阿米福汀對大鼠肺放射性肺損傷保護作用的實驗研究

梅欣章倩劉迎玫陳佳藝章真郭小毛

1.復(fù)旦大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院放療科，復(fù)旦大學(xué)上海醫(yī)學(xué)院腫瘤學(xué)系，上海200032；

2. 復(fù)旦大學(xué)附屬婦產(chǎn)科醫(yī)院門診部，上海200032

阿米福汀對大鼠肺放射性肺損傷保護作用的實驗研究

梅欣1章倩1劉迎玫2陳佳藝1章真1郭小毛1

1.復(fù)旦大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院放療科，復(fù)旦大學(xué)上海醫(yī)學(xué)院腫瘤學(xué)系，上海200032；

2. 復(fù)旦大學(xué)附屬婦產(chǎn)科醫(yī)院門診部，上海200032

背景與目的：放射性肺損傷是胸部腫瘤放射治療后的常見并發(fā)癥，在放射治療中如何保護肺組織免受或少受放射性損傷顯得非常重要。本研究采用阿米福汀作為放射保護劑，探討其對采用胸壁切線放射治療技術(shù)照射大鼠肺組織放射性損傷的保護作用。方法：將35只雌性Fish-344大白鼠編號后按隨機數(shù)字法分為常規(guī)照射部分和單次照射部分。常規(guī)照射部分：20只給予照射5周，總劑量為50 Gy，共25次。隨機分為2組，用藥照射組10只(隨機照射左側(cè)、右側(cè)各5只)；對照照射組10只(隨機照射左側(cè)、右側(cè)各5只)。單次照射部分：15只右側(cè)胸部切線單次照射20 Gy，隨機分為用藥照射組5只，對照照射組5只，空白對照組5只。用藥照射組照射前30 min內(nèi)腹腔注射阿米福汀(140 mg/kg)，對照照射組用相同劑量照射。采用60Co治療機，前后野半野對穿照射。照射結(jié)束后記錄呼吸頻率、體質(zhì)量，尾靜脈取血測轉(zhuǎn)化生長因子-β1(transforming growth factor-β，TGF-β)，取大鼠照射側(cè)肺及對照組同側(cè)肺進行TGF-β1免疫組織化學(xué)染色。結(jié)果：常規(guī)照射部分用藥照射組在放射后4周呼吸頻率達到最高，對照照射組在放射后2周達到最高，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05)。單次照射部分對照照射組升高較用藥照射組差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05)。常規(guī)照射部分及單次照射部分中用藥照射組與單純照射組各段時間內(nèi)的血清TGF-β1差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P＞0.05)。在常規(guī)照射部分，肺組織HE染色和馬松染色顯示，與正常肺泡壁比較，單純照射組的肺泡壁明顯增厚，其肺泡間質(zhì)大部分為增生纖維組織和彈力纖維組織。而在照射加藥組雖也有肺泡壁增厚和纖維化，但與單純照射組相比較不甚明顯，可見大部分肺泡結(jié)構(gòu)存在，肺泡壁的纖維化增生較單純照射組減輕。免疫組織化學(xué)TGF-β1染色顯示正常組織為陰性或弱陽性的表達，單純照射組的肺組織TGF-β1染色表達多為陽性或中強陽性，照射加藥組表達為弱陽性或陽性。在常規(guī)照射期間，用藥照射組在放療開始后體質(zhì)量明顯下降，而對照照射組體質(zhì)量下降不明顯，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05)，在放療結(jié)束后兩組之間的體質(zhì)量平均值逐漸接近。單次照射部分3組之間體質(zhì)量差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P＞0.05)。結(jié)論：本研究顯示，在單次大劑量照射部分和常規(guī)照射部分，阿米福汀可以改善大鼠受到照射后引起的肺部癥狀，改善了照射后肺部肺泡增生和纖維化程度。但是常規(guī)照射中連續(xù)應(yīng)用阿米福汀會帶來一定的不良反應(yīng)，在實際應(yīng)用中造成了大鼠體質(zhì)量減輕。

阿米福??；輻射防護劑；輻射損傷；大鼠

放射性肺損傷是胸部腫瘤放射治療后的常見并發(fā)癥。與放射性肺損傷的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)的細胞因子目前報道較多［1］，有研究報道，轉(zhuǎn)化生長因子-β(transforming growth factor-β，TGF-β)在放射性肺炎的發(fā)病機制中起著關(guān)鍵性作用［2］。由于肺功能下降，會導(dǎo)致治療后患者的生存質(zhì)量明顯降低。所以，如何保護肺組織免受或少受放射性損傷顯得非常重要。

