60Co γ射线对成年小鼠脑内海马区组织形态上的影响
作者：刘永葆 饶用清 许鹿希
单位：刘永葆(100029 中日友好医院神经内科)；饶用清(北京医科大学)；许鹿希(北京医科大学)
关键词：海马；小鼠；电离辐射；神经病理学
中华放射医学与防护杂志000414 【摘要】 目的 探讨电离辐射对成年动物海马组织损伤的特点。方法 选用昆明品系雄性小白鼠，用60Co γ射线对照射组进行全身均匀分次照射，隔日1次，每次2.0 Gy，从存活小鼠及对照组各随机取8只小鼠，分别取脑，石蜡包埋，连续地平切片，Nissl和Weil染色及图像分析测量。结果照射组海马的锥体层中的神经元数量较正常组减少，神经元的主要病理改变是细胞体积变小，核固缩，核溶解，照射组海马辐射层的神经纤维的面密度明显小于对照组，两组之间差异有非常显著性(P<0.01)。海马的4个亚区的辐射敏感性依次为CA1>CA2>CA3>CA4。结论 海马神经元的损伤可能是临床上放疗后发生记忆和学习能力减退等神经心理功能障碍的病理学基础。
, 百拇医药
Effects of 60Co γ-radiation on brain hippocampal tissue of adult mice
LIU Yongbao, RAO Yongqing, XU Luxi.
(China-Japan Friendship Hospital, Beijing 100029, China)
【Abstract】 Objective To study neuropathological changes of hippocampus tissue in adult mice following a series of irradiation with 60Co γ-rays. Methods Male mice of Kunming strain in experimental group(n=8)were exposed total-bodily to 60Co γ-rays at 2.0 Gy once every two days. A histopathological imaging analysis of the mouse brain tissue was carried out after paraffin embedding and a series of sections were made and stained with Nissl and Weil staining methods. Results In the irradiation group (the cumulative dose=26 Gy) loss of pyramidal cells in hippocampus was significant when compared with the control group. Neuropathological changes were characterised by reduced neuron size, nuclear pyknosis and karyolysis. The neurofibrillar density of the pyramidal layer in the irradiation group was much lower than that of the control group (P<0.01).Susceptibilities of the four subzones to the radiation appeared following order of CA1>CA2>CA3>CA4 in the hippocampus. Conclusion The neuronal damage in hippocampus after 60Co irradiation could form a pathological basis in reduction of memorial and learning ability.
, 百拇医药
【Key words】 Hippocampus； Mice； Ionizing radiation； Neuropathology
近年来海马在脑缺血和老化过程中的形态学变化已引起学术界广泛重视。辐射及放射性核素被广泛应用于医学和生物学实验，辐射对海马结构和功能的损伤必然影响到动物的学习记忆行为。为探讨电离辐射导致成年动物脑组织损伤的特点，并为临床上放疗后出现的神经精神系统并发症提供实验依据，本文作者应用Nissl染色法和Weil染色法分别研究了60Co γ射线分次照射对成年小鼠脑海马形态的影响，实验还采用计算机显微图像分析技术研究了海马的锥体细胞和神经纤维的形态学改变。
