右丙亚胺对大鼠放射性心肌损伤的防护研究-学位论文（可编辑）

右丙亚胺对大鼠放射性心肌损伤的防护研究-学位论文（可编辑） 右丙亚胺对大鼠放射性心肌损伤的防护研究-学位论文 密 级:学校代码:10075 分类号:学 号:20101631 医 学 硕士 学 位论 文右丙亚胺 对大鼠放 射性心肌 损伤的 防护研究 学位申请人: 吕 鹏 指 导 教 师 : 臧爱民 教 授 学 位 类 别 : 医学硕士 学 科 专 业 : 中西医结 合临床 授 予 单 位 ; 河北大学答 辩 日 期 : 二?一三 年六月 Classified Index:CODE:10075 U.D.C:NO:20071390 A Dissertation for the Degree of M. Medicine The research on the protective effectof dexrazoxane on radiation-induced heart disease in ratsCandidate: Lv Peng Supervisor: Prof. Zang Ai Min Academic Degree Applied for: Master of Medicine Specialty: Clinical way of Integrated Traditional Chinese and Western Medicine University: Hebei University Date of Oral Examination: June, 2013摘 要 摘 要 目的 大鼠心脏照射前后给予右丙亚胺, 观察其 对放射性心脏损伤的 早期防治作用 并探讨其可能的作用机制,为进一步研究做准备。 方法 将健康雄性 Wistar 大鼠(体重 200?20g )50 只随机分为正常 对照组、单纯 照射组和右丙亚胺防护组,各组分别按 7d、14d 、28d、56d4 个观察时间点随机分为 4 个亚组。 各组大鼠给予腹腔内注射 7%水合氯醛(0.5ml/100g )麻醉,单纯照 射组和右 丙亚胺防护组大鼠 麻醉成功后予 X 线单次全心照射,剂量 20Gy ,剂 量率 2Gy/min,照 射距离 lm 。右丙亚胺防护组大鼠照射前 30 分钟给予右丙亚胺(10mg/ml )腹腔注射, 剂量 1.25ml/100g ,照射后给予右丙亚胺(10mg/ml )0.5ml/100g 腹 腔注射,每周一次, 直至实验结束。 正常对照组与单纯放射组在相同时间腹腔注射等量生理盐水。 照射后 7d、 14d、28d、分别取各亚组大鼠,经腹主动脉取血 3ml ,离心后取上层 血清, 检测血清中 心肌肌钙蛋白 IcTnI 、 超氧化歧化酶SOD 和 丙二醛MDA 含量,采 血后摘除心脏,取 左心室壁心肌组织,制备透射电镜标本和光镜病理切片,作光镜及透射电镜观察 。 结果 光镜观察单纯照射组 7d、14d、28d、56d,心肌炎细胞浸润、充血水肿、淤 血, 随时间变化逐渐加重; 同时右丙亚胺防护组也有类似病理改变, 但相应时间各亚组 比单纯照射组病变较轻。透射电镜观察单纯放射组照射后 7d、14d、28d 、56d,心肌细 胞核周水肿,线粒体膜融合,血管周围水肿,肌纤维溶解,随时间变化病变逐渐加重; 右丙亚胺防护组 各相应 时间亚组较单纯 放射组 减轻。单纯照射 组各亚 组大鼠血清 cTn-I 值均显著高于 空 白 对 照组 (p <0.05 ) , 各 亚 组随 时 间 增 加 血 清 cTn-I 值逐渐增高(p < 0.05) ;右丙亚胺防护组各亚组较相应时间单纯照射组各亚组血清 cTn-I 值显著下降(p 值均<0.05),各亚组随时间增加血清 cTn-I 值逐渐降低(p<0.05) ,右丙亚胺防护组各 亚组血清 cTn-I 值仍明 显高于空白组 (p<0.05) 。 单纯照射组各亚组组 血清 SOD 水平均 较空白组明显降低(p <0.05) ,各亚组间差 别无统计学意义;右丙 亚胺防护组各亚组血 清 SOD 水平均较相应时间单纯照射组明显升高(p<0.05) ,各亚组间,14d 较 7d 差别 有统计学意义(p<0.05 ),28d 较 14d 及 56d 较 28d 血清 SOD 水平无统计学差异,56d 较 14d 血清 SOD 水平 明显升高(p<0.05) ;右丙亚胺防护组各亚组血清 SOD 水平均与 空白对照组有明显差别(p<0.05) 。单纯照射组各亚组血清 MDA 水 平均较空白组明显 I 摘 要 升高(p<0.05) ,各亚组间,7d、14d、28d 血清 MDA 水平逐渐升高(p<0.05),56d 较 28d 下降, 差别无统计学意义; 右丙亚胺防护组各亚组血清 MDA 水平均较相应时间 单 纯 照射 组 明显 降 低(p <0.05) , 各亚 组 间血清 MDA 水 平随 时 间变 化 逐渐 降 低,14d 较 7d p<0.05,28d 较 14d p<0.05, 56d 较 28d 无统计学差异; 右丙亚胺防护组各亚组 血清 MDA 水平均与空白对照组有明显差别(p<0.05)。 结论:1. 右丙亚胺对放射引起的大鼠早期心肌细胞损伤有一定保护作用。2. 右丙 亚胺能够抑制炎性细胞浸润,减轻心肌细胞水肿,从而减轻早期大鼠放射性 心脏损伤。 