阿米福汀(amifostine，氨磷汀，也稱為WR-2721)是一種毒性較小，對放射性損傷具有較大防護的化合物。臨床前期的試驗證實［3-4］，阿米福汀可以保護除中樞神經(jīng)系統(tǒng)以外的正常組織，卻不保護腫瘤組織。

為了評價阿米福汀對肺臟的放射保護作用，本研究采用動物試驗，使用常用的前后對穿放射治療技術(shù)，在常規(guī)放射治療的劑量分次模式及單次大劑量的照射模式下，其對大鼠的肺組織急性放射性損傷保護作用的情況。

1 材料和方法

1.1 材料

1.1.1 實驗動物與分組

復(fù)旦大學(xué)實驗動物中心飼養(yǎng)35只雌性Fish-344大鼠，編號后按照隨機數(shù)字法分為常規(guī)照射部分(n=20)和單次照射部分(n=15)，每部分采用隨機數(shù)字法分組。常規(guī)照射部分采用數(shù)字表法隨機分為2組：用藥照射組10只(隨機照射左側(cè)、右側(cè)各5只)；對照照射組10只(隨機照射左側(cè)、右側(cè)各5只)。單次照射部分采用數(shù)字表法隨機分為用藥照射組5只，對照照射組5只，空白對照組5只。

1.1.2 儀器與試劑

采用60Co治療機(780-C)的γ射線照射，劑量率：126.5 cGy/min，平均能量：1.25 MeV。采用源皮距(source skin distance，SSD)=80 cm，前后半野對穿照射技術(shù)。

放射保護劑采用阿米福汀，每支400 mg (大連美羅大藥廠)。用藥前用0.9%NaCl溶液稀釋為40 mg/mL，根據(jù)大鼠體質(zhì)量按140 mg/kg給予劑量，于照射前30 min內(nèi)腹腔注射，麻醉后進行放射。對照照射組在麻醉后進行相同劑量的放射。空白對照組不給予麻醉和放射。麻醉采用氯胺酮(0.1 g/0.2 mL)，根據(jù)大鼠體質(zhì)量采用0.10 g/kg給予劑量，大鼠后肢肌肉注射。

采用自行設(shè)計有機板固定架，使大鼠放射治療時背部向上，四肢外展，頭部向前方固定。

1.2 方法

1.2.1 研究進程總覽

整個研究共進行17周，第1周進行常規(guī)照射部分各只大鼠的稱重和隨機分組，并記錄各只動物的呼吸頻率并采血。第2周開始常規(guī)照射，5周后結(jié)束照射。第6周進行單次照射部分各只大鼠的稱重和隨機分組，并記錄各只動物的呼吸頻率并采血，在常規(guī)照射部分照射最后1次的當(dāng)日進行照射。照射后第1周開始觀察和記錄各項觀察指標，共觀察10周。在照射后第10周末將大鼠處死后，解剖取左、右肺，送病理檢查。

1.2.2 照射方法

照射時大鼠腹部及背部皮膚用5 mm皮膚補償物覆蓋。照射時光欄大小為4 cm×4 cm，在靠近脊柱的一半射野，采用5 cm厚、大小為6 cm×6 cm擋鉛，遮擋得到1個2 cm×4 cm的射野，射野中心距大鼠體中0.5 cm。

常規(guī)照射部分給予照射單側(cè)胸部切線常規(guī)，每次照射劑量2 Gy，計算深度為1.5 cm，每日照射1次，每周照射5次，照射5周，總劑量為50 Gy，共25次。治療前用2570/1型 FARMER劑量儀，放置0.6 cc指形電離室于總厚度3 cm有機板，深度1.5 cm，同等大小射野的吸收劑量率為126.5 cGy/min，并由此計算前后野的常規(guī)照射時的所需機器治療時間為0.79 min。

單次照射部分用藥照射組和對照照射組均給予單次照射靶區(qū)劑量每次20 Gy，每射野照射7.9 min。在常規(guī)照射部分最后1次照射當(dāng)日給予單次照射。照射時體質(zhì)量為(158±6)g，15周齡。

1.3 觀察指標

1.3.1 血清標本

照射結(jié)束后每2周從大鼠尾靜脈取血并分離得到100～150 μL血漿置于-70 ℃低溫冰箱，試驗結(jié)束后統(tǒng)一送檢(結(jié)果由上海森雄公司檢測)，采用雙抗體夾心ABC-ELISA法測量血漿TGF-β1濃度。