材料和方法
昆明品系雄性小白鼠，体重(20±2) g，由北京医科大学实验动物中心部提供。照射条件及方法，采用北京医科大学放射医学教研室60Co 源对照射组小鼠进行全方位的均匀照射，隔日1次，每次2.0 Gy，吸收剂量率0.85～0.86 Gy/min，源距小鼠2.0 m，对照组则采取假照射。取材，受照射动物总数80只，对照组20只，当累积吸收剂量为26 Gy时，从照射组存活动物及对照组各随机取8只小鼠，采用复合麻醉剂(3 ml/kg)腹腔注射麻醉小鼠，4%多聚甲醛(0.1 mol/L,pH=7.4)磷酸缓冲液左心室灌注，取全脑继续放入4%多聚甲醛固定液中保存。常规石蜡包埋，连续切片，一部分进行Nissl染色；另一部分进行Weil染色，图像分析测量时，每只动物取1～2张不同断面的切片，这些切片的断面在照射组和对照组间是相同的。光镜观察，在锥体细胞的计数中参照颗粒截面的计数原则，分别计数每张切片上(10 μm厚)海马锥体细胞层上各区的正常的锥体细胞数(未切到细胞核者不计)，核固缩数及核溶解数。共计数650张切片，约13万个锥体细胞，观察结果输入微机，由Epi Infar5.0软件对数据进行统计学分析，根据资料是否正态分布，进行方差分析检验。图像分析，实验用图像分析仪为同济医科大学太阳公司生产。锥体细胞的测量，镜下随机选取照射组中受照后变性，坏死的锥体细胞和对照组中正常的锥体细胞，每组随机取5张切片，每张切片选 10个不同的视野，每个野任意取10个锥体细胞，分别测量锥体细胞的面积、直径、周长，核的面积、直径、周长，取其平均值，测量结果输入微机进行统计学分析。神经纤维的测量，照射组和对照组各取10张切片，每张切片选5个不同的视野，分别测量照射组中病灶中的辐射层的神经纤维的面密度和对照组正常的辐射层的神经纤维的面密度，取其平均值，测量结果输入微机进行统计学分析。
, 百拇医药
结 果
1.Nissl染色法观察60Co γ射线照射后海马锥体细胞层的形态学变化：照射组和对照组小鼠脑海马各区(CA1、CA2、CA3、CA4)锥体细胞的形态学变化见表1，受26 Gy 60Co γ射线照射后在海马各区锥体细胞的形态学变化的统计学结果表明，与对照组相比，照射组海马各区锥体细胞层正常的锥体细胞数明显减少，锥体细胞层中的核溶解数及核固缩数比对照组明显增多，两组之间差异均有非常显著性(P<0.01)。
表1 26 Gy 60Co γ射线照射后小鼠脑海马各区
锥体细胞的结构的改变(个/10 μm) 小鼠脑
海马区
组别
, 百拇医药
正常的锥
体细胞数
核固缩数
核溶解数
CA1
照射组
499.882±206.121
72.327±53.883
0.784±1.048
正常组
643.080±210.443
10.547±8.044
, 百拇医药
0.346±0.712
CA2
照射组
203.420±94.738
52.280±41.030
0.465±1.644
正常组
268.414±29.065
1.061±8.774
0.072±0.329
CA3
, 百拇医药
照射组
259.210±58.477
26.686±23.439
0.621±1.721
正常组
307.288±38.415
1.052±1.927
0.062±0.330
CA4
照射组
94.690±57.606
, 百拇医药
7.407±9.276
0.058±0.252
正常组
109.765±48.756
0.781±1.575
0.010±0.169
注：与正常组比，*P<0.01 海马各区(CA1、CA2、CA3、CA4)辐射敏感性的比较(图1)，与对照组比较，从海马CA1区到CA4区，锥体细胞的数目可以看出，照射组海马的锥体细胞较对照组减少，海马各区的辐射敏感性依次为CA1>CA2>CA3>CA4。照射组和对照组小鼠海马锥体细胞图像分析测量，受照射小鼠海马变性、坏死的锥体细胞形体变小，形状不规则，深染，灰度值增大。图像分析中观察到照射组锥体细胞的面积、直径、周长及核的面积、直径、周长均小于对照组，两组之间统计学差异有非常显著性，P<0.01，见表2。
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图1 小鼠海马各区放射敏感性的比较
