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循环内皮细胞和放射性神经损伤的关系

2023-11-16 来源:步旅网
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《中国神经肿瘤杂志》2006,4(3):205-208 ・205 论著・ 循环内皮细胞和放射性神经损伤的关系 李祥攀,甘浪舸,阮林,韦力,吴晓飞,马代远 (广西医科大学一附院放疗科,广西南宁530021) 【摘要】背景与目的:放射性神经损伤是影响头颈部肿瘤放疗后生存质量的重要因素。本研究探讨大鼠不同 剂量脑照射后不同时期神经行为和循环内皮细胞(circulating endothelial cells CECs)数量的变化。方法:108只 sD大鼠信封法随机分成3组,用60Co单次照射大鼠脑,A组为空白对照组,B组为10Gy组,C组为30Gy组。 Morris水迷宫分别对照射后7天、1个月和6个月的大鼠进行神经行为检测.水迷宫试验结束后心脏取血计数 CECs。结果:照射7天后.3组大鼠Morirs水迷宫的游泳潜伏期、平台象限时间、穿过平台区域次数比较无差 异;照射1个月和6个月后Morris水迷宫B、C组较A组及C组较B组潜伏期延长,平台象限时间缩短.穿过平 台区域次数减少.差异有统计学意义;CECs数量在1周和1个月时B、C组较A组及C组较B组有明显增高,差 异有统计学意义,6个月时3组CECs数量之间无差异。在B组和C组1周时CECs数量和6个月时潜伏期相关 (rB=0.97.rC=0.95)。结论:循环内皮细胞数量改变与损伤严重程度相关。 关键词:放射性脑损伤;神经行为;大鼠;循环内皮细胞 中图分类号:R739.41 文献标识码:A 文章编号:1726—8192(2006)03-0205—04 The Relationship between Radiation--induced Brain Inj ury and Circulating Endothial Cells in Rats Xiang-pan Li,Lang-ke Gan,Lin Ruan,Li Wei,Xiao-fei Wu,Dai-yuan Ma Department ofRadiation Ontology,the First Afiflited aHospitl,Guangxia Medical University, Nanning530021.PR.China 【ABSTRACT】BACKGROUND&OBJECTIVE:Radiation induced brain injury has become one the most important problems affecting quality of life for the patients with head&neck tumors who received radiation therapy. This study was designed to investigate he neurtobehavior and the cimulaitng endothehal cells(CECs)changes at the diference time er brain irradiation in rats.METHODS:One hundrcd and eight rats were randomly assigned into ,3 groups:A was control group,B Was iradiated by 60Co at a single dose of 10Gy on the encephalon of ratsC was radiation induced brain injury itwh 30Gy.The neurobehaviorla changes were observed by Morris water labyrinth in 7 days,1 month and 6 months,respectively,after irradiation.The CECs that were isolated from right ventircular blood wele counted after Morris water maze test.RESULT:At the 7th day after iradiation,the swim lntencytahe time of ,swim in the platform quadrant,the times of swim through the plateau region were the same in 3 groups.However1 ,month and 6 months after iradiation,the swim lntaency was longer in iradiation groups(group C>B>A,P<0.05). The time of swim in the platform quadrant,the times of swim through the plateau region were also significantly difer. ent in these groups(group A>B>C,P<0.05).At