1.3.2 呼吸頻率和體質(zhì)量測量

常規(guī)照射開始前及照射3周后、照射結(jié)束后每2周記錄1次每只大鼠的呼吸頻率，呼吸頻率采用人工觀察大鼠腹背部由于呼吸引起的運動頻率進行記錄。照射前及照射后每4周測量1次每只大鼠體質(zhì)量，照射10周后終止觀察。

1.4 病理檢查

觀察期結(jié)束后，取大鼠左、右肺在4%甲醛溶液下固定20 h，脫水固定后切片，分別進行HE、Masson’s和Weigen’s染色，TGF-β1免疫組織化學(xué)染色。TGF-β1免疫組織化學(xué)染色采用EnVision二步法染色，染色后肺組織鏡下根據(jù)肺泡間質(zhì)中染色程度分為陰性(無棕黃色)、弱陽性(淺黃色)、陽性(黃色)、中強陽性(棕黃色)及強陽性(深棕黃色)。用緩沖液代替一抗進行染色作為空白對照組。結(jié)果由兩名病理科免疫組化專家分別進行評級。

1.5 統(tǒng)計學(xué)處理

使用SPSS 11.0統(tǒng)計軟件進行數(shù)據(jù)分析。數(shù)值的比較采用方差分析。P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 存活情況

放射結(jié)束時常規(guī)照射部分大鼠死亡4只，其中用藥照射組3只(左肺照射2只，右肺照射1只)，對照照射組1只。單次照射部分無大鼠死亡。

2.2 呼吸頻率

2.2.1 常規(guī)照射部分

常規(guī)照射部分的用藥照射組呼吸頻率變化在放射后4周達到最高，放射后10周出現(xiàn)第2次升高；對照照射組在放射后2周達到最高，放射后10周也出現(xiàn)第2次升高；對照照射組升高幅度較用藥照射組差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05，表1)。

2.2.2 單次照射部分

單次照射部分的用藥照射組呼吸頻率變化在放射后2周升高并達到最高，未出現(xiàn)第2次升高；對照照射組在照射后2周升高，照射后6周出現(xiàn)第2次升高并達到最高水平；對照照射組升高幅度較用藥照射組差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05)?？瞻讓φ战M未見呼吸頻率的明顯升高(表2)。

2.3 血清TGF-β1水平

2.3.1 常規(guī)照射部分

常規(guī)照射部分兩組放療前至放療后10周內(nèi)血清TGF-β1的水平差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P＞0.05，表3)。

2.3.2 單次照射部分

單次照射部分TGF-β1水平在用藥照射組、單純照射組與空白對照組在第8周時差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05)，其他各段時間差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P＞0.05，表4)。

表 1 常規(guī)照射部分的呼吸頻率Tab. 1 Respiratory frequency of the arm with conventional fractionation radiation

表 2 單次照射部分的呼吸頻率Tab.2 Respiratory frequency of the arm with single fractionation radiation

表 3 常規(guī)照射部分的血清TGF-β1的結(jié)果Tab. 3 TGF-β1 of the arm with conventional fractionation radiation

表 4 單次照射部分的血清TGF-β1的結(jié)果Tab. 4 TGF-β1 of the arm with single fractionation radiation

2.4 病理變化

2.4.1 常規(guī)照射部分

肺組織HE、Masson’s和Weigen’s染色顯示，與正常肺泡壁比較，照射對照組的肺泡壁明顯增厚，其肺泡間質(zhì)大部分為增生纖維組織和彈力纖維組織，而在照射加藥組雖也有肺泡壁增厚和纖維化，但與單純照射組相比不太明顯，可見大部分肺泡結(jié)構(gòu)存在，肺泡壁的纖維化增生較單純照射組減輕(圖1)。免疫組織化學(xué)TGF-β1染色顯示正常組織為陰性或弱陽性的表達，單純照射組的肺組織TGF-β1染色表達多為陽性或中強陽性，照射加藥組表達為弱陽性或陽性(圖1，表5)。

圖 1 常規(guī)照射后肺組織切片不同染色方法Fig. 1 Lung tissue sections with different staining methods after conventional radiation

表 5 常規(guī)照射部分肺組織TGF-β1染色的結(jié)果Tab. 5 TGF-β1 staining of lung tissue in conventional fractionation radiation arm

