放射性皮肤损伤是放射损伤中较为常见的皮肤改变,通常发生于核医学事故及肿瘤放射治疗的并发症,其特点是病程复杂、难治愈,成为医学上棘手的问题。陈强等[1]通过动物试验发现,以总剂量60 Gy照射的动物模型,其皮肤病变过程从脱毛、水肿、炎性渗出,到脱屑、溃疡等,这一规律与周迎会等[2]对放射性皮肤损伤研究结果一致。为了更好地研究放射性皮肤损伤形成机制及发展规律,以期达到预防和治疗的目的,我们分别以不同剂量X射线照射小鼠下肢皮肤,比较损伤皮肤的病程变化,从而找到建立小鼠放射性皮肤损伤模型的最佳方案。
1 材料与方法 1.1 小鼠BALB/c小鼠购自中国医学科学院实验动物研究所 1.2 主要试剂及仪器苏木素伊红(HE)染色试剂盒(碧云天生物技术有限公司),4%水合氯醛(天津索罗门生物科技有限公司),薇婷脱毛膏,Rs 2000系列生物学X射线辐射仪(Rad Source Technologies,美国),正置显微镜(Leica DM1000 LED,德国),石蜡切片机(Leica RM2255,德国)等。
1.3 小鼠分组选取6 ~ 8周200 g左右身体状况相近的雄性BALB/c小鼠12只,随机分成三组,分别标记为40、50、60 Gy组,每组经X射线照射相应的剂量。
1.4 观察模型建立过程小鼠腹腔注射100 μL 4%水合氯醛,大约20 min后固定小鼠然后用X射线照射小鼠后肢,建模后每5天观察一次各组小鼠皮肤创面的变化情况共观察7周,并根据创面情况进行肉眼评分: 0分:正常; 1分:脱毛; 2分:红斑; 3分:干性脱皮; 4分:湿性脱皮; 5分:溃疡。
1.5 病理学观察三组小鼠分别在照射后32天各取一只小鼠创面皮肤,10%甲醛固定24 h,常规酒精梯度脱水、石蜡包埋,5 μm连续切片,HE染色,显微镜下观察切片并进行病理分析。
2 结果 2.1 辐照小鼠X射线辐射BALB/c小鼠的方式见图 1。图中可看出该辐照仪以十字交叉红外线准确定位,使每批次的小鼠接收一致的剂量,实验结果的精确性和重复性得以提高。
观察期内各组小鼠鲜有死亡个例。小鼠辐照一周后开始脱毛,于第七天开始拍照记录辐照后第7、12、17、22、27、32、40天小鼠皮肤损伤的发展并对其评分比较,结果见图 2和图 3。从图 2中可以看到,经不同剂量X射线辐照后,小鼠皮肤损伤症状出现时间相对较晚,随剂量不同皮肤损伤程度不一,皮肤损伤模型症状明显。随时间推移,损伤皮肤脱毛,随后逐渐出现红肿,甚至溃疡,皮肤损伤程度与剂量呈相关性。图 3可看出在皮肤损伤发展前期辐照剂量越高的小鼠其皮肤创面评分越高,50、60 Gy组小鼠在32天后其皮肤创面评分降低,40 Gy组皮肤损伤仍在发展,表明50、60 Gy组愈合快于40 Gy组。
对比图 4中三组小鼠的损伤皮肤切片,可以看出从40 Gy组开始,小鼠均出现较明显病理改变,皮肤表皮棘细胞增生,真皮及皮下炎细胞浸润,50 Gy组可见表皮角化过度和角化不全,胶原纤维增生,60 Gy组皮肤表面溃疡,表皮脓肿,皮下出现由炎细胞、纤维母细胞毛细血管增生组成的炎性肉芽组织。
皮肤辐射损伤一般发生于单次大剂量照射或小剂量多次照射的病人,以及长期从事放射相关工作的人员。皮肤辐射损伤模型对于针对预防和治疗放射性皮肤损伤的研究尤为重要。已有文献报道,Forcheron F[3]利用直线加速器在迷你猪的腰背部建立了皮肤损伤模型,效果较好但耗时较长; Meirelles RP[4]利用新西兰白兔在胸背部建立了皮肤损伤模型,由于个体较大不宜用于批量的动物实验; 刘秀芳等[5]和倪晨等[6]均用高能电子射线局部照射大鼠的臀部皮肤,建立了皮肤损伤模型; 周琰等[7]比较不同剂量电子线单次照射大鼠肾研究其放射损伤。相对以上实验动物,小鼠由于其个体较小,不易独立地照射到局部皮肤,这在建立小鼠急性皮肤损伤中带来了困难,目前利用小鼠建立皮肤损伤模型的报道也较少。
本研究结果表明,各照射剂量组均可不同程度地引起小鼠皮肤损伤,皮肤损伤模型较为明显,HE染色后镜下均观察可见表皮皮层炎症明显,大量炎性细胞浸润,部分表皮细胞变性坏死,皮肤表层结构缺损严重。而50、60 Gy组愈合明显快于40 Gy,因此采用40 Gy的X射线对小鼠产生放射性损伤,可获得较佳的急性放射性皮肤损伤模型,为基础医学上对皮肤辐射损伤的研究提供重要参考。
[1] |
陈强, 程岩, 任淑萍, 等. 放射性皮肤损伤病变规律初探[J]. 中国实验诊断学, 2008, 12(5): 676-677. DOI:10.3969/j.issn.1007-4287.2008.05.039 |
[2] |
周迎会, 吴士良, 王秀珍, 等. β和γ射线放射性皮肤损伤动物模型的初步探究[J]. 辐射防护, 2005, 25(6): 357-361. DOI:10.3321/j.issn:1000-8187.2005.06.005 |
[3] |
Forcheron F, Agay D, Scherthan H, et al. Autologous adipocyte derived stem cells favour healing in a minipig model of cutaneous radiation syndrome[J]. PLoS One, 2012, 7(2): e31694. DOI:10.1371/journal.pone.0031694 |
[4] |
Meirelles RP, Hochman B, Helene Junior A, et al. Experimental model of cutaneous radiation injury in rabbits[J]. Acta Cir Bras, 2013, 28(11): 751-5. DOI:10.1590/S0102-86502013001100001 |
[5] |
刘秀芳, 李凤玉, 王舒琦, 等. 大鼠电子射线皮肤损伤动物模型的建立[J]. 山西医药杂志, 2012, 41(4): 336-337. |
[6] |
倪晨, 王贵均, 赵爱国. β射线致皮肤放射性损伤动物模型的建立[J]. 中药新药与临床药理, 2011, 22(2): 224-225. |
[7] |
周琰, 曹永珍, 毛羽, 等. 不同剂量电子线但单次照射后大鼠肾放射损伤的实验研究[J]. 中国辐射卫生, 2010, 19(2): 180-182. |