the 7th day and 1 month after iradiation,tIle CECs were signiif. cantly diferent in these groups(group A>B>C,P<0.05),while after 6 months,there was no diference in 3 groups. In group B and C,tIle CECs in 1 week were correlated the swim lantency in 6 months(rB=0.966,rC=0.95,respec. tively).CONCLUSIONS:The CECs were correlated wiht radiation induced brain injury. 收稿日期:2005—12—11 KEY WORDS:Radiation—induced brain 通讯作者:李祥攀 Correspondence to:Xiang-pan Li E-mail:lxp008cn@sina.tom injury;Neurobehavior;Rat;Circulating en・ dothelila cells(CECs) 维普资讯 http://www.cqvip.com

206 李祥攀,等.循环内皮细胞和放射性神经损伤的关系 头颈部肿瘤在我国是一种常见的恶性肿瘤. 放射治疗是主要的治疗手段之一。随着患者生存 期的延长,放射性神经损伤成为影响生存质量的 重要因素,但放射性神经损伤发病潜伏期长,平均 为3.6年,难以早期诊断,确诊后缺乏特异的治疗手 段,治疗效果差,因此应寻找一种早期协助诊断该 病的指标。循环内皮细胞fcirculating endothelial cells,CECs1是指从血管内皮层脱离的进入外周血 的成熟内皮细胞,是血管内皮损伤特异而敏感的指 根”。目前放射性神经损伤的发病机理不清,但照射 对血管内皮的损伤可能对该病的形成具有重要作 用,血管内皮损伤可脱落形成CECs.检测外周血 CECs形态和数量,可了解CECs和放射性神经损 伤形成及病情严重程度的关系。神经行为是一种 早期和敏感性指标,常在临床症状和生化指标改 变之前,就表现出行为功能的障碍,本研究用Mor— ris水迷宫检测大鼠神经行为的改变,判断放射性 神经损伤的严重程度[21。 1材料与方法 1.1实验动物及分组 实验动物为SD大鼠(广西医科大学动物实验 中心提供)108只,3个月龄,体重为220~230g,信 封法随机分成3大组,9小组,每小组12只;A组 为空白对照组,A1组:1周空白对照组,A2组:1个 月空白对照组,A3组:6个月空白对照组;B组为 10Gy组.B1组:10Gy 1周组,B2组:1OGy 1个月 组.B3组:10Gy 6个月组;C组为30Gy组,C1组: 30Gy 1周组,C2组:3OGy 1个月组,C3组:30Gy 6 个月组。按照自然昼夜节律采光,室温(25±1)c【=,相 对湿度60%~70%,自由摄食和饮水。 1_2照射方法和剂量 照射剂量和方法参照文献[3]。实验组大鼠用 O.5%戊巴比妥钠(50mg/kg)腹腔麻醉,予印co作俯 卧位垂直照射,制做铅模,照射野大小为2+3cm, 每次照射6只。照射野上界位于双眼后眦连线,下 界位于双耳后连线。B组照射空气剂量1OGy,c组 照射空气剂量30Gy,对照组经同样麻醉后放在相 似的环境中,但不予照射。 1.3神经行为测试 Morris水迷宫实验(中国医医学科学院药物研 究所制):水迷宫的组成包括直径150cm的圆形水 池,水温保持(25±1)c【=,水池壁和底均涂成黑色,池 壁上标有东南西北四个入水点,它们将水池等分 为四个象限,分别称SW,NW、SE及NE象限,在 SW象限正中离池壁33cm处放一个直径10cm、高 15cm的平台,平台顶低于水面lcm。迷宫上方安置 带有显示系统的摄像机,同步记录大鼠运动轨迹。 训练期间迷宫外参照物保持不变,训练在每天上 午10:00至下午5:00进行,大鼠于池边4个固定 点入水,面向池壁,计算机自动跟踪记时,允许在 120s内找到平台,找到后在平台上保持15s,如 120s内找不到或爬上平台,引导到平台上,保持 15s,前连续6天为定向航行试验(place navigation test),第7天进行空间搜索实验用于测量大鼠学会 寻找平台后,对平台空间位置记忆的能力。即在第 7天撤除平台,NE象限为人水点将大鼠面向池壁 放入水中,记录大鼠在120s内搜索平台的路线图, 测量其平台象限的游泳时间。主要参数有:(1)第6 天平均潜伏期(average escape latency);(2)第7天 SW象限(平台象限)持续时间;(3)第7天穿过目 标区域(平台区域)次数。 1.4 CECs的检测 神经行为测试结束后,O.5%戊巴比妥钠(50mg/ kg)麻醉,开胸行右心室抽血3ml,与0.3ml 3.8%枸 檬酸钠液充分混合后立即进行分离,采血和分离 器具均硅化。CECs的分离按照Hladovec[41建立的方 法加以改进,将血液标本离心20 min(1 000r/min), 收集上清液lml;将0.I%ADP液0.2 ml加入上清 液中;离心20 min(3 000r/min);再取上清液以 3000r/min离心20min,弃去上清液,加入0.1ml生 理盐水,振荡10 min使沉淀物重悬后备检。计数 时,使混悬液充分 昆匀后,取0.01ml滴入细胞计数 池内.在光学显微镜下计数全部9个大方格中的 CECs数。同一标本计数4次,取其平均值,以细胞 数1O 个,L表示。CECs的鉴定采用ⅧR:Ag间接免 疫荧光检测,呈现较强的黄绿色荧光着色。 1.5血管内皮染色 大鼠心脏取血后经左心室升主动脉灌注4% 甲醛固定、取脑,常规脱水、透明、石蜡包埋鼠脑,自 前囟后2.5mm连续切片,片厚6lxm,血管染色采 用兔抗大鼠CD 多克隆抗体和即用型SABC试剂 盒.染色的血管呈棕黄色。 1.6统计学处理 数据采用SPSS13.0进行统计,应用One—Way ANOVA、相关性分析(数据以 拯的形式表示)。 维普资讯 http://www.cqvip.com