2.4.2 單次照射部分

肺組織HE、Masson’s和Weigen’s染色顯示，單純照射組的肺泡壁明顯增厚，其肺泡間質(zhì)為增生纖維組織和彈力纖維組織(所謂的肺泡壁纖維化)，而在照射加藥組有肺泡壁增厚和纖維化，但與單純照射組相比較度弱，肺泡壁的纖維化增生較單純照射組減輕(圖2)。免疫組織化學(xué)TGF-β1染色顯示空白對照組為陰性或弱陽性的表達，單純照射組的肺組織TGF-β1染色表達為陽性或中強陽性，照射加藥組表達為弱陽性或陽性，但照射加藥組比空白對照組的表達要高(圖2，表6)。

圖 2 單次大劑量照射后肺組織切片不同染色方法Fig. 2 Lung tissue sections with different staining methods after single fractionation radiation

表 6 單次照射部分肺組織TGF-β1染色的結(jié)果Tab. 6 TGF-β1 staining of lung tissue in single fractionation radiation arm

2.5 體質(zhì)量變化情況

2.5.1 常規(guī)照射部分

統(tǒng)計每兩周大鼠的體質(zhì)量至觀察結(jié)束。其中在常規(guī)照射期間，用藥照射組在放療開始后體質(zhì)量明顯下降，而對照照射組體質(zhì)量下降不明顯，與放射治療前使用阿米福汀的用藥照射組之間體質(zhì)量變化差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05)；放射后及放射結(jié)束后2周體質(zhì)量之間差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05)，在放療結(jié)束后兩組之間的體質(zhì)量平均值接近，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P＞0.05，表7)。

2.5.2 單次照射部分

3組之間體質(zhì)量隨測量周數(shù)增加而逐漸增加，各組之間差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P＞0.05，表8)。

表 7 常規(guī)照射部分體質(zhì)量的變化情況Tab. 7 Weight of the arm with conventional fractionation radiation

表 8 單次照射部分體質(zhì)量的變化情況Tab. 8 Weight of the arm with single fractionation radiation

3 討 論

放射性肺損傷在肺部放射治療中的發(fā)生率為6%～20%［3-5］。肺部早期放射損傷主要由于放射引起基因激活的影響，其中包括細胞和組織功能障礙，隨之導(dǎo)致血管通透性增加，組織水腫，成纖維細胞、內(nèi)皮細胞和化學(xué)性趨向的巨噬細胞和白細胞產(chǎn)生生長因子和細胞因子，導(dǎo)致輻射炎癥。是早期一系列反應(yīng)的結(jié)果，包括炎癥基因的激活、血管通透性、血管生成及凋亡的抑制和其他因素的影響［6-7］。放射治療后放射性肺損傷的發(fā)病機制目前主要有細胞因子、靶細胞理論和自由基等幾種學(xué)說［8］，認為其靶細胞為肺泡組織，包括直接損傷和間接損傷，后者起重要作用。Rubin等［9］認為放射性損傷并非單一細胞作用，而是多細胞通過細胞因子的復(fù)雜作用引起的，即“細胞因子瀑布”學(xué)說。肺受到照射后產(chǎn)生一個前炎癥細胞因子和前纖維化因子連鎖反應(yīng)，刺激成纖維細胞增生，促進膠原基因啟動，從而形成纖維化病變。基礎(chǔ)和臨床研究［1］證實，與放射性肺損傷的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)的細胞因子主要包括促進成纖維細胞增殖分化、調(diào)節(jié)細胞外基質(zhì)代謝的TGF-β、血小板衍化生長因子(plateletderived growth factor，PDGF)、成纖維細胞生長因子(fibroblast growth factor，F(xiàn)GFs)、胰島素樣生長因子(insulin-like growth factor，IGFs) 和介導(dǎo)炎性反應(yīng)為主的腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor，TNF)、白介素-1、白介素-6及單核細胞趨化肽(monocyte chemoattractant protein，MCP)等。Anscher等［10］報道TGF-β在放射性肺炎的發(fā)病機制中起著關(guān)鍵性作用。TGF-β可促使成纖維細胞分化，在體內(nèi)，肺組織發(fā)生纖維化時，TGF-β及其mRNA增加最顯著。目前TGF-β被認為促進膠原產(chǎn)生和沉積的主要細胞因子。肺受放射后纖維組織內(nèi)的TGF-β增加并刺激成纖維細胞向損傷部位移動、增生、膠原合成增加［10］。Vujaskovic等［11］認為，TGF-β水平的高低反映了放射性肺損傷發(fā)生風(fēng)險的高低，照射后隨著時間延長，TGF-β在肺組織中的表達亦逐漸增強。肺Ⅱ型上皮細胞是肺組織細胞中對射線最敏感的細胞之一，在肺受放射后最早出現(xiàn)形態(tài)學(xué)變化，并在放射后6個月內(nèi)持續(xù)存在損傷變化。大鼠在接受胸部單次大劑量射線照射后可出現(xiàn)放射性肺損傷，研究發(fā)現(xiàn)大鼠在接受16～20 Gy的60Co或X射線照射后1個月至半年內(nèi)，呼吸頻率、血清TGF-β1的檢測及CT圖像上表現(xiàn)出明顯變化，提示發(fā)生肺纖維化的變化［12-15］。