3. 血清 cTnI 可以作为 早期放射性心肌损伤的特异性标志物, 血清 cTnI 检测及病理学观 察 提 示 右 丙 亚 胺对 早 期放 射 性 心 肌 损 伤有 保 护作 用 。4 . 心 脏照 射 能引 起 早 期 机 体 内 氧 化与抗氧化水平增强。右丙亚胺可减轻这 种改变。 关键词 放射性心脏损伤 右丙亚胺 cTnI SOD MDA II Abstract Abstract Objective Use dexrazoxane on rats before and after irradiation, observe the early protective effect and discuss its possible mechanism,and make preparations for the further studiesMethods 50 healthy male Wistar ratsweight200 ?20g were divided into 3 groups randomly: the healthy control group,the radiation group and dexrazoxane protection groupAccording to time of observe, 7d,14d,28d and 56d,, each group were divided into 4 subsets randomly.Rats were drugged by 7 % chloral hydrate ( 0.5ml/100g ) were injection intraperitoneally,rats in the radiation group and dexrazoxane protection group were irradiated in precordium by X-ray which does was 20 Gy, dose rate: 2Gy/min, distance: lm. Each rat of dexrazoxane protection group was given an intraperitoneal injection of dexrazoxane125mg/kg 30 minutes before irradiation and an intraperitoneal injection of dexrazoxane50mg/kg once a week after irradiation till the end of the experiment, and all the rest rats were inject the same volume of saline.At 7d、14d、28d and 56d after radiation ,each rat in corresponding subsets had a arteriopuncture in abdominal aorta, and draw its blood 3ml,then the blood were centrifuged and the blood serum were disconnected.The serum troponin I,hepatocuprein and malonaldehyde in blood serum were detected.At 7d、14d、28d and 56d after radiation ,each heart of rats in corresponding subsets was extirpatived, the left ventricular wall were taken and were made into pathological section and electron microscopic section,then its were observedResults :Under the microscope, it showed that myocardial tissue of the radiation group inflammatory infiltration, engorgement and congestion,etc, The histological changes tend to get worse progressively in 7d、14d、28d、56d. At the same time,There were the similar histological changes in dexrazoxane protection group,but the changes were minor in dexrazoxane protection group .Transmission electron micrographs showed that myocardial nuclear swell, mitochondria membrane fusion, perivascular