李祥攀,等.循环内皮细胞和放射性神经损伤的关系 2结果 2.1照射后大鼠一般情况观察 A组有1只大鼠麻醉后未醒致死,B、C组共有 2只于麻醉后照射过程中死亡,均被排除。存活大 鼠肢体活动正常,提尾时身体无旋转反射等异常 神经体征。 2.2 Morris水迷宫试验 2.2.1 寻找平台潜伏期的差异 A、B、C 3组大鼠 寻找水下平台潜伏期结果见表1。各组第4天起潜 伏期渐趋平稳。比较第6天各组潜伏期变化,在照 射后1周检测,A、B、C组之间无差异;在照射后1 月和6月时,C组与A组相比,潜伏期延长,两者 问差异有显著性(P<O.05),B组潜伏期较C组缩短, 差异有显著性(P<O.05),但仍比A组长(P<O.05)。 表1 3组大鼠在不同时期寻找平台潜伏期( ,s) 与A组比较:性0.005;bP=-0.000;仕0.002;性0.000; 与B组比较: ]=0.000:fP=-0.000。 2.2.2空间搜索能力的差异 各组大鼠游泳路线 可见.在照射后1周检测,A、B、C组之间差异不明 显;在照射后1个月和6个月时,A组能依靠空间 搜索寻找平台,运动轨迹多位于原平台所在象限, 而B组及C组多绕池壁游泳,运动轨迹呈随机分 布于各象限中,SW象限时间C组与A组相比,停 留减少,两者问差异有显著性(P<O.05),B组停留时 间较C组延长,差异有显著性(P<O.05),但仍比A 组短(P<O.05),见表2。 表2 3组大鼠在SW象限停留时间( 拯,s) 与A组比较:性O.012; 尸=O.000; 尸=O.007;lap=0.000 与B组比较: O.049; O.046。 2.2.3穿过目标区域次数差异 3组大鼠穿过目 标区域次数见表3,在照射后1周,各组之间差别不 明显,在照射后1月及6月C组与A组相比,次数减 少,两者间差异有显著性 )<O.05),B组次数较C组增 加,差异有显著性(P<0.05),但仍比A组少(P<0.05)。 表3 3组大鼠在不同时期穿过目标区域次数( 拯,次) 与A组比较: O.007; P=O.000; ̄P=-0.020; O.000; 与B组比较: =O.045;fP=-0.033。 2.3 CECs的形态观察及计数 光镜下CECs体积较大,直径约10—50l&m,形 态多样,大多为极不规则的多边形,故极易辨认。A 组细胞大多明显皱缩,核消失,B、C组细胞大多胞 浆丰富,有核。 脑照射后,血中CECs数量增加,照射剂量越 高,CECs增加越明显,6个月后恢复正常。在照射 后1周及1个月,C组与A组相比,细胞数量明显 升高,两者间差异有显著性(P<O.05),B组数量较C 组少,差异有显著性(P<O.05),但仍比A组长,差异 有显著性(P<0.05);但6个月时,A、B、C之间细胞 数量已经没有差别,见表4。 表4 3组大鼠不同时期血CECs数量( ,10 个几) 与A组比较:性O.000;hp=-0.000; P=O.022; P:O.027; 与B组比较: 尸=O.000;fP=-0.045。 2.4 寻找平台潜伏期和CECs数量之间相关性 分析 照射后动态观察3组大鼠CECs变化.在照 射后的1周时间内,各组大鼠的CECs数量最高; 而对于寻找平台潜伏期时间,在6个月时潜伏期 最长。行1周和6个月时B组大鼠的CECs数量和 寻找平台潜伏期时间的相关性检验.相关系数rB- O.97(P=0.034),两者之间相关性明显。同样检Nc 组时两者的相关性,rc=O.95(P=O.013),即在受到照 射后CECs数量改变和神经行为改变之间呈正相 关。 2.5 脑血管改变 在xl00倍视野下.海马部:A组的血管管腔内 表面平滑,内皮细胞位于管壁一侧,管腔通畅,B、C 组血管管腔变得明显不规则,管腔中可见有血栓 形成,管腔内膜凹凸不平;B较A组血管密度低, 管径、截面积小,C组较B组有相同的结果。在B、 维普资讯 http://www.cqvip.com