阿米福汀是由美國Walter Reed陸軍研究所在50年代從4 400多種化合物中篩選出來的，最初是作為輻射防護劑［16］，是一種毒性更小，對放射性損傷有較大防護的化合物。阿米福汀在體內(nèi)堿性磷酸酶作用下生成其活性成分：巰基化合物WR-1065，然后在體內(nèi)可以繼續(xù)被氧化生成二巰基化合物。用藥后，阿米福汀的分布和清除半衰期都很短。在體內(nèi)迅速磷酸化成為其代謝物WR-1065，分布于全身組織。動物試驗表明［17］，注射阿米福汀后5～15 min內(nèi)WR-1065就達到了最高組織濃度，攝取最多的是腎、唾液腺、小腸黏膜、肝、肺組織。阿米福汀是細胞毒性保護劑，能夠通過抑制放射線產(chǎn)生的過氧化物的作用而減輕肺損傷，這在臨床前期與臨床研究中均已顯示出其對肺放射性損傷的保護作用。阿米福汀對急性肺放射損傷的保護作用機理目前認為包括：對巨噬細胞活性及血纖維蛋白溶酶原細胞因子激活的減少；是氧自由基有效清除劑，可以減少放射治療產(chǎn)生的氧自由基，提供修復(fù)DNA 損傷所需的氫；降低放射治療引起的DNA 損傷及凋亡，防護輻射所致的基因突變和癌變等。Vujaskovic等［18］發(fā)現(xiàn)阿米福汀可以減少巨噬細胞活性及血纖維蛋白溶酶原細胞因子激活。阿米福汀也能減少TGF-β1的含量與表達。在巨噬細胞的聚積和肺組織TGF-β1的表達和激活中，事先給予阿米福汀也可降低上述過程的發(fā)生。Travis等［19］對阿米福汀的放射性肺損傷的保護作用進行了研究觀察，發(fā)現(xiàn)阿米福汀對大鼠的急性放射性肺損傷產(chǎn)生放射性肺炎和肺纖維化均有明顯的保護作用。馮勤付等［20］報道，在用4 MV X射線、總劑量為35 Gy照射右全肺5 d(共5次)時，阿米福汀能增加肺組織對放射性損傷的耐受，對腫瘤無保護作用，不良反應(yīng)輕。在用4 MV X射線、單次劑量28 Gy照射右全肺時，也能增加肺組織對放射性損傷的耐受，減少了TGF-β1的含量與表達［21］。