edema and myolysis,etc, The histological changes tend to get worse progressively in 7d、14d、 28d、56d. There were the ? Abstract similar histological changes in dexrazoxane protection group,and changes in dexrazoxane protection group were less than the radiation group.Subsets of the radiation group cTn-I in serum increased apparently than the healthy control groupp<0.05,and 7d 、 14d、 28d and 56d cTn-I gradually increasedp<0.05; Subsets of the dexrazoxane protection group cTn-I in serum reduced apparently than the radiation groupp<0.05,and 7d、14d 、 28d and 56d cTn-I gradually reduced p<0.05; Yet subsets of the dexrazoxane protection group cTn-I in serum increased apparently than the healthy control groupp<0.05.Subsets of the radiation group SOD in serum reduced apparently than the healthy control groupp<0.05,and there were no statistical significance among the Subsets SOD; Subsets of the dexrazoxane protection group SOD in serum increased apparently than the radiation groupp<0.05. The difference among 14d and 7d, 56d and14d SOD were significantp <0.05, The difference among 28d and 14d, 56d and 28d SOD were no statistical significance. Yet subsets of the dexrazoxane protection group SOD in serum reduced apparently than the healthy control groupp <0.05. Subsets of the radiation group MDA in serum increased apparently than the healthy control groupp< 0.05,and 7d,14d and 28d MDA gradually reducedp<0.05,56d MDA reduced than 28d, and there were no statistical significance between the two subsets;Subsets of the dexrazoxane protection group MDA in serum reduced apparently than the radiation groupp<0.05,and 7d、14d、28d and 56d MDA gradually reduced, 7d、14d、28d p<0.05, there were no statistical significance between 56d and 28d; Yet subsets of the dexrazoxane protection group MDA in serum increased apparently than the healthy control groupp<0.05Conclusions :1.Dexrazoxane plays a role in the prevention of early radiation-induced heart injury in rats.2 .Dexrazoxane could restrain inflammatory cell infiltrate, alleviate myocardial cellular edema and early radiation-induced in early radiation-induced in rats .3 . Serum troponin I could be used as a specific marker in early radiation-induced in early radiation-induced.The