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放射性125Ⅰ粒子植入对大鼠背根神经节及周围组织形态学的影响

2024-04-29 来源:爱go旅游网
Tianjin Med J,Aug 2012,Vol 40 No 8 doi:10.39696.issn.0253-9896.2012.08.015 放射性 I粒子植入对大鼠背根神经节及周围组织 形态学的影响 马文庭王慧星史可梅刘靖芷张志峰李全波郑宝森 摘要 目的:观察放射性 I粒子对大鼠背根神经节(DRG)及周围组织形态学的影响。方法:24只成年雄性SD 大鼠随机分为空白粒子对照组(A)、0.4(B)、0.6(C)、0.8(D)mCi(1 Ci=3.7x10 Bq)共4个剂量组,每组6只。将不同活 度的mI粒子植入各组大鼠左侧腰5(L5)DRG周围。并在cT下观察以确保粒子植入位置的准确性。每组均植入2粒 活度相同的 I粒子。各组 I粒子的活度分别为0,0.4、0.6、0.8mCi。于粒子植入后60 d,手术获取各组大鼠L5 DRG 及周围肌肉组织,在光镜下行形态学观察并计算阳性细胞率。结果:随 I粒子放射活度的增加,DRG细胞损伤程度 从出现细胞轻度水肿,尼氏小体减少到细胞肿胀明显,细胞核偏向一侧,核固缩、核碎裂现象增加。在0.8 mCi组DRG 的损伤最严重。阳性细胞率也随放射活度增大逐渐增加。0.8 mCi组60 d时的阳性细胞率达到(73.80+2.38)%。DRG 周围肌肉组织的损伤类似于DRG。结论:近椎间孔处植入放射性” I粒子可对DRG细胞和周围肌肉组织造成放射损 伤。放射性粒子的活度越高,细胞损伤的程度越严重。 关键词碘放射性同位素神经节,脊神经痛坐骨神经痛创伤,神经系统大鼠,Sprague—Dawley Histomorphological Changes in Rat Dorsal Root Ganglion and Surrounding Tissues after Implanting the Radioactivity of’箱l Seeds MA Wenting,WANG Huixing,SHI Kemei,LIU Jingzhi,ZHANG Zhifeng, LI Quanbo,ZHENG Baosen PainManagement Center,SecondHospitaZ ofTianjinMedical University,Tianjin300211,Chia nAbstract Objective:To observe the effects of different radioactivity of I seeds on the histomorphology of dorsal root gan i0n(DRG)and surrounding tissues.Methods:Twenty four adult male Sprague-Dawley(SD)rats(220-250 g)were ran- domly assigned to four groups according to different radioactivity of z51 seeds,which was respectively named group A(0 mCi), group B(0.4 mCi),group c(o.6 mCi)and roup gD(0.8 mCi).There were 6 rats in each roup.g I seeds were implanted around dorsal root ganglion.Computed tomography was used to check the position of seeds to be in an accurate location around corre- sponding dorsal root ganglion.The L5 dorsal root ganglion and the surrounding muscular tissues were obtained to observe the histomorphology of specimens by high-power optical microscope,and to calculate the ratio of positive ceils,when all rats were killed 60 days after implanting seeds.Results:As the increased dose of radioactivity,the injury of DRG became more severe accordingly.The changes ranged from moderate cellular swelling,cell edema,decrease of Nissl’s body originally to more cel— lulr aswelling,more edema,the nucleus was not in the center and more karyopyknosis,fragmentation at last.The injury of DRG was the most severe in the 0.8 mCi group.In addition.the ratio of positive cells was also increased with the increase of radioactivity。