2.60Co γ射线照射后海马辐射层神经纤维的改变：Weil染色法在光镜下观察到照射组小鼠海马的辐射层的神经纤维数量减少，轴索大多保存，部分因变性而发生肿胀，扭曲断裂，甚至消失，病灶中髓鞘变性崩解成颗粒状。通过图像分析仪分析处理，结果表明，照射组海马4个不同分区(CA1～CA4)辐射层的神经纤维的面密度均明显小于对照组，两组之间差异有非常显著性(P<0.01)。
讨 论
电离辐射对神经组织并不引起特异的改变。在脑组织不同部位的病变不一致，有些部位有病变，有些部位无病变。在同一部位不同的神经细胞和神经纤维的反应也不同，这可能是由于它们处在不同的机能状态。海马作为嗅觉系统的皮质部分，与中枢神经系统的其他部位有着复杂的纤维联系，完成复杂的功能。在脑缺血的研究中，多数学者认为海马是最为敏感的部位之一[1]。有人报道，孕鼠在受到50 cGy的γ射线照射后出生的仔鼠双侧海马出现了小的、暗的、固缩的神经元群。胎龄80～90 d受到1.0 Gy 60Co γ射线照射的松鼠猴在视觉定位、分辨力和学习反应中的正确反应率显著降低，且其大脑海马神经元细胞数显著减少[2]。郭月凤等的实验发现宫内受到0.15 Gy 137Cs γ射线照射，可使大鼠学习记忆能力及其大脑海马细胞数明显降低[3]。本实验中，在尼氏染色的标本上，γ射线照射后海马锥体神经元数量明显减少，细胞轮廓模糊、体积缩小、浓染、细胞间距加大、界限不清，其中以CA1区及CA2区最显著(见图2、3)，由于变性、坏死细胞较多，细胞层明显变薄，CA3、CA4区神经元受损不明显。这可能是CA1、CA2区在解剖上容易缺血及对缺血较敏感所致[4]。海马CA1区是脑内对缺氧最为敏感的区域之一，短暂缺氧(2～4 min)即可抑制海马CA1区锥体神经元的突触传递，使脑功能受损[5]。Kogurd Petito等认为，缺血时海马各区受损一般有一定次序，一区最易受损，称易损区；三区受损最少，亦称抵抗区[1，3]。高登星等的研究表明，海马的CA3区血供最丰富，CA1区最稀少。海马各区的毛细血管平均密度为CA3>CA4>CA2>CA1，故海马受辐射后表现出的选择性损伤可能与这种血管的分布方式有较大的关系。脑缺血后，海马CA1区发生迟发性神经元坏死，其变化并没有终止而呈进行性，表现为CA1区的剧烈收缩变窄，以及纤维束路的丢失，甚至CA2、CA3区在经长期再灌流后发生严重的细胞丢失及区域萎缩，并认为CA1区萎缩归因于锥体细胞及其树突联系的丢失，而CA2、CA3的细胞坏死可能是因为丢失了来自CA1区细胞分泌的营养因子支持，或者CA1区锥体细胞的坏死改变了神经元的兴奋环路而使齿状回颗粒细胞过于兴奋造成了对CA3区的毒性损害[6]。电离辐射对神经元的破坏，当细胞因电离辐射而致坏死时，可因直接作用或间接作用引起，或由两个作用同时引起。近年来提出的有关神经元缺氧损伤机理的假说很多，如ATP及磷酸肌醇耗竭、离子泵功能丧失、脂质过氧化、自由基生成以及兴奋性氨基酸毒性、钙超载假说等等[7]。一般认为，脑缺血时由于神经细胞缺乏氧和葡萄糖供应，能量不足，不能借离子泵维持膜的极化状态而使细胞内的谷氨酸分泌和释放过多，谷氨酸与受体结合，使Na+、Ca2+离子通道开放，Na+、Ca2+进入细胞内，Ca2+可以激活DNA、蛋白质、磷脂的降解酶，磷脂降解产生花生四烯酸，后者代谢产生能破坏膜性结构的氧自由基，并导致神经细胞的变性，甚至坏死[8，9]。本实验所见60Co γ射线照射时海马本部锥体细胞层部分锥体细胞胞体水肿、细胞器消失、核固缩或溶解等均属于结构性损伤，是细胞变性、坏死的形态学标志。同时，部分神经末梢和神经纤维髓鞘也发生变性，这也是由于细胞变性后，神经细胞的轴突得不到营养供应以及少突胶质细胞机能障碍的结果。而更多认为一般神经元的改变多属于继发性改变，由于水肿、炎症或栓塞，从而使神经组织发生多种形式的变化，脑型放射病神经细胞损伤主要为缺血性改变[10]。有些学者认为，白质辐射损伤的表现为脱髓鞘，损伤时所引起的神经的脱髓鞘可能是一种过敏或自家免疫性反应，认为在单突及髓鞘复合体损伤后可形成抗原，导致浆细胞堆积，形成抗体[11]。本实验结果表明，小鼠受60Co γ射线照射后，海马各区的有髓纤维的面密度均较正常小鼠减少并有脱髓鞘现象。
, 百拇医药
表2 照射组和对照组小鼠海马锥体细胞图像分析测量值 组别
细胞面积(μm2)
直径(μm)
周长(μm)
核面积(μm2)
直径(μm)
周长(μm)
照射组
69.66±7.49*
8.94±0.45*
35.71±1.61*
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13.45±1.85*
3.87±1.64*
17.45±1.25*
正常组
137.62±8.64
12.04±0.33
