放射性皮肤损伤动物模型皮肤病理及微循环变化

放射性皮肤损伤动物模型皮肤病理及微循环变化 陈 强1 张春霞 张东威 宋祥福 孟洪琪* 吉林大学公共卫生学院 长春 130021 [摘要]目的 利用电离辐射所至放射性皮肤损伤模型观察受照皮肤微血管和病理变 化 方法 制备放射性皮肤损伤的动物模型 利用明胶墨汁灌注法对创面皮肤微血管进行 观察 并取不同时间点创面皮肤标本进行光镜和电镜观察 结果 30Gy照射后 早期皮肤 微血管明显扩张 密度增高 中期微血管密度降低 晚期出现中心无血管区 血管内皮细 胞的损伤 可能与血管壁间制成份增多 真皮纤维化有密切关系 结论 电离辐射所致血 管内皮细胞的损伤 是放射性皮肤损伤微血管变化的主要原因 墨汁灌注法是研究皮肤放 射性损伤的简便 可靠的方法 [关键词] 放射性 皮肤损伤 动物模型 皮肤病理 皮肤微循环 The changes of skin pathology and micro circulation on the animal model of skin radiation damage CHEN Qiang ZHANG Chun-xia ZHANF Dong-wei SONG Xiang-fu MENG Hong-qi* (School of Public Health, Ji Lin University, ChangChun,130021) [Abstract] Objective To observe the changes of micro blood vessel and pathology on the skin radiation damage model using ionization radiation. Method Prepare the animal model of skin radiation damage and observe the micro blood vessel of ravage skin using glutin ink perfusion, under microscope and election microscope on the different time spot. Result On the early time of 30 Gy radiation, micro blood vessel of skin dilation evidently, the density of micro blood vessel increase and then decrease latter. No blood vessel region appears in the skin at terminal. The damage of blood vessel endotheliolid cell might be related to the increasing of blood vessel wall interstitial and fibrosis of derma. Conclusion Caused by ionozation radiation, the damage of blood vessel endotheliolid cell is the main reason of the micro blood vessel changes. Ink perfusion is a convenient and dependent way to study the skin radiation damage. Key word radioactivity skin damage animal model skin pathology skin micro circulation 维持组织 细胞环境的微血管系统对电离辐射是十分敏感的 其在放射损伤 特别是 在远期效应中具有重要意义 而且 也是评价组织 器官放射敏感性不可缺少的依据 随 着放射治疗学的发展 射线对正常组织的损伤已成为不可忽视的问 因此有必要通过动 1 [作者简介] 陈强 1963- 学士 主管技师 长期从事放射损伤临床学研究 长春 130021 *通讯作者 孟洪琪 1962- 博士 长期从事放射医学研究 长春 130021 1 物模型对辐射引起的皮肤微循环的改变进行研究 从而为预防和治疗放射性皮肤损伤奠定 基础 1 材料和方法 1.1 实验动物 选用吉林大学实验动物中心提供的成年 健康豚鼠 体重 250-350g 1.2 模型制备 豚鼠腹腔注射麻醉 2%戊巴比妥钠 30mg/kg 背部局部剪毛 固定后用 深部 X线治疗机进行照射 照射野 2.0 2.0cm2 电压 100Kv 电流 10mA 无滤板 剂 量率 2.55Gy/min 总剂量 30Gy 1.3 透明标本制作 1.3.1 灌注方法 豚鼠腹腔麻醉后 仰卧位固定 开腹 腹主动脉顺行插管注入肝素生理 盐水 2mg/100ml 同时剪开肾静脉放血 待流出液无血色后 由腹主动脉插管持续灌注 明胶墨汁混合液[明胶 墨汁 水=15(g) 50(ml) 60 ml ] 充分灌注后 在腹主动脉插 管处远端牢固结扎血管 冰室放置 3小时 灌注液凝固后仔细剪毛 剥离皮肤 15%甲醛 固定 72小时 常规脱水 二甲苯透明后立体显微镜观察 1.3.2 灌注条件 压力 110 3mmHg 灌注液温度 50 左右 进入动物体内时约为 35-40 