which was(73.80 ̄2.38)%in 0.8 mCi group as the highest positive ratio.The changes of muscular tissues round aDRG were similr awith DRG.Conclusion::DRG and muscular tissues around could be injured after implanting radio- active I raound DRG.The severity of injury was increased as dose of I increased. Key words Iodine radioisotopes ganglia,spinal neuralgia sciatica trauma,nervous system rats,Sprague-Dawley 研究发现,放射性 I S子用于肿瘤患者止痛治 疗效果较佳…,但镇痛机制尚未阐明。背根神经节 (dorsal root ganglion,DRG)是外周各种感觉传递到 脊髓中枢的枢纽,与躯体疼痛关系极为密切。 I粒 子对DRG细胞以及周围组织的形态学影响目前尚 鲜见报道。本研究在大鼠腰椎间孔处植入放射性 I粒子,观察其对DRG和周围组织的形态学影响, 天津医科大学第二医院科技基金项目(项目编号:Y0901) 作者单位:30021 1天津医科大学第二医院疼痛治疗中心 通讯作者E-mail:zhengbaosen—tj@163.corn 天津医药2012年8月第4o卷第8期 为治疗顽固性癌痛提供新思路。 l材料与方法 1.1实验动物及材料健康雄性sD大鼠24只,l0周龄,体 质量220—250 g,购白天津实验动物中心。防护眼罩、防护围 脖、铅衣、铅手套、操作台(中国医学科学院放射学研究所), 64排螺旋CT(美国GE公司),BX51生物光学显微镜(日本 OLYMPUS公司),电子天平FA2104SN(上海精密科学仪器有 限公司),YLS一6B智能热板仪(广州飞迪生物有限公司), VonFrey纤维丝测痛仪(深圳瑞沃德生物仪器公司),放射性 I粒子(天津赛德生物制药有限公司),10%水合氯醛,4%多 聚甲醛,10%福尔马林固定液等。 1.2方法 1.2.1分组将所有大鼠按照随机数字表法随机分配到A、 B、c、D共4个剂量组。每组6只大鼠,每组植入2粒同等活 度的 I粒子,其活度分别为0、0.4、0.6、0.8 mCi(1 Ci=3.7x10” Bq),A组为空白粒子组(0 mCi)作为对照组。 1.2.2粒子植入大鼠术前禁食、水12 h。操作者穿无菌手 术衣,防护铅衣、眼镜、围脖、手套。DRG周围 I粒子植入: 首先应用10%水合氯醛(4 mL/kg)腹腔注射麻醉,俯卧位固定 大鼠,触及大鼠髂嵴最高点(一般对应L5棘突),定位,于背 部剃毛备皮,腰背部皮肤碘伏消毒,75%乙醇脱碘,于大鼠 L4、5棘突左侧切开皮肤,用剪刀上下延伸切口,暴露约2个 棘突的距离,分离腰背部肌肉,暴露棘突和椎旁肌肉组织,用 手术刀片自棘突向左侧剥离椎旁软组织,暴露L5横突及椎 间孔,并于L5横突上下方(L4—5和L5~6椎间孔)分别植入1 粒同等活度的 I粒子。2粒子中心点距L5的DRG距离在 0.5 cm范围内,3-0丝线逐层缝合肌肉皮肤组织后以4%的 苦味酸标记,然后在三维CT下观察粒子位置是否有偏移相 应椎间孔处,如偏离超过0.5 cm,予以剔除出组。肌内注射 青霉素(4~5)×10'U以预防感染,待大鼠清醒后分笼饲养。 粒子植入过程及三维CT定位分别见图lA、B。 1.2.3 DRG及其周围肌肉组织取材及形态学观察于粒子 植入后60 d时,以10%水合氯醛腹腔注射深麻醉,并用生理 盐水行心脏灌注后获取DRG以及周围肌肉组织。加入福 尔马林固定液,石蜡固定包埋,HE染色。在OLYMPUS BX51生物光学显微镜下进行组织形态学观察。使用北航 医学图像分析管理系统和图像采集工具进行图像采集。采 用OLYMPUS BX51荧光倒置显微镜在400倍下观察,随机 读取5个视野拍照,将胞质异常并伴有偏心核的DRG或其 周围肌肉组织细胞视为阳性细胞,计算出每个组的阳性细 胞率=(每个视野阳性细胞数/细胞总数之和)×100%/5。阳 性细胞提示放射性 I粒子对DRG或者周围肌肉细胞的放 射损伤。 1.3统计学方法采用SPSS 1 3.0统计软件包进行分析。计 量资料以x s表示。多组间比较采用F检验,组间多重比较 采用SNK—q检验。以P<0.05为差异有统计学意义。 801 2结果 2.1一般情况观察A、c组各有1只因粒子植入的 位置偏离椎间孑L超过0.5 cm予以剔除出组。B、C、D 组各有1只因麻醉过程失误死亡。各组大鼠数量缺 失后及时补充以保证足够的样本含量。粒子植入 术后2 d内,大鼠出现厌食、精神不振现象,活动良 好。术后7 d- ̄t]口愈合良好,无感染红肿,线头自动 脱落。动物无自残现象,体质量自然增长,大小便 功能正常。 2.2光镜下DRG组织学变化A组可见神经节细 胞基本正常,核仁清晰,胞浆正常,见图2A。与A组 相比,B组可见神经节细胞出现轻中度水肿,尼氏小 体减少。细胞核偏向一侧,有核固缩、核碎裂现象, 见图2B。C组神经节细胞肿胀明显,尼氏小体消 失。胞浆内呈现不定形物质,多数细胞核仁消失, 核溶解、核固缩增多,见图2C。D组出现大量细胞 核消失、核溶解、胞浆皱缩明显,伴随着明显的细胞 空泡样变性等病理表现,见图2D。DRG阳性细胞率 随放射粒子的活度升高而呈升高趋势。