47.47±2.13
34.14±3.43
6.13±0.63
20.52±2.65
注：与正常组比，*P<0.01
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图2 正常小鼠海马CA1区的锥体细胞层Nissl染色 ×200
图3 受照射小鼠海马CA1区的锥体细胞层
可见许多核固缩、核溶解的锥体细胞
Nissl染色 ×200
已知海马与大脑的记忆和学习功能有密切关系，海马神经元的损伤可能是辐射后发生记忆和学习能力减退等神经心理功能障碍的病理学基础。
感谢北京医科大学神经解剖教研室杨宝霖、杨磊老师，中日友好医院神经内科刘兴洲主任等对本工作的大力支持和帮助
参考文献
1， 张剑宁，上官学芬，易声禹，等.局限性脑皮层挫裂伤后海马CA1区的神经元形态学损害.第四军医大学学报，1994，15：186-188.
, 百拇医药
2， Ordy JM, Brizzee KR, Dunlap WP, et al. Effects of prenatal 60Co irradiation on the neural, learning and hormonal development of the squirre monkey. Radiat Res, 1982,89:309.
3， 郭月凤.出生前照射对大鼠学习记忆行为的影响及其机制的探讨.辐射防护，1995，15：281-285.
4， 黄克维.神经病理学.第2版.北京：人民卫生出版社，1989.54-62.
5， 刘振伟.缺氧对大鼠海马脑片CA1区锥体神经元膜电位的影响.神经科学，1994，1(3)：41-48.
6， Jonodera H, Aoki H, Yae T. Plst-ischenic synaptic plasticity in the rat hippocampus after long-term survival; Histochemical and autoradiographic study. Nerroscience, 1990, 38:125-136.
, 百拇医药
7， Frandsen A, Sckousbjoe A. Excitatory amino acid mediated cytotoxicity and calcium homeostasis in cultured neurons. J Neurjochem,1993,60:1202-1211.
8， 卢守祥.大白鼠海马传入纤维的来源-HRP法研究.解剖学报，1985，16：198.
9， 徐公美，陈惟昌，张魁亨.家兔海马空间有序构筑的定量研究.解剖学通报，1982，5(增刊2)：118-119.
10， Jensh RP, Brent RI,Vogel WH. Studies concerning the effects of low level prenatal X-irradiation on postnata growth and adult behaviour in the Wistar rat .Int J Radiat Biol Relat Stud Phys Chem Med,1986,50:1069-1081.
11， 郭鹞，王克为，王子灿，编著.放射损伤病理学.北京：人民卫生出版社，1987.188-189.
(收稿日期:1999-10-13), 百拇医药
单位：刘永葆(100029 中日友好医院神经内科)；饶用清(北京医科大学)；许鹿希(北京医科大学)
关键词：海马；小鼠；电离辐射；神经病理学
中华放射医学与防护杂志000414 【摘要】 目的 探讨电离辐射对成年动物海马组织损伤的特点。方法 选用昆明品系雄性小白鼠，用60Co γ射线对照射组进行全身均匀分次照射，隔日1次，每次2.0 Gy，从存活小鼠及对照组各随机取8只小鼠，分别取脑，石蜡包埋，连续地平切片，Nissl和Weil染色及图像分析测量。结果照射组海马的锥体层中的神经元数量较正常组减少，神经元的主要病理改变是细胞体积变小，核固缩，核溶解，照射组海马辐射层的神经纤维的面密度明显小于对照组，两组之间差异有非常显著性(P<0.01)。海马的4个亚区的辐射敏感性依次为CA1>CA2>CA3>CA4。结论 海马神经元的损伤可能是临床上放疗后发生记忆和学习能力减退等神经心理功能障碍的病理学基础。
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LIU Yongbao, RAO Yongqing, XU Luxi.