test and pathological examinations prompted that dexrazoxane plays a role in the prevention of early radiation-induced heart injury.4. Radiotherapy could increases early oxidation and antioxidation in bodies,and dexrazoxane could restrain this changeKeywords Radiation-induced heart injury Dexrazoxane cTnI SOD MDA IV 英文缩 写 英文缩写 英文缩写 英文全称 中文译名 MV megavoltage 兆伏 Gy gray 戈瑞 cTnICardiac troponin I 心肌肌钙蛋白 I SOD Superoxide dismutase 超氧化物歧化酶 MDA Malondialdehyde丙二醛 NO nitrogen monoxide一氧化氮 AT1 Angiotensin ? type ? ?型血管紧张素 ?受体 ACE angiotensin converting enzyme 血管紧张素转化酶 EPCs endothelial progenitor cells 骨髓源内皮祖细胞 ELISA enzyme linked immunosorbent assay 酶联免疫吸附剂测定 CK-MB creatine kinase muscle B 肌酸激酶同工酶 ROS reactive oxygen species需氧细胞在代谢过程中产生一系 列 活性氧 簇 NF-kB Nuclear factor-kappa B 核因子-kB ?目 录 目 录 第 1 章 前 言. 1 1.1 放射性心脏损伤及防护 1 1.1.1 放射性心脏损伤的病理变化 1 1.1.2 放射性心脏损伤的发生机制 2 1.1.3 放射性心脏损伤的临床现 4 1.1.4 放射性心脏损伤的影响因素 6 1.1.5 放射性心脏损伤的诊断6 1.1.6 放射性心脏损伤的防护8 1.2 研究目的和意义 9 第 2 章 实验研究. 11 2.1 实验材料和方法. 11 2.1.1 实验动物 11 2.1.2 主要仪器和试剂 11 2.1.3 大鼠分组、给药及照射 11 2.1.4 样本采集与标本制作. 12 2.1.5 实验观察及检测 13 2.1.6 统计学处理13 2.2 结果 13 2.2.1 大鼠一般情况观察13 2.2.2 大鼠心肌苏木精- 伊红染色光学显微镜结果 14 2.2.3 大鼠睾丸苏木精- 伊红染色光学显微镜结果 16 2.2.4 大鼠心肌电镜结果17 2.2.5 血清 cTn-I 含量 检测结果 18 2.2.6 血清 SOD 含量检测结果. 19 2.2.7 血清 MDA 含量检测结果 19 第 3 章 讨论和结论 21 ?目 录 3.1 讨论 21 3.1.1 实验动物 21 3.1.2 照射部位和照射剂量. 21 3.1.3 心肌损伤病理. 22 3.1.4 右丙亚胺作用机理研究 24 3.1.5 右丙亚胺剂量及安全. 24 3.1.6 血清 cTnI 检测25 3.1.7 自由基损伤及血清 SOD 、MDA 检测. 26 3.2 结论 28 参考文献29 致 谢 34VII 第 1 章 前 言 第 1 章 前 言 1.1 放射性心脏损伤及防护 放射治疗已有 100 多年的历史, 传统观点认为心脏不属于放射敏感器官。 放射性心 脏损伤常处于亚临床状态 ,而且症状出现的潜伏期长, 长期未引起注意 。直到 20 世纪 60 年 代 , 才 对 放 疗 诱 发 的 心 血 管 损 伤 有 了 较 充 分 的 认 识 , 确 定 了 放 射 诱 发 心 脏 病 (radiation-induced heart disease,RIHD ) 这一名 词, 指心脏临近肿瘤放射治疗期间心脏因 [1] 受照射导致损伤的一组临床和病理情况 。资 料显示乳腺癌和霍奇金淋巴瘤等放疗后首 [2,3] 位非肿瘤致死原因都是放疗所致的心血管并发症 。 现认为心脏是胸 部放疗的剂量限制 [4] [5] 器官 。 心 脏受 照 射体积 和 剂 量是 心 脏损 伤的重 要 影 响因 素 。 认识放 射 性 心脏 损 伤 的 临床表现,发病机制及防护作用具有重要意义。 1.1.1 放射性心 脏 损伤的 病 理变化 心脏受照射后均有不同程度的病理变化, 受损部位包括心包、 心肌、 冠状动脉、 心 外膜、 心内膜、 心瓣膜及传导系统, 以心包和心肌的损害多见。 照射后的 24h 内心脏就 可产生急性反应, 迟发性反应约发生在照射后的 6 个月或更长。 放射性心脏损伤的基本 病理变化可以概括为渗出, 纤维化及坏死 3 型, 不同时期以某型病理改变为主, 兼有其 他类型。 放疗引起的心包损伤有心包积液和心包纤维化, 还可见以淋巴细胞及浆细胞浸润为 主的心包慢性炎症病变, 少数可伴有钙化形成。 渗出物机化及大量纤维组织的形成引起 [6] 心包膜明显增厚 。镜 下见心包膜纤维蛋白变性,其间炎性细胞浸润。