与A组比 较,其余3组中阳性细胞率均升高(P<0.05或P< 0.01),且D组的阳性细胞率明显高于A、B组(P< 0.05或P<0.01),见表1。 Table 1 Comparison of positive cell rates in dorsal root ganglion after 60 days of implantation of I seeds between four groups 表1 60d时各组DRG阳性细胞率的比较(n=6, ±s) P<0.05. P<0.01 2.3光镜下DRG周围肌肉组织变化A组肌间隙 较明显,排列尚规则,生长良好,少量结缔组织增生, 见图3A。B组肌纤维纵形排列较对照组有所紊乱, 可见大量炎性细胞浸润,肌间隙增宽、肿胀,少量结 缔组织增生,以慢性炎症(巨噬细胞)为主,个别肌纤 维出现崩解,肿胀变性,见图3B。C组肌纤维排列呈 现明显的紊乱,失去了原有的纵形排列形态,并出现 肌纤维溶解,肌膜不清,见图3c。D组肌纤维溶解破 裂成片,排列紊乱,核消失,见图3D。各组DRG周围 802 肌肉组织阳性细胞率基本随各组放射粒子的活度升 高而呈升高趋势。与A组比较,其余3组中阳性细胞 率均升高(P<O.05或P<O.O1),且D组的阳性细胞 率明显高于A、B组(P<0.05或P<0.O1),见表2。 Table 2 Comparison of positive ceH rates in muscular tissuesarounddorsal rootgangU佃after6odays 0f implantation fo‘ seeds between four groups 表2 60d时各组DRG周围肌肉组织阳性细胞率的比较 (n=6。 ±s) P<0.05.“JP<0.01 3讨论 I粒子为目前临床应用范围最广的放射性粒 子,该种粒子外壳采用钛合金密封,长度4.5 mm,直 径0.8 mm,可永久植入组织,无需取出。其半衰期 较长(平均59.7 d),组织穿透力仅1.7 cm,剂量率低 (O.05~0.10 Gy/h)。相对生物效应可达1.0 1.5,随着 距离的加大, 射线能量迅速衰减,在距离粒子中心 超过5 cm后,剂量率已经小于1 cm处的1%t 1。因 此,治疗靶区高剂量照射时,周围正常组织受照射 剂量较低,大大减少了对周围正常组织的放射损 伤。本研究应用三维CT确定 I粒子的植入部位如 果超过0.5 cm即予以排除,这正是考虑到其放射损 伤半径小的特点而设定。 I粒子的放射强度的衰 减与时间密切相关,因其半衰期近60 d,故本研究选 择粒子植入后第60天作为观察时点。 本实验将不同活度的放射性 I粒子植人大鼠 L5 DRG周围,随着粒子活度的增加,DRG先是出现 细胞水肿,尼氏小体溶解、减少,后逐渐发生核碎 裂、核溶解、核消失等一系列变性坏死的病理改 变。活度最大的D组60 d时的阳性细胞率为 (73.80 ̄2.38)%。这一变化说明 I放射性粒子可使 DRG变性坏死。通过比较各组的阳性细胞率发现, 此种内放射对DRG或者周围肌肉组织的损伤程度 与放射性粒子的活度关系密切。植入 I粒子的活 度越大,DRG细胞与周围组织损伤的程度越重。此 Tianjin Med J,Aug 2012,Vol 40 No 8 外,Thanik等口1报道高剂量放射会引起肌肉软组织进 行性改变,包括炎性反应、纤维增生、溃疡坏死。这 与本实验观察到的DRG周围肌肉组织的改变基本 一致。 放射性 I粒子产生的放射线致神经损伤的机 制主要包括直接损伤和间接损伤。直接损伤可造成 神经纤维轴突轴浆呈低电子密度,颗粒状变性,且可 见肿胀的线粒体,轴膜可有破裂,使得轴浆内物质进 入细胞间隙形成腔隙,造成轴膜与髓鞘分离,严重时 可造成髓鞘松解,轴膜与髓鞘空泡变性等 。间接损 伤的原因主要为被放射区域的血管壁发生炎性坏死 及内皮细胞脱失。血管修复性增生导致血管腔狭窄 及微血栓形成,致使神经元缺血 。 综上所述,放射性 I粒子植入大鼠DRG周围 可造成DRG细胞和周围肌肉组织的变性坏死。剂 量越大,损伤程度就越重。依据观察结果可选择 不同放射活度的粒子数量,合理布设植人位置,应 用三维计划治疗系统计算出内放射靶区的最佳剂 量,可为治疗顽固性癌痛或其他神经病理性疼痛 提供组织学依据和新的镇痛思路。 ’ (图1~3见插页) 参考文献 【1】Jin Z,Du Y,Li Z,et a1.Endoscopic uhrasonography-guided inter- stitila implantation of iodine 125-seeds combined with chemothera— py in the treatment of unresectable pancreatic carcinoma:a pro— spective pilot study[J1.Endoscopy,2008,40(4):314—320. 【2】Pervan M,Pajonk F,Sun JR,et a1.Molecular pathways that modify tumor radiation response【J1.Am J Clin Oneol,2001,24(5): 48l—485. 【3】Thanik VD,Chang CC,Zoumalan RA,et a1.A novel mouse model of cutaneous radiation injury[J].Plast Reconstr surg,2011,127 (2):560—568. 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