环境温度保持在 25 2 灌注时间 20分钟/只 1.3.3 血管计数 在 60倍解剖镜下 计数目镜测微尺 长 3.64mm 纵行与横 行切过的毛细血管数 取两值的几何平均数示该区域的血管密度 1.4 皮肤病理标本制备 豚鼠麻醉 剪毛后取材 沿皮肤损伤中线切开 分别用于光镜 和电镜观察 1.4.1 光镜标本 组织经 Bouin’s 液固定 48 小时后 乙醇-正丁醇混合液系列脱水 石蜡 切片 HE Van-Gieson 核真红-酸性复红染色后观察 1.4.2 电镜标本 用 3.1%戊二醛固定液固定 2小时 用缓冲液冲洗过夜后 1%锇酸固定 液固定 2小时 同种缓冲液冲洗 0.5小时 换液 5次 常规脱水 浸透 Epon812包埋 LKB-V型超薄切片机切片 醋酸铀和枸橼酸铅复染 日立 H-500型电镜观察 2 结 果 2.1受照局部皮肤病变过程 受照局部皮肤在接受照射 1 周后开始脱毛 2 周出现大片湿性脱屑 局部破损 3-5 日后形成局部溃疡 创面感染较轻 周边皮肤发红 实验动物饮食正常 活动自如 照射 5周后 可逐渐结痂愈合 但受照部位未见被毛再生 2.2 透明标本所见 正常豚鼠皮肤血管分布均匀 由真皮深层向血管网分出上行和下行两部分 上行血管 及其分支在真皮浅层发出毛细血管 这些血管相互吻合呈树枝状分布 照射后 2-6周 皮 肤微血管明显扩张 迂曲蛇行 墨汁充盈的血管增多 并呈向心性分布 中心有墨汁溢出 10 周以后 墨汁充盈的微血管逐渐减少 血管出现扩张 狭窄相间 即所谓 腊肠样改 2 变 中心区血管开始减少 15周以后可见中心无血管区出现 2.3 病理检查结果 光镜标本 照射后 2周 皮肤出现破损达真皮层 血管明显扩张 充血 血管腔内及 其周围可见大量炎症反应细胞 以中性粒细胞为主 血管周围水肿 胶原纤维稀疏 4周 后 急性炎症反应减轻 可见到密集的微血管群 10周后 血管壁及周围胶原增生明显 真皮出现纤维化改变 血管网渐稀疏 电镜所见 照射后 2周 微血管扩张 充血 管腔内充满红细胞 血小板相互粘连 覆着于内皮细胞上 连接部位膜结构不清 4周后 线粒体肿胀严重 核间隙增大 核固 缩等出现 10 周后 可见胞浆内大量粗面内质网 并有大量白色胶原纤维出现 血管壁 增厚 管腔狭窄 内皮细胞退行性变 间质成份明显增多 3 讨 论 3.1 有学者认为[1] 照射后早期的血管增多是由于血管增生所致 有实验表明[2] 创伤所 致的局部乏氧和代谢产物蓄积可刺激血管增生 虽然电离辐射对血管增殖有抑制作用 但 0.5-40Gy的照射并不能完全终止这种增殖反应 当皮肤受照后 照射中心区的严重损伤会 象上述创伤一样 通过刺激周围未受损伤或损伤较轻的血管增殖 而导致血管呈向心性分 布 3.2 受照后晚期皮肤微血管的改变 有人认为[3]是由于血管周围支持细胞的动态影响所 致 有学者指出[4] 大剂量照射后的血管狭窄 闭塞及无血管区的形成 是由于伴随着内 皮细胞的严重创伤 间质水肿而出现的明显的纤维化病变 对血管的压迫所致 本试验中 也观察到明显的纤维化及胶原纤维压迫血管等改变 这表明照射后的纤维化改变是晚期血 管进行性减少的重要原因 但对于辐射所致的纤维性变化的发生目前尚未明确 有必 要进一步探讨 3.3 内皮细胞的增殖周期长 约为 60-80天[4] 其辐射敏感性与其他细胞相近 而且一般 治疗和试验所用的照射剂量很难引起内皮细胞的间期死亡 本试验电镜观察发现 照后晚 期内皮细胞出现明显变性 因此 必然导致血管完整性的破坏 透明标本也可见到晚期血 管外有墨汁溢漏 提示照后晚期皮肤微血管仍然有异常的通透性增高 从本试验看 这种 改变是导致血管壁增厚 血管腔狭窄的一个重要原因 与血管周围纤维化也可能有密切关 系 3.4 墨汁灌注法已被广泛用于微循环的研究[5] 但用于皮肤微循环的研究较少 本试验结 果表明 对于皮肤微血管的研究 墨汁灌注法仍是一种简便 可靠的形态学方法 使用这 种方法时 必须注意的问题是灌注时间和条件 一般来说 皮肤微血管灌注不同于其他脏 器 需要保证足够的灌注时间 通常为了减少人为假象 将灌注压力控制在正常生理血压 范围时 灌注时间不应少于 20 分钟 否则会出现血管灌注不全的现象 另外 灌注液的 温度和环境温度也是影响灌注效果的重要因素 总之 合理地使用墨汁灌注法 不仅可以 清晰地显示出皮肤微血管的形态和立体分布 也可以作为评价组织血液管流量的一个良好 指标 3 参 考 文 献 [1] 田中淳司 他. 皮肤毛细血管 对 放射线效果 研究 第 2报 铸型法 电显像 病 理组织像 对比 日本医放会志 1984 44 4 655. [2] Yamaura H,Matsuzawa T.Radiosensitivity of growing capillaries .J Radiat Res 1984;25:296. [3] 上田富 他 放射线 皮肤毛细血管 及 影响-Microangiography 画像情报处理装置 解析.日本口腔科学会志 1982 31 2 200. [4] 金子稜威雄.X线 毛细血管 及 影响 .日本医放会志 1979 36 5 425. [5] 田牛 主编.微循环基础与临床.第 1版 北京 人民军医出版社 1986 79. 4 The changes of skin pathology and micro circulation on the animal model of skin radiation damage