不同剂量电离辐射对大鼠正常坐骨神经的结构与功能的影响

【摘要】随着医学科技的发展，电离辐射在临床诊疗中得到广泛而深入的应用。例如，通过用各种不同剂量的射线照射肿瘤,以抑制和杀灭癌细胞，达到放射治疗肿瘤的目的。但是放射治疗引起周围神经损伤的发生率在不断增加，一定程度上影响着患者的生存质量，因而放射性周围神经损伤越来越受到人们的关注与重视[1]。后经过国内外众多学者的研究发现，放射通过引起神经营养血管损伤和神经周围组织纤维化，使得神经缺血、缺氧，致使神经轴突变性及脱髓鞘，最终导致神经传导障碍，而放射剂量是影响臂丛神经损伤发病率的主要因素[2-11]。传统观点认为，任何剂量的电离辐射均对机体有害（LNT理论[12]），但是这一理论被低剂量电离辐射（LDI）所产生的兴奋效应所质疑[13、14]。国外学者很早就开始注意到电离辐射与周围神经关系。有的学者还报道电离辐射可抑制术后神经外膜瘢痕的形成，以及在调节成骨分化和骨重塑过程中发挥作用。借阅众多学者多年的实验研究结果，不难发现，关于电离辐射对周围神经的影响，学者们的研究存在着争议，其中一点是围绕着电离辐射的利弊以及剂量的问题。目的：本实验设计通过不同剂量电离辐射照射大鼠正常坐骨神经动物模型，观察不同剂量电离辐射后大鼠正常坐骨神经的结构与功能变化，旨在寻找出对周围神经结构与功能损害最小、甚者有利的适合电离辐射剂量，以期为临床治疗提供理论依据。方法：三月龄Sprague-Dawley大鼠96只，体重200-250g，随机分为6组，每组16只。正常对照组（A组不接受任何剂量电离辐射）、0.2Gy剂量组（B组接受剂量为0.2Gy单次照射，以下各组类推）、1Gy剂量组（C组）、7Gy剂量组（D组）、14Gy剂量组（E组）、20Gy（F组）。每个组再随机分为辐射后6周、12周2个亚组，分别取材观察。由X线直线加速器进行局部照射（剂量率200cGy/min，照射面积5.0×3.0cm：长×宽，源皮距（SSD）=100cm，垫1.5cm人造皮），其余部位铅板防护。照射后，每周观察实验动物左下肢体大体形态（如局部皮肤、毛发情况，步态和站姿等）并进行步态分析。照射后6周、12周分别从6组中取出8只大鼠，通过一般状态、光镜下大体形态、坐骨神经指数、运动神经传导速度、组织学和免疫组织化学、神经透射电镜的超微结构观察比较6组大鼠坐骨神经功能与结构变化情况。结果：1.照射后各组左下肢功能上未见明显异常，B、C组大鼠行走步态及站姿与A组无明显区别，局部皮肤及足趾均未见溃疡，但D、E、F组大鼠左下肢出现不同程度的毛发生长不良、稀疏，F组最为明显。2.大鼠坐骨神经表面的光镜下大体观察：照射后6周及12周，A、B、C、D组大鼠坐骨神经呈银白色、光滑，与周围组织无粘连，周围组织无充血水肿。E组一只大鼠在照射后6周坐骨神经周围出现一个炎症性肉芽肿，F组一只大鼠在照射后6周亦出现一个。3.各组大鼠坐骨神经指数：照射后第6周、12周，我们对各组大鼠进行足迹分析发现，各组大鼠行走时步态稳定，足迹清晰。对足迹进行分析，测得各组大鼠坐骨神经指数，发现各组数值无明显差异，B、C、D、E及F五组大鼠坐骨神经功能指数与A组差异无统计学意义（p>0.05）。4．神经电生理检测：A、B、C三个组神经传导速度、复合动作电位波幅及潜伏期无明显差别，D、E、F组神经传导速度均小于对照组。其中E、F组传导速度明显慢于A组，且差异具有显著性意义（P<0.05）。5．HE染色及抗S-100染色光学显微镜下观察发现：B、C组坐骨神经纤维均排列规则，未见结缔组织异常增生或减少。D组大部分神经纤维排列规则，偶有排列紊乱、卷曲，E组坐骨神经排列紊乱，大部分呈卷曲状，偶有髓鞘空泡化，F组神经纤维髓鞘空泡化，轴突消失或变性，同时伴有灶性出血、坏死。各组无明显雪旺细胞增生表现。6．透射电镜的超微结构观察：照射后第6周行电镜检测可见：B、C组与A组相似，坐骨神经纤维髓鞘呈圆形或椭圆形，形态规则，板层排立致密、较厚，无脱髓鞘改变及轴突变性，同时这两组周围可见雪旺细胞增生。D组神经纤维髓鞘形状开始出现不规则，板层厚度较薄，部分分离，神经纤维脱髓鞘性改变较E、F组少，雪旺细胞增生不明显。E、F组髓鞘形状不规则，板层厚度较薄，大部分分离，可见脱髓鞘改变及轴突变性，雪旺细胞增生不明显。照射后第12周与第6周相似，同时神经结构破坏情况未得到明显改善。结论：本实验通过一般状态及光镜下大体形态、运动功能学、神经电生理学指标测试与组织形态学观察，探讨了不同剂量电离辐射照射大鼠后对其坐骨神经功能与结构变化情况，以此研究电离辐射对周围神经的影响，结果证实大鼠在接受0.2Gy、1Gy、7Gy、14Gy、20Gy不同电离辐射剂量照射后，大体功能上未受到明显影响，但是对坐骨神经组织形态学及超微结构的影响因剂量不同而有所不同。其中0.2Gy和1Gy剂量电离辐射后，坐骨神经的结构未受明显影响，而接受7Gy、14Gy及20Gy剂量照射后，电离辐射对坐骨神经的损害开始出现，并且随着剂量的增加，这种损害也相应增加，由此引起坐骨神经结构的变化，进一步证实了电离辐射线性无阈理论的局限性，以及对“辐射效应在骨科中的非线性特征且有临界点（阈值）存在”的认识[15]。
【作者】祁连港；
【导师】王培吉；
【作者基本信息】苏州大学，骨外科，2014，硕士
【关键词】坐骨神经；电离辐射；剂量；

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