最后心包纤维化 可发展至缩窄性心包炎。 心房受损后病理特征为胶原沉积, 高剂量时可见多灶性纤维化, 还可有中度的炎症 反应 巨噬细 胞浸润 、 心肌变性 和肌纤 维的丢 失。心室 损伤后 可见在 单个或成 群的心肌 细胞之间有不同厚度的胶原带, 还有少量局限性的心肌细胞变性、 坏死和钙化。 心室壁 各层均有心肌纤维化, 可呈弥漫性, 也可呈局灶性, 多见于左室前壁。 急性期有粒细胞 浸润、 血管周围水肿, 其后可见心肌细胞水肿、 透明样变及脂肪变性, 为点状或斑 片状 的纤维化病灶和坏死病灶,散在分布。毛细血管密度减低,血管平滑肌细胞数量减少, 间质和血管周围出现纤维增生。 电镜下可见心肌细胞排列紊乱, 肌纤维断裂、 萎缩, 细 1河北大 学医 学硕 士学 位论 文 胞核变形, 线粒体肌浆网及核结构破坏, 细胞膜下有高密度颗粒沉积, 膜的连续性中断 等。 放疗后冠心病是心脏放射损伤的重要危险因素。 放射诱发的冠状动脉疾病形态学表 现与自发的动脉粥样硬化无明显差别。放射线诱发的冠状动脉病变中膜破坏更为严重, [7][8] 外 膜 纤 维化 增 厚更 加 明显 , 脂 质和 钙 化成 分 较多 , 而 纤维 组 织相 对 较少 。 镜 下基 本 病理变化为动脉壁纤维化,并伴有浆细胞为主的 细胞浸润,血管内膜增厚及管腔狭窄。 放射线诱发的冠状动脉病变最常累及的是左前降支的近 1/2 段或开口处。 放射导致的心内膜及心瓣膜病变较少见, 常发生在心肌和心包病病变的基础上。 主 要表现为心内膜多灶性的增厚和纤维化、 皱缩, 瓣膜尖和小叶的弥漫性纤维化, 可伴有 钙化, 可引起瓣膜增厚、 变形。 未发现有炎症性改变及新生血管形成。 瓣膜病变多由心 内膜纤维化继发。瓣膜病变主要导致瓣膜狭窄,有时伴有瓣膜关闭不全。 传导系统损伤表现包括房室传导阻滞和束支传导阻滞,多继发于邻近组织纤维化, 很少有严重的临床症状。 照射后几年可出现各种心电图 异常。 完全性房室传导阻滞最常 见, 发生前常有其他传导异常。 病理可见完全性房室传导阻滞患者房室结纤维化和房室 小动脉狭窄。 病变累及心脏全层, 较少见。 镜下心包、 心肌发生弥漫性纤维化, 并伴有心内膜纤 维化或纤维弹性组织增生。 放射性心脏损伤的 病理分期: (1)急性期( 照射后 6~48 小时) :心 包、心 外膜、 心肌、 心内膜均有白细胞浸润; (2) 潜伏期 (2~70 天) : 镜下无明显改变, 电镜下见毛 细血管内皮细胞出现不规则突起, 或形成大疱, 毛细血管破坏, 血小板形成血栓, 内腔 明显狭窄甚至闭塞, 20 天后毛细血管数目明显减少, 供应心肌的血流 减少; (3) 晚期 (70 天 后 ) : 心 肌 细胞 间 胶原 纤 维 明 显 增 加, 心 肌及 心 包 均 有 明 显纤 维 化, 心 包 增 厚 为 正 常 人的 10 倍。 1.1.2 放射性心 脏 损伤的 发 生机制 放射性心脏损伤机制未完全阐明, 目前多认为最重要原因是射线的直接损伤。 放射 线产生大量的自由基的爆发,造成 DNA 损伤 ,蛋白质、脂类、糖类以及复杂分子的改 变。 射线直接引起组织电离, 引发局部无菌性炎症反应, 放射线还能抑制细胞生长, 使 细胞溶解、 破坏、 凋亡、 甚至坏死等。 早期的炎症浸润是应激性心肌炎的表现, 分次照 2 第 1 章 前 言 射导致炎症细胞的积累和组织损伤的积累。 反复的射线损伤可抑 制局部纤维溶解, 造成 细胞内沉积的大量纤维素。 放射性损伤不同于普通损伤会随着时间逐步改善, 而是具有 迟发效应。 放射迟发损伤包括纤维化, 坏死, 萎缩和脉管损伤等, 迟发效应的发生是一 个复杂的相互作用过程, 机制未明。 心脏组织对放射线的耐受能力差别很大, 以心肌细 胞最强, 而微循环系统较弱。 因此, 放射线首先损伤心脏的微循环系统。 放射线所诱发 的血管内皮细胞损伤, 尤其是微血管的内皮细胞损伤在整个放射性损伤过程中发挥关键 [9][10] [11] 作用 。 文献报道, 照射后血管内皮细胞发生自身损伤, 最主要呈 现凋亡反应 ,内 [12] 皮细胞凋亡是放射性内 皮损伤的主要机制 。 血管内皮细胞破坏导致微循环障碍;冠状动脉内皮受损诱发或加重冠状动脉硬化; [13] 冠状动脉 滋养血管的损伤以及损伤造成的动脉壁的缺血损伤 。 大鼠 心脏照射后实时心 肌超声造影RTMCE 检 测 显 示 左 室 前 壁 的 β 值 明 显 降 低 , 说 明 其 心 肌 微 循 环 血 流 灌 注 [14] 差,证实照射可以降低心肌血流灌注 。 电离辐射损伤血管内皮细胞, 血管内皮细胞肿胀, 通透性增加, 心包渗出, 渗出液 含有纤维蛋白原; 同时微血管内凝血, 血栓形成或微血管破裂, 导致微循环障碍。 组织 缺血, 纤维蛋白溶酶原活性降低,纤维蛋白渗出增多,成纤维细胞 侵入 形成胶原纤维。 引 起 心 包 、 心 肌 及 心 内 膜 纤 维 化 。 放 射 线 引 起 的 成 纤 维 母 细 胞- 纤 维 细 胞 系 统 分 化 紊 乱 也是导致 纤维化 原因之 一。心肌 纤维化 的形成 主要继发 于血管 冠 状 动脉 损伤。 心内膜 纤维化可继发瓣膜病变。 微血管病变还可导致传导系统损伤及冠脉病变, 冠脉病变形成 机制与其他原因引起的动脉粥样硬化相似。 