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【Abstract】 Objective To study neuropathological changes of hippocampus tissue in adult mice following a series of irradiation with 60Co γ-rays. Methods Male mice of Kunming strain in experimental group(n=8)were exposed total-bodily to 60Co γ-rays at 2.0 Gy once every two days. A histopathological imaging analysis of the mouse brain tissue was carried out after paraffin embedding and a series of sections were made and stained with Nissl and Weil staining methods. Results In the irradiation group (the cumulative dose=26 Gy) loss of pyramidal cells in hippocampus was significant when compared with the control group. Neuropathological changes were characterised by reduced neuron size, nuclear pyknosis and karyolysis. The neurofibrillar density of the pyramidal layer in the irradiation group was much lower than that of the control group (P<0.01).Susceptibilities of the four subzones to the radiation appeared following order of CA1>CA2>CA3>CA4 in the hippocampus. Conclusion The neuronal damage in hippocampus after 60Co irradiation could form a pathological basis in reduction of memorial and learning ability.
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【Key words】 Hippocampus； Mice； Ionizing radiation； Neuropathology
近年来海马在脑缺血和老化过程中的形态学变化已引起学术界广泛重视。辐射及放射性核素被广泛应用于医学和生物学实验，辐射对海马结构和功能的损伤必然影响到动物的学习记忆行为。为探讨电离辐射导致成年动物脑组织损伤的特点，并为临床上放疗后出现的神经精神系统并发症提供实验依据，本文作者应用Nissl染色法和Weil染色法分别研究了60Co γ射线分次照射对成年小鼠脑海马形态的影响，实验还采用计算机显微图像分析技术研究了海马的锥体细胞和神经纤维的形态学改变。
材料和方法
昆明品系雄性小白鼠，体重(20±2) g，由北京医科大学实验动物中心部提供。照射条件及方法，采用北京医科大学放射医学教研室60Co 源对照射组小鼠进行全方位的均匀照射，隔日1次，每次2.0 Gy，吸收剂量率0.85～0.86 Gy/min，源距小鼠2.0 m，对照组则采取假照射。取材，受照射动物总数80只，对照组20只，当累积吸收剂量为26 Gy时，从照射组存活动物及对照组各随机取8只小鼠，采用复合麻醉剂(3 ml/kg)腹腔注射麻醉小鼠，4%多聚甲醛(0.1 mol/L,pH=7.4)磷酸缓冲液左心室灌注，取全脑继续放入4%多聚甲醛固定液中保存。常规石蜡包埋，连续切片，一部分进行Nissl染色；另一部分进行Weil染色，图像分析测量时，每只动物取1～2张不同断面的切片，这些切片的断面在照射组和对照组间是相同的。光镜观察，在锥体细胞的计数中参照颗粒截面的计数原则，分别计数每张切片上(10 μm厚)海马锥体细胞层上各区的正常的锥体细胞数(未切到细胞核者不计)，核固缩数及核溶解数。