208 李祥攀,等.循环内皮细胞和放射性神经损伤的关系 C组内部6个月时较1周及1个月可看到部分血 管狭窄严重、闭塞。 3讨论 Moms水迷宫翻是神经生物学研究动物空间学 习、记忆功能常用的模型工具,能够较准确地反映 实验动物以视觉为基础的空间学习、记忆、定向及 定位能力的变化。学习和记忆涉及大脑海马、边缘 系统等多种结构,任一部位的损伤均可造成学习、 记忆能力的损害。人头颈部肿瘤放射治疗后,颞 叶、海马均可受损,引起记忆力的明显下降。本实 验在1周时脑损伤还未表现出来,1个月时出现.6 个月时最严重,表明该病潜伏期较长,B、C组脑接 受照射后,逃避潜伏期显著延长,空间搜索试验中 可见照射后大鼠多绕池壁游泳,其轨迹随机分布 于各象限,平台象限的路程百分比、穿越目标区域 的次数减少,说明其以视觉为基础的空间学习、记 忆、定向及定位能力受到显著抑制。而且C组较B 组照射剂量加大后,其逃避潜伏期显著长于B组, 平台象限的路程百分比、穿越目标区域的次数较B 组明显减少,显示照射剂量越大,损伤越重。 正常情况下,血中即存在极少量的CECs.但多 为明显皱缩,核基本消失的CECs,这是新陈代谢脱 落下来的衰老细胞;在心血管疾病、炎症等情况 下,血管内皮发生损伤,严重时脱落,致使外周血 中CECs增多【6一。 本实验观察到的CECs数量随照射剂量的升 高呈上升趋势,临床上行再程放疗的患者放射性 神经损伤的出现率远高于首程放疗的患者,表明 照射剂量高则损伤重.CECs的这种数量变化正是 这种损伤的表现,因此CECs数量可以作为观察放 射性神经损伤严重程度的一个指标。对照射前后 CECs的形态进行比较发现,照射前血中CECs多明 显皱缩、核消失,可能为凋亡细胞,照射后血中 CECs大多胞浆丰富、有核,提示照射可使血管内皮 发生损伤并脱落,致使血中CECs增多,且多为有核 CECs,CECs是血管损伤内皮脱落的直接证据,同时 CECs多为有核的形态也证实TSolovey的在疾病状 态下凋亡不是CECs形成的主要机制【8]观点。 Morris水迷宫可以用来评价放射性神经损伤 是否出现以及损伤的严重程度,CECs数量变化则 表明照射对血管内皮的直接损伤作用。两种剂量 下的寻找平台潜伏期和CECs数量之间相关性分 析表明:放射性神经损伤严重程度和CECs数量之 间有明显的相关性。CECs数量在照射后早期改变 最明显,表明正常脑血管受到照射后出现内皮细 胞脱落,血管的完整性受到破坏,血脑屏障通透性 增加,临床上可以观察到 .刀治疗后病灶周围水 肿可能和此有关,血管受到破坏后发生重构,本实 验观察到受照脑血管管腔不规则,内有血栓.管 径、截面积小,血管密度降低,导致脑局部的血供 减少,放脑患者常见脑局部坏死,低密度灶[ ,局部 缺血可为形成这些病灶的原因之一。放射性神经 损伤的潜伏期长,缺乏早期、特异的观察指标. CECs的检测可以为预测该病是否出现及严重程度 提供帮助,有待于临床的进一步检验。 [参考文献] [1]Butthep P,Rummavas S,Wisedpaniehkij R,el 1a.In— creased circulating activated endothelial ceils,vascular endothelial growth factor,and tumor necrosis factor in htalassemila[J].Am Hematol,2002,70(2):100—106. [2] 阮林,韦力,甘浪舸,等.大鼠脑照射后神经行为变化 的动态观察[J].广西医科大学学报,2005,22(4): 492-494. [3]邢诒刚,唐亚梅,孙颖,等.急性放射性脑损伤鼠模 型的建立[J].中华放射医学与防护杂志,2003,23 (4):269—270. [4]Hladovec J. Circulating endothelila cells isolated to— gether with platelet and the experimental modification of hteir counts in rats[J].Thromb Res,1973,3(2):665- 764. [5]Zhan H,Tada T,Nakazato F,et a1.Spatila learning transiently disturbed by intraventricular administration of ouabain[J].Neurol Res,2004,26(1):35—40. [6]Dignat-George F,Sampol J.Circulating endothelila cells in vasculra disorde1"S: new insights into an old concept[J].Eur J Haematol,2000,65(1):215-220. [7]Chong A Y,Lip G Y,Freestone B.Blann AD.In— creased circulating endothelial cells in acute heart fail— UI'e:Comparison with von Willebrand factor and soluble E-selectin[J].Eur J Heart Fail,2006,8(2):167-172. [8]Solovey A,Gui L,Ramakrishnan S,et a1.Sickle cell anemia as a possible slate of enhanced anti-apoptotic tone:survival effect of vaseular endotllelila growth factor on circulating and unanehored endothelial cells[J]. Blood,1999,93(11):3824-3830. [9]孔琳,张有望,吴永和,等.鼻咽癌放射治疗后脑脊 髓损伤的临床和影像学诊断[J].肿瘤,2002,22(4): 315-318. 

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