同时, 高脂饮食等促动脉粥样硬化因素可能 有协同作用。 一些细胞因子的释放,如肿瘤坏死因子TNF 、白细胞介素IL-1 、IL-6 、IL-8 、单 核细胞趋化因子、 血小板源性生长因子PDGF 、 生长转化因子TGF- β 、 成纤维细胞生 长 因 子(FGF ) 、 金属基 质 蛋白 酶(MMPS ) 、 金 属蛋 白酶 组织 抑 制物 (TIMP ) 、 核 因 子 κB (nuclear factor-kappa B , NF- κB ) 等, 还有一些原癌基因暂时性高表达c-fos 、 c-myc 、 [15-19] c-jun 等 ,这些细胞因 子和原癌基因在心脏的放射损伤中发挥了作用 。照射后心肌 [20] 细胞可发生凋亡,提示放射线可直接损伤心肌细胞 。 放射性心脏损伤还可能有其它机制参与: (1) 组织破坏和早期炎症导致免疫反应及 [21] 淋巴管上皮损伤引起淋巴循环障碍 ; (2) 自由基的产生引起低密度脂蛋白的 氧化, 促 [22] 进动脉粥样硬化关系密切; (3) 内皮细胞合成 的血管假性血友病因子增多 、 组织因子 3河北大 学医 学硕 士学 位论 文 [23] (tissue factor ,TF )表 达水平升高,可能是放射损伤时凝血和血栓形成的重要原因 ; (4)L-NAME (有缩血 管作用的 NO 合酶抑制 剂, ) 和 SIN1 (有舒血 管作用的氧化亚氮 [24] 供体药物, )的作用消失,影响了 NO 介导的 对冠状动脉血流和心功能的调节 (5) 放射线可引起接受过放疗的动脉组织基因表达会发生变化, 进而引发慢性炎症, 使得患 [25] 者容易罹患心血管疾病 。 (5)研究发现 AT1 (? 型血管紧张素?受体)、ACE(血管 [26] 紧张素转换酶 ) 、血管紧张素?、醛固酮是导致 RIHD 的重要因素 。这些均可能加重 或启动持续性心肌损害, 加速心肌纤维化, 加重心肌、 心包的渗出和增厚性改变。 ?照 射可引起心肌组织间隙肥大细胞增多 , 肥大细胞在放射性心肌损伤与修复中的作用 尚不 [27] 清楚 。 1.1.3 放射性心 脏 损伤的 临 床表现 放疗性心脏损伤在心脏的不同组织中表现不尽相同, 主要是晚期损伤。 晚期损伤一 般见于心肌、 血管的损伤。 根据损伤发生早晚及 病变特征, 分为: (1 ) 心包损伤: 急性 心包炎 (有或无心包填塞 ) ;心包渗出(有或无心包填塞 ) ;心包狭窄。 (2)心肌损伤: 全 心 炎( 高剂 量 放射 治疗 ) ;心 肌病 ( 放射 治疗+ 化 疗) 。 (3 )冠脉损伤 。 (4 )瓣膜病及 传导系统损伤 。 放射性心脏损伤以心包疾患最常见, 主要为急性心包积液和慢性心包纤维化, 重者 甚至出现心包填塞, 急性心包炎较少见。 远期心包疾病可顺序兼有急性心包炎和慢性心 包炎渗出的特点。 急性心包炎表现与常见的自发性急性心包炎类似, 难以进行病因鉴别。 大部分急性心包炎或心包渗出可自发消除。 慢性心包炎常无症状。 心包积液常发生于放 疗结束后几周或者几个月。 而延迟性心包炎可能出现在放疗后的几个月到几年, 通常无 症状。 心包 炎临床表现为发热, 胸痛, 乏力等症状, 渗出少时可无症状或仅为轻度活动 后气短,渗出多时则可以表现为进行性胸闷,呼吸困难等心脏压塞症状。患者心率快、 心音遥远、 脉搏细数、 呼吸困难等, 坐位明显, 卧位加重, 可有奇脉 , 心前区可闻及心 包摩擦音,伴有胸腔积液时可闻及胸膜摩擦音,心脏压塞明显时有颈静脉充 盈或怒张, 心界可增大呈普大型或球型, 超声及 X 线有心包积液的证据, 心电图表现为 ST 段弓背 抬高。 心肌受累较心包少,一旦受累则发生更严重的损伤。心肌细胞对射线耐受性较强, 放疗主要造成心脏微循环损伤, 导致心肌间质纤维化。 单放疗患者中, 心肌病常与严重 4 第 1 章 前 言 的心包损伤同时存在, 心包和心肌均发生明显的纤维化, 称为全心炎 (pancartidis ) 。 临 床表现类似缩窄性心包炎,患者胸闷,气短,乏力,伴有颈静脉怒张及周围水肿,肝、 肾等脏器淤血的表现。 可伴有不同程度的心功能衰竭。 为心肌功能异常及严重心包炎导 致心脏的收缩舒张受限引起, 多影响右心。 检查可有第一心音减弱, 收缩期杂音以及奔 马律等, 超声检查可发现左心室缩小, 左室缩短分数降低, 射血前期与射血时间比值异 常, 以及室壁活动度及顺应性下降等, 但无明显特异性改变, 与缩窄性心包炎很难鉴别。 放化结合, 尤其是应用蒽环类 药物可致心肌病而不伴心包疾病。 放疗和化 疗的作用是相 加而不是协同, 且存在从初始治疗起的累积效应。 当两者同时或序贯使用时, 即使正常 [1] 情况下认为安全的放疗和药物剂量也可能促成严重的心肌病 。充血 性心衰发生从治疗 后的几个月到几年甚至几十年, 心脏的舒张功能较收缩功能损害更明显, 其所致的临床 症状较单纯的心包疾患要严重。 放射线引起的内膜损伤和纤维化可以导致冠心病发病率的显著增高。 放射诱发的冠 状动脉病变与自发性动脉粥样硬化不宜区分, 放疗诱导的粥样瘢块较自发性冠脉粥样硬 [28,29] 化更易纤维化。 多见于肿瘤放疗后长期存活的患者 。 病变包括稳定性或不稳定性心 绞痛, 心肌梗塞, 慢性缺血性心脏病。 