共计数650张切片，约13万个锥体细胞，观察结果输入微机，由Epi Infar5.0软件对数据进行统计学分析，根据资料是否正态分布，进行方差分析检验。图像分析，实验用图像分析仪为同济医科大学太阳公司生产。锥体细胞的测量，镜下随机选取照射组中受照后变性，坏死的锥体细胞和对照组中正常的锥体细胞，每组随机取5张切片，每张切片选 10个不同的视野，每个野任意取10个锥体细胞，分别测量锥体细胞的面积、直径、周长，核的面积、直径、周长，取其平均值，测量结果输入微机进行统计学分析。神经纤维的测量，照射组和对照组各取10张切片，每张切片选5个不同的视野，分别测量照射组中病灶中的辐射层的神经纤维的面密度和对照组正常的辐射层的神经纤维的面密度，取其平均值，测量结果输入微机进行统计学分析。
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结 果
1.Nissl染色法观察60Co γ射线照射后海马锥体细胞层的形态学变化：照射组和对照组小鼠脑海马各区(CA1、CA2、CA3、CA4)锥体细胞的形态学变化见表1，受26 Gy 60Co γ射线照射后在海马各区锥体细胞的形态学变化的统计学结果表明，与对照组相比，照射组海马各区锥体细胞层正常的锥体细胞数明显减少，锥体细胞层中的核溶解数及核固缩数比对照组明显增多，两组之间差异均有非常显著性(P<0.01)。
表1 26 Gy 60Co γ射线照射后小鼠脑海马各区
锥体细胞的结构的改变(个/10 μm) 小鼠脑
海马区
组别
, 百拇医药
正常的锥
体细胞数
核固缩数
核溶解数
CA1
照射组
499.882±206.121
72.327±53.883
0.784±1.048
正常组
643.080±210.443
10.547±8.044
, 百拇医药
0.346±0.712
CA2
照射组
203.420±94.738
52.280±41.030
0.465±1.644
正常组
268.414±29.065
1.061±8.774
0.072±0.329
CA3
, 百拇医药
照射组
259.210±58.477
26.686±23.439
0.621±1.721
正常组
307.288±38.415
1.052±1.927
0.062±0.330
CA4
照射组
94.690±57.606
, 百拇医药
7.407±9.276
0.058±0.252
正常组
109.765±48.756
0.781±1.575
0.010±0.169
注：与正常组比，*P<0.01 海马各区(CA1、CA2、CA3、CA4)辐射敏感性的比较(图1)，与对照组比较，从海马CA1区到CA4区，锥体细胞的数目可以看出，照射组海马的锥体细胞较对照组减少，海马各区的辐射敏感性依次为CA1>CA2>CA3>CA4。照射组和对照组小鼠海马锥体细胞图像分析测量，受照射小鼠海马变性、坏死的锥体细胞形体变小，形状不规则，深染，灰度值增大。图像分析中观察到照射组锥体细胞的面积、直径、周长及核的面积、直径、周长均小于对照组，两组之间统计学差异有非常显著性，P<0.01，见表2。
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图1 小鼠海马各区放射敏感性的比较
2.60Co γ射线照射后海马辐射层神经纤维的改变：Weil染色法在光镜下观察到照射组小鼠海马的辐射层的神经纤维数量减少，轴索大多保存，部分因变性而发生肿胀，扭曲断裂，甚至消失，病灶中髓鞘变性崩解成颗粒状。通过图像分析仪分析处理，结果表明，照射组海马4个不同分区(CA1～CA4)辐射层的神经纤维的面密度均明显小于对照组，两组之间差异有非常显著性(P<0.01)。
讨 论
电离辐射对神经组织并不引起特异的改变。在脑组织不同部位的病变不一致，有些部位有病变，有些部位无病变。在同一部位不同的神经细胞和神经纤维的反应也不同，这可能是由于它们处在不同的机能状态。海马作为嗅觉系统的皮质部分，与中枢神经系统的其他部位有着复杂的纤维联系，完成复杂的功能。在脑缺血的研究中，多数学者认为海马是最为敏感的部位之一[1]。有人报道，孕鼠在受到50 cGy的γ射线照射后出生的仔鼠双侧海马出现了小的、暗的、固缩的神经元群。胎龄80～90 d受到1.0 Gy 60Co γ射线照射的松鼠猴在视觉定位、分辨力和学习反应中的正确反应率显著降低，且其大脑海马神经元细胞数显著减少[2]。郭月凤等的实验发现宫内受到0.15 Gy 137Cs γ射线照射，可使大鼠学习记忆能力及其大脑海马细胞数明显降低[3]。