细胞出现溶解。
图1 对照猪(48周龄)睾丸组织间质细胞丰富，HE染色，×20
图2 下丘脑照射20 Gy后40周猪睾丸间质细胞细胞明显减少，细胞体积明显缩小，HE染色，×20
, 百拇医药
3.甲状腺：光镜见对照组正常甲状腺滤泡上皮细胞大小相对均匀，少量间质细胞，滤泡腔 内胶质均匀淡染。5 Gy及10 Gy组动物甲状腺间质细胞数目增多，滤泡大小不一，呈增生 改变。15 Gy及20 Gy组甲状腺间质细胞数目减少，呈退行性改变，以20 Gy组改变最明显。
表1 幼年猪下丘脑不同剂量照射后40 周睾丸指数 组别(Gy)
睾丸指数(睾丸重量g/体重kg
)
对照
5.67
5
4.58
10
, 百拇医药
5.06
15
5.15
20
3.84
注：经方差分析检验P>0.05
4.肾上腺：光镜观察各剂量组肾上腺组织的形态学表现无明显差别，其皮、髓质分界 清晰，未见坏死、退变及增生等异常改变。
三、讨论
在头部放疗的照射范围内包含下丘脑区时，下丘脑神经内分泌功能受损，导致多种激素水平 下降。在临床观察中还发现儿童较成人似乎反应更为敏感[1，2]。本实验观察显示 ，幼年猪下丘脑 区接受5～20 Gy单次剂量照射后40周，尽管光镜下未见下丘脑区明显神经细胞形态学改变， 但电镜观察发现：10 Gy照射后即出现胶质细胞的增生，随着剂量增加，胶质细胞增 生更为 明显，并见血管内皮细胞增生和血管周围水肿。15 Gy和20 Gy照射后，神经 细胞内出现大量 空化线粒体和胞浆水肿等超微结构的改变，提示10 Gy以上剂量照射后，下丘脑神经细胞放 射反应随着剂量的增加而加重。
, 百拇医药
本实验观察见10 Gy组动物的甲状腺有增生改变，提示较低剂量照射可能刺激下 丘脑TRH神经 元功能，TRH的分泌增多。尽管15 Gy及20 Gy剂量组动物的甲状腺组织病理学改变表现为甲 状腺滤泡上皮退行性改变，而血清甲状腺素水平未见降低趋势[3]，提示此两组动 物的甲状腺有部分正常滤泡上皮细胞发挥了代偿功能，使甲状腺能维持正常功能。
肾上腺组织形态学观察未见明显异常改变，血清皮质醇水平亦未见明显变化，提示动物下丘 脑接受高至20 Gy的单次照射后40周，促肾上腺皮质激素释放激素的功能改变不明显，这一 结果与文献报道相一致[4，5]。
由于脑组织细胞分裂活动处于相对静止状态，难以用形态学观察进行放射反应的定量研究。 电镜观察结果提示猪下丘脑接受10 Gy以上的单次剂量照射就可以发生下丘脑神经细胞 超微结构的改变。
本研究的组织病理学观察工作得到罗毅、纪小龙教授的精心指导和热情帮助，在此 致以衷心感谢
, 百拇医药
全军九五课题基金资助项目(M-139)
参考文献
1 Sklar CA.Growth and neuroendocrine dysfunction following therapy for childhood cancer.Pediatr Endocrin,1997,44：489-491.
2 Oberfield SE,Chin D,Clli N,et al.Endocrine late effects of childhood cancer.J Pediatr 1997，131：37-39.
3 王迎选，汪力，乔广宇，等.不同剂量照射后猪下丘脑血清激素及靶腺器官反应观察.中 华放射医学与防护杂志，1999，19：248-250.
4 Constine LS,Woolf PD,Cann D,et al.Hypothalamic-pituitary dysfunction after r adiation for brain tumors.N Engl J Med,1993,328:87-90.