少数患者可发生冠状动脉痉挛甚至猝死。 心绞痛 较少见, 缺血性心肌病较为常见。 心肌梗塞发病率常在治疗 5 年后增加, 一直到治疗后 [30] 的 20 年以后, 平均发生心肌梗塞的时间在治疗后 10 年左右 。 放 射后 的心急梗死与普 通 的 心 急 梗 死 在 形 态 学 上 无 明 显 差 异 。 放 射 诱 发 的 冠 状 动 脉 疾 病 是 重 要 的 放 射 晚 期 损 伤。 近年来放射后死于心肌梗死发生率有所升高。 放疗后冠脉疾病在儿童期, 年龄越小 [1] 发生几率越高; 小于 50 岁的霍奇金淋巴瘤接受斗篷野照射者, 冠心病发病率明显上升 。 近年来 ,放射相关的瓣膜病(radiation-associated valvular disease,RAVD )发生率有 所增加。 放射线可引起瓣膜增厚, 引起心脏瓣膜病发生时间较晚, 长期存活患者放疗后 可有瓣膜纤维化和钙化, 导致瓣膜狭窄或者关闭不全。 其中主动脉狭窄或者返流最常见, 二尖瓣病变次之, 其后是右侧病变。 这些损害常与心肌纤维化和心内膜纤维化伴行。 瓣 膜损伤常伴随心脏传导系统的异常。 听诊时闻及收缩期杂音, 超声心动图检查示瓣膜闭 合速度减慢等。一般老年人发生率较年轻人高。 邻近组织纤维化可继发传导系统损伤, 包括不同程度的 房室传导阻滞和束支性传导 阻滞。 很少导致严重的临床症状。 受照射后的几年, 可出现各种心电图的 异常, 最常见 的异常改变是完全性房室传导阻滞。在心脏受到照射剂量 40Gy 以上 ,常出现典型的结 5河北大 学医 学硕 士学 位论 文 下房室传导阻滞。放射相关的完全性房室传导阻滞发生之前常有其他传导异常。 患者放射治疗后几年甚至几十年内未见明显症状发生, 但有核素及超声心动图随访 可见射血分数有逐渐下降、 选择性右心功能障碍表现、 血流动力学检查可见右室压力升 高, 且这种改变与年龄 无关。 报道显示该类心 肌损害的发生率可占随访病人的 50% 以上, 但由于对病人影响不大而未受到重视。 1.1.4 放射性心 脏 损伤的 影 响因素 心脏的放射耐受性及放射损伤的发生与患者年龄、 肿瘤部位、 病理分 型、 心脏照射 体积、 放疗总剂量、 分次剂量与放射方法、 照射剂量在胸腔的分布特点和心脏吸收的剂 量大小有关等因素有关,目前一般认为剂量?40 Cy 时,心脏损伤的 发生率增高。放射 性心脏损伤多表现在胸导联 V -V , , 在常规分 次照射中冠状动脉耐受量可能35 Gy。随 l 3 [31,32] 照射剂量增加,心脏损伤程度加重 。 照射 剂 量 越 大 , 间 隔 时 间 越 短 , 心 肌 损 害 的 发生率就越高。 放疗损伤程度与放疗总剂量呈正相关, 与分割次数和照射 时问呈负相关, 心血管损伤的发病率及其程度尚与心脏受照射的体积正相关。照射一次达 4~6Gy 或累 积剂量达 40~60Gy 即 可出现心脏损害,2007 年乳腺癌协助组分析 3 万多例乳腺癌患者 随访 20 年资料,提示每增加 1Gy 的心脏平 均接受放射量,死于心脏病变的几率会增加 [33] 3% (可信区间为 2%-5% ) 心脏受到低剂量照 射发生心脏病在治疗后的前 10 年不明显, 在治疗 10 年后随着时间的延长而发生率增加。 化疗药物 也可以引起心脏损伤, 而且放 化结合 治疗可加重心脏损伤。 由于两者不同 的 损 伤机 制 , 放 射 治疗+ 化疗 对 心脏 的损 伤 作用 是 相加 而 不 是 协 同。损 伤 心肌 最 常见 的 化疗药是阿霉素, 其次为柔红霉素、 米托恩醌、 环磷酰胺、 顺铂、 长 春新碱、 长春花碱、 依托泊甙Vp-16 等。 此外, 患者如并发有高血压、 糖尿病、 高脂血 症、 冠心病等基础疾病及吸烟, 肥胖 等动脉硬化危险因素,则心脏损伤风险加大。 1.1.5 放射性心 脏 损伤的诊断 组织学检查是最准确的诊断心肌损伤的方法, 但不够方便实用。 现多 通过检验、 影 像及心电图检查等方法间接反应心脏受损伤情况。 心肌钙蛋白 IcTnI 是近 年来开展起来诊断心肌损伤具有高度灵敏性, 高特异性的血 [34] 清标志物, 其变化可早期反映放射 性心脏损伤 。cTnI 浓度高低与照 射剂量的高低呈正 6 第 1 章 前 言 相关。 其心肌酶学 (CKMB ) 对心肌损伤的 诊断具有更高的特异性、 敏感性、 和更长的 [35] 诊断时间窗, 能反映心肌损伤的程度 。cTnI 联合剂量体积直方图DvH 可提高预测 放 [36] 射性心肌纤维化的特异性和敏感性 。CKMB 也可用于早期诊断, 但不如 cTn- ?敏感。 有报道 FABP (脂肪酸结合蛋白)可用于微小心肌的早期诊断。血浆心钠肽的监测具有 高的敏感性和特异性 ,已成为检测心脏损 伤的重要方法;动物 实验显示血清内皮素 1ET-1 可以作为早期放 射性心肌损伤的敏感性标 志物。 [37] 普通 X 线可检测心影形态改变了解有无心包积液, 但不如心电图敏感 ;CT 可判 定心包积液的位 置、多 少,并可显示心 包钙化 ;MRI 可显示心脏 解 剖结构异常 如房室 腔扩大 及 血 流 动 力 学 改 变 , 评 价 心 功 能 、 心 包 壁 层 增 厚 、 心 包 积 液 的 部 位 和 范 围 甚 至 判断积液的病理成分。 