本实验中，在尼氏染色的标本上，γ射线照射后海马锥体神经元数量明显减少，细胞轮廓模糊、体积缩小、浓染、细胞间距加大、界限不清，其中以CA1区及CA2区最显著(见图2、3)，由于变性、坏死细胞较多，细胞层明显变薄，CA3、CA4区神经元受损不明显。这可能是CA1、CA2区在解剖上容易缺血及对缺血较敏感所致[4]。海马CA1区是脑内对缺氧最为敏感的区域之一，短暂缺氧(2～4 min)即可抑制海马CA1区锥体神经元的突触传递，使脑功能受损[5]。Kogurd Petito等认为，缺血时海马各区受损一般有一定次序，一区最易受损，称易损区；三区受损最少，亦称抵抗区[1，3]。高登星等的研究表明，海马的CA3区血供最丰富，CA1区最稀少。海马各区的毛细血管平均密度为CA3>CA4>CA2>CA1，故海马受辐射后表现出的选择性损伤可能与这种血管的分布方式有较大的关系。脑缺血后，海马CA1区发生迟发性神经元坏死，其变化并没有终止而呈进行性，表现为CA1区的剧烈收缩变窄，以及纤维束路的丢失，甚至CA2、CA3区在经长期再灌流后发生严重的细胞丢失及区域萎缩，并认为CA1区萎缩归因于锥体细胞及其树突联系的丢失，而CA2、CA3的细胞坏死可能是因为丢失了来自CA1区细胞分泌的营养因子支持，或者CA1区锥体细胞的坏死改变了神经元的兴奋环路而使齿状回颗粒细胞过于兴奋造成了对CA3区的毒性损害[6]。电离辐射对神经元的破坏，当细胞因电离辐射而致坏死时，可因直接作用或间接作用引起，或由两个作用同时引起。近年来提出的有关神经元缺氧损伤机理的假说很多，如ATP及磷酸肌醇耗竭、离子泵功能丧失、脂质过氧化、自由基生成以及兴奋性氨基酸毒性、钙超载假说等等[7]。一般认为，脑缺血时由于神经细胞缺乏氧和葡萄糖供应，能量不足，不能借离子泵维持膜的极化状态而使细胞内的谷氨酸分泌和释放过多，谷氨酸与受体结合，使Na+、Ca2+离子通道开放，Na+、Ca2+进入细胞内，Ca2+可以激活DNA、蛋白质、磷脂的降解酶，磷脂降解产生花生四烯酸，后者代谢产生能破坏膜性结构的氧自由基，并导致神经细胞的变性，甚至坏死[8，9]。本实验所见60Co γ射线照射时海马本部锥体细胞层部分锥体细胞胞体水肿、细胞器消失、核固缩或溶解等均属于结构性损伤，是细胞变性、坏死的形态学标志。同时，部分神经末梢和神经纤维髓鞘也发生变性，这也是由于细胞变性后，神经细胞的轴突得不到营养供应以及少突胶质细胞机能障碍的结果。而更多认为一般神经元的改变多属于继发性改变，由于水肿、炎症或栓塞，从而使神经组织发生多种形式的变化，脑型放射病神经细胞损伤主要为缺血性改变[10]。有些学者认为，白质辐射损伤的表现为脱髓鞘，损伤时所引起的神经的脱髓鞘可能是一种过敏或自家免疫性反应，认为在单突及髓鞘复合体损伤后可形成抗原，导致浆细胞堆积，形成抗体[11]。本实验结果表明，小鼠受60Co γ射线照射后，海马各区的有髓纤维的面密度均较正常小鼠减少并有脱髓鞘现象。
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表2 照射组和对照组小鼠海马锥体细胞图像分析测量值 组别
细胞面积(μm2)
直径(μm)
周长(μm)
核面积(μm2)
直径(μm)
周长(μm)
照射组
69.66±7.49*
8.94±0.45*
35.71±1.61*
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13.45±1.85*
3.87±1.64*
17.45±1.25*
正常组
137.62±8.64
12.04±0.33
47.47±2.13
34.14±3.43
6.13±0.63
20.52±2.65
注：与正常组比，*P<0.01
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图2 正常小鼠海马CA1区的锥体细胞层Nissl染色 ×200
图3 受照射小鼠海马CA1区的锥体细胞层
可见许多核固缩、核溶解的锥体细胞
Nissl染色 ×200
已知海马与大脑的记忆和学习功能有密切关系，海马神经元的损伤可能是辐射后发生记忆和学习能力减退等神经心理功能障碍的病理学基础。
感谢北京医科大学神经解剖教研室杨宝霖、杨磊老师，中日友好医院神经内科刘兴洲主任等对本工作的大力支持和帮助
参考文献
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(收稿日期:1999-10-13), 百拇医药