5 Schultheiss TE,Kun LE,Ang KK,et al.Radiation response of central nervous syst em.Int J Radiat Oncol Biol Phys,1995，31:1093-1112.
(收稿日期:1999-05-19), 百拇医药
单位：王迎选 汪力(100853 北京，解放军总医院 放疗科)；乔广宇(神经外科)；周定标(神经外科)
关键词：
中华放射医学与防护杂志000314 本研究主要观察幼年猪下丘脑区接受不同剂量单次照射后的神经内分泌反应 。在观察动物血清激素动态变化后，将动物活杀，对下丘脑区及靶腺器官进行了组织学观察 。本文主要分析下丘脑区照射后，局部以及睾丸、甲状腺和肾上腺的组织学改变。
一、材料和方法
1.实验动物及分组：20只幼年雄性小型猪，年龄8～10周，体重5～9 kg。在模拟定位机下 确定以蝶鞍上1 cm为靶点中心，采用直线加速器立体定向照射系统、φ16 mm限光筒，10 MV X射线(吸收剂量率350 cGy/min)、平行对穿照射。按下丘脑照射吸收 剂量随机分为5组： 对照组、5、10、15及20 Gy组，每组4只。
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2.组织病理学标本取材：将对照和照射后40周的动物在深度麻醉下，颈动脉放血处死。快速 开颅取出完整脑组织，取部分下丘脑组织固定于3%戊二醛缓冲液内作为电镜观察标本，经脱 水、环氧树脂包埋，超薄切片和染色，日立H-600透射电镜下观察。将其余脑组织以及睾丸 、肾上腺及甲状腺组织完整取出并称重，固定于10%福尔马林液中，苏木素-伊红及Luxel- Fast-Blue染色，光学显微镜下观察。
二、结果
1.下丘脑区：(1)光镜观察：5、10、15 Gy组照射后40周下丘脑组织学表现与对照组基本相 同，仅见20 Gy组动物下丘脑部分区域轻度水肿，未见组织坏死、出血和明显胶质细胞增生 现象。在髓鞘染色后见髓鞘排列整齐，未见脱髓鞘改变。(2)电镜观察：对照组下丘脑组织 髓鞘板层清晰，胶质细胞结构正常，胞浆内可见正常线粒体、高尔基体等。与对照组比较， 5 Gy组无明显异常改变。10 Gy组神经细胞核内异染色质聚集，胶质细胞及星形细胞增生， 血管胶原纤维增生并可见周围水肿，髓鞘无水肿、断裂。15 Gy组神经细胞核小、胞浆水肿 ，粗面内质网扩张，呈退行性改变，可见髓鞘肿胀，胶质细胞增生明显，血管内皮细胞增生 ，基底膜模糊伴血管周围水肿。20 Gy组见神经细胞明显水肿，胶质细胞增生和髓鞘肿胀 更为明显，可见突起水肿、线粒体空化。
, 百拇医药
2.睾丸：除对照组、5 Gy组外，其余3组睾丸体积均有缩小、质地变软。以活杀时动物睾 丸重量与体重之比作为睾丸指数(见表1)，可以看出照射组动物睾丸重量下降(P>0.05) 。光镜下见对照组动物(48周龄)之正常睾丸组织间质细胞及精子数量均丰富(图1)，5 Gy 组睾丸组织基本正 常，10 Gy组睾丸间质细胞成分和精子数目有所减少，15 Gy及20 Gy组睾 丸间质细胞明显减少，以20 Gy组为著，生精上皮退变，精子数目极少。图2显示幼年猪下丘 脑 区接受20 Gy照射后40周，睾丸间质细胞体积明显缩小，细胞间隙增大而呈索状排列，精原 细胞明显减少，核浓缩，部分细胞出现溶解。
图1 对照猪(48周龄)睾丸组织间质细胞丰富，HE染色，×20
图2 下丘脑照射20 Gy后40周猪睾丸间质细胞细胞明显减少，细胞体积明显缩小，HE染色，×20
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3.甲状腺：光镜见对照组正常甲状腺滤泡上皮细胞大小相对均匀，少量间质细胞，滤泡腔 内胶质均匀淡染。5 Gy及10 Gy组动物甲状腺间质细胞数目增多，滤泡大小不一，呈增生 改变。15 Gy及20 Gy组甲状腺间质细胞数目减少，呈退行性改变，以20 Gy组改变最明显。