99 m 心脏 SPECT 显像: (1 ) 灌注显像剂 TC -MIBI 是早期诊断冠心病、 心肌缺血的常 99 m 用检查方法。 (2) 乏氧 显像剂 TC -HL91 不 仅能用于心肌梗死的早期诊断,还能迅速区 分存活、 缺氧和梗死心肌, 为临床诊断和治疗方案的确定提供重要的信息。 (3) 凋亡显 99 m [38] 像剂 TC -Annexin V 膜联蛋白 A 较敏感, 可用于早期诊断 。但 周卫兵观察新西兰 99 m 99 m [39] 大白兔实验显示 PECT TC -HL91 和 TC -Annexin V 检测心脏损伤意义不大 。 超声心动图可用于放疗所致的心脏结构、 功能和血流动力学状态异常。 但在损 伤早期不是敏感指标, 只有当心肌严重受损或心脏整体功能受损时才会出现左心室收缩 功能指标 LVEF 的异常 改变。 心电图和动态心电图是最常用的检查方法。放射所致的 ST-T 改变及 传导阻滞等是 诊断放射性心脏损伤的重要依据之一。心电图出现的 变化较 cTnI 升 高出现早,是反映 心脏传导系统异常的敏感指标, 在心脏损伤的诊断上具有一定优势。 心电图运动试验在 评 判 心 脏 损 伤 程 度 或 心 肺 功 能 更 具 优 势 。 放 射 治 疗 后 发 现 心 电 图 改 变 者 约 占 总 数 的 一 半, 可为急性反应, 也可在以后反复出现, 一般不单独存在, 多和其他表现共存。 美国 RTOG (Radiation Therapy Oncology Group 1995 年急性放射性损伤和晚期放射性损伤的 分级:0 级为无变化;1 级为无症状但心电图异常,表现为窦性心动过速,T 波低 平或改变;2 级为无症状, 但 ST-T 改变提示心肌缺血,3 级为心绞痛或心包积液、 缩窄 性心包炎、 中度心力衰竭、 心脏扩大;4 级为心包填塞、 严重心力衰竭、 重度缩窄性心 包炎;5 级为死亡。3-5 级为严重损伤。临床研究表明胸部放射治疗确实存在不同程度 [38] 的心脏近期损伤 。 7河北大 学医 学硕 士学 位论 文 凡有胸部 放疗史 ,特别 是心脏区 域照射 剂量大 于 45Gy , 既往无 心脏 病史,如 有发 热、 心前区疼痛、 心率失常、 心包摩擦音、 心包填塞及心功能不全的表现, 均应怀疑有 放射性心脏损伤。 如能除外其它原因, 则临床诊断成立。 诊断放射性心脏损伤,早期以心 电图、 肌钙蛋白、SPECT 显像等较有好, 晚期以心脏超声较有价值。 目前这些检测等 方 法灵敏度和特异度仍然不够理想。 心肌活检可观察心肌的病理, 心导管和心包穿刺可了 解心包情况, 但都缺乏特异性。 心肌病变部位及程度不均匀, 影响病变的 准确评估。 理 想的检测手段还需进一步探索。 1.1.6 放射性心 脏 损伤的防护肿瘤治疗后生存期延长, 使放疗晚期并发症较过去更明显。 预防放射线心脏损伤最 [41] 根本的预防放射损伤措施是减少照射剂量和照射范围 。 临床多采用 精确定位, 减少心 脏的受照射体积和受照射剂量。 对放射损伤的预防重于治疗, 临床治疗一直设法尽量避 免发生放射性心脏损伤。 如严格掌握适应征、 采用新的放疗技术 (治 疗系统、 三维 适形放射治疗、 拟向计划调强放射治疗等) 、 精确定位、 控制剂量分布和合理分次治疗、 [1] 减少心脏受照体积、胸部放疗后定期心脏检查等 。韩树奎等应用剂 量体积直方图分析 研究放射治疗恶性胸腺肿瘤病例, 发现心脏的放射性损伤随心脏等效体积剂量的增大而 明显增加, 与胸腺肿瘤的治疗剂量无关。 常规的放射治疗中, 左心室加铅挡块可减少放 射性心脏损伤, 减少放射性心脏损伤的最好方法是采用适形照射技术, 可有效的降低心 [42] [43] 脏受照剂量 。 慎重选 择或避开对心脏毒性较大的化疗药物 。 放化 同时或序贯治疗时, 适当下调剂量, (注意 避免剂量降低至不足以控制肿瘤) 。 对于接受过胸部放射治疗的患 者, 尤其是合用心脏毒性药物药物及有心脏病危险因素的患者应注意随访, 及时发现心 脏病变, 给予相应治疗, 避免病情发展。 对于放射性心脏损伤的治疗, 尚无特效药物及 疗法。 应对放射性心脏损伤, 如能进行防护, 使心脏能增强抗辐射能力, 不失为一个好对 策。 在这方面已有一些研究。 放射性心脏损伤的药物防护研究屡见报道, 研究发现很多 药物可以阻止或改善早期或迟发的放射损伤。 如 氨磷汀等药物, 效果已为很多实验所验 证, 可以有效的降低放射损害, 保护心肺区, 减少放射诱发的心脏损伤; 有报道 口服核 糖可通过影响代谢而有效降低心脏的放射性损伤; 小剂量甲强龙、 果 糖二磷酸钠可以有 效改善放射性心脏损伤; 放疗过程中静滴左卡尼汀注射液, 可有效地预防放射性心脏损 8 第 1 章 前 言 伤的发生; 氟伐他汀能通过抑制炎性细胞浸润和胶原纤维的生成,减轻心脏间质水肿和纤 维蛋白渗出,减轻放射性心脏损伤的发生和发展; 依那普利、 地尔硫唑具有明显的心肌保 [43] 护作用, 减轻心肌细胞内钙超载可能为依那普利保护心肌作用机制之一 ; 低剂量阿斯 [36] 匹林及消炎痛可能降低慢性心血管损伤的发病率 ; 血活素对放射性 心脏损伤有较为肯 定的防治作用;氨溴索能抑制射线引起 的心肌高表达 NF- κB ,能