表1 幼年猪下丘脑不同剂量照射后40 周睾丸指数 组别(Gy)
睾丸指数(睾丸重量g/体重kg
)对照
5.67
5
4.58
10
, 百拇医药
5.06
15
5.15
20
3.84
注：经方差分析检验P>0.05
4.肾上腺：光镜观察各剂量组肾上腺组织的形态学表现无明显差别，其皮、髓质分界 清晰，未见坏死、退变及增生等异常改变。
三、讨论
在头部放疗的照射范围内包含下丘脑区时，下丘脑神经内分泌功能受损，导致多种激素水平 下降。在临床观察中还发现儿童较成人似乎反应更为敏感[1，2]。本实验观察显示 ，幼年猪下丘脑 区接受5～20 Gy单次剂量照射后40周，尽管光镜下未见下丘脑区明显神经细胞形态学改变， 但电镜观察发现：10 Gy照射后即出现胶质细胞的增生，随着剂量增加，胶质细胞增 生更为 明显，并见血管内皮细胞增生和血管周围水肿。15 Gy和20 Gy照射后，神经 细胞内出现大量 空化线粒体和胞浆水肿等超微结构的改变，提示10 Gy以上剂量照射后，下丘脑神经细胞放 射反应随着剂量的增加而加重。
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本实验观察见10 Gy组动物的甲状腺有增生改变，提示较低剂量照射可能刺激下 丘脑TRH神经 元功能，TRH的分泌增多。尽管15 Gy及20 Gy剂量组动物的甲状腺组织病理学改变表现为甲 状腺滤泡上皮退行性改变，而血清甲状腺素水平未见降低趋势[3]，提示此两组动 物的甲状腺有部分正常滤泡上皮细胞发挥了代偿功能，使甲状腺能维持正常功能。
肾上腺组织形态学观察未见明显异常改变，血清皮质醇水平亦未见明显变化，提示动物下丘 脑接受高至20 Gy的单次照射后40周，促肾上腺皮质激素释放激素的功能改变不明显，这一 结果与文献报道相一致[4，5]。
由于脑组织细胞分裂活动处于相对静止状态，难以用形态学观察进行放射反应的定量研究。 电镜观察结果提示猪下丘脑接受10 Gy以上的单次剂量照射就可以发生下丘脑神经细胞 超微结构的改变。
本研究的组织病理学观察工作得到罗毅、纪小龙教授的精心指导和热情帮助，在此 致以衷心感谢
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全军九五课题基金资助项目(M-139)
参考文献
1 Sklar CA.Growth and neuroendocrine dysfunction following therapy for childhood cancer.Pediatr Endocrin,1997,44：489-491.
2 Oberfield SE,Chin D,Clli N,et al.Endocrine late effects of childhood cancer.J Pediatr 1997，131：37-39.
3 王迎选，汪力，乔广宇，等.不同剂量照射后猪下丘脑血清激素及靶腺器官反应观察.中 华放射医学与防护杂志，1999，19：248-250.
4 Constine LS,Woolf PD,Cann D,et al.Hypothalamic-pituitary dysfunction after r adiation for brain tumors.N Engl J Med,1993,328:87-90.
5 Schultheiss TE,Kun LE,Ang KK,et al.Radiation response of central nervous syst em.Int J Radiat Oncol Biol Phys,1995，31:1093-1112.
(收稿日期:1999-05-19), 百拇医药