本次研究采用了常規(guī)照射下，照射大鼠單側(cè)部分肺組織，并隨機對比使用阿米福汀和未采用放射保護劑時兩組大鼠的肺部病理和呼吸頻率、血清TGF-β1等變化。同時也觀察了同等治療條件下，單次大劑量照射在使用阿米福汀和未使用時大鼠肺部的變化情況。研究發(fā)現(xiàn)，常規(guī)照射組和單次照射組均在照射后出現(xiàn)呼吸頻率的增加，其中未用藥組頻率增加較用藥組明顯。在常規(guī)照射時，用藥照射組與單純照射組在照射結(jié)束后2周都出現(xiàn)呼吸頻率的增加，其中未使用阿米福汀的大鼠增加程度較使用藥物的大鼠呼吸增加明顯，呼吸頻率增加高峰也比用藥組出現(xiàn)的時間提前，持續(xù)時間延長，提示對照照射組較用藥照射組出現(xiàn)了明顯的呼吸功能的損傷。在單次照射部分中，用藥照射組與對照照射組也在照射結(jié)束后2周出現(xiàn)呼吸頻率的增加，其中未使用阿米福汀的大鼠增加程度明顯；用藥照射組呼吸頻率在照射后4周逐漸降低，而未用藥組仍波動在較高水平。以上結(jié)果均提示阿米福汀在常規(guī)照射和單次照射中均減少了放射性肺損傷導(dǎo)致的呼吸癥狀的發(fā)生。在肺部病理切片和TGF-β1免疫組化染色顯示，照射區(qū)內(nèi)單次照射部分中對照照射組的肺纖維化明顯，其肺纖維化程度明顯高于照射加藥組。在常規(guī)照射部分也顯示對照照射組肺放射性損傷程度高于照射加藥組。結(jié)果顯示在放射后10周，大鼠肺部病理損傷處在纖維增生階段，其中使用阿米福汀的大鼠肺纖維增生程度弱，提示對放射性病理損傷變化也有一定的保護作用。血清TGF-β1的檢測也顯示在常規(guī)照射后用藥照射組與單純照射組都出現(xiàn)血清TGF-β1水平的增加，未用藥組出現(xiàn)水平高峰的時間提前，但差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P＞0.05)。而在單次照射部分中，用藥照射組與對照照射組也在照射結(jié)束后TGF-β1水平增加，但差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P＞0.05)。由于本次研究條件所限，在測量呼吸頻率時采用人工測量，未采用機器測量可能會造成測量存在一定誤差。

在本實驗結(jié)果中，阿米福汀顯示了對放射性肺損傷的保護作用；然而在常規(guī)照射加阿米福汀組，大鼠在照射期間出現(xiàn)體質(zhì)量比單純照射組明顯下降，治療結(jié)束后體質(zhì)量才逐漸恢復(fù)。由于阿米福汀存在一定的胃腸道反應(yīng)，所以在常規(guī)照射組中使用阿米福汀影響了大鼠的進食造成了體質(zhì)量下降。說明阿米福汀在保護正常組織免受或少受放射傷害的同時，也存在一定的不良反應(yīng)。

本研究顯示，在單次大劑量照射部分和常規(guī)照射部分，阿米福汀可以改善大鼠受到照射后引起的肺部癥狀，改善了照射后肺部肺泡增生和纖維化程度，但是常規(guī)照射中連續(xù)應(yīng)用阿米福汀會帶來一定的不良反應(yīng)，在實際應(yīng)用中造成了大鼠體質(zhì)量減輕。

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Assessment research of the protective effect of Amifostine on radiation- induced lung injury of rats

MEI Xin1, ZHANG Qian1, LIU Ying-mei2, CHEN Jia-yi1, ZHANG Zhen1, GUO Xiao-mao1(1. Department of Radiotherapy, Fudan University Shanghai Cancer Center; Department of Oncology, Shanghai Medical College, Fudan University, Shanghai 200032, China; 2. Department of Out-patient Clinic, Obstetrics and Gynecology Hospital of Fudan University, Shanghai 200032, China)

GUO Xiao-mao E-mail: guoxm1800@126.com

Background and purpose：Radiation-induced lung injury is a common complication in thoracic tumor after radiation therapy. How to protect the lung tissues from radiation injury is very important during radiotherapy. As a kind of radiation-protective agents, this study aimed to assess the protective effects of amifostine on acute lung tissues’ radiation-induced injury in the rats by radiated with chest wall tangent technology. Methods：Thirty-five female Fish-344 rats were randomized into 2 arms of 2 different fraction schedule: Conventional fraction, 20 rats were irradiated in 50 Gy per 25 fractions in 25 days. They were further randomized into 2 subgroups: 10 with amifostine and 10 rats radiation alone without drug. Single fraction, 15 rats irradiated with 20 Gy in one fraction to the right lung. Three subgroups were randomized as: 5 rats in irradiation plus amifostine; 5 rats irradiation alone and 5 in control subgroup. Amifostine (140 mg/kg) was given intraperitoneally 30 minutes before irradiation. Breathing rate, weight variation and plasmas of transforming growth factor-β (TGF-β) 1 levels were recorded after irradiation. The lung tissue of irradiated side and the same side of control group were processed for hematoxylin and eosin staining, Masson’s and Weigen’s staining and TGF-β1 immunohistochemistry staining. Results：In both arms, breathing rate increased in rats got irradiated, however, the coming time of fastest breathing rate delayed in rats with amifostine. There is no difference among all subgroups of TGF-β1 level in the plasma. Hematoxylin and eosin staining and Masson’s and Weigen’s staining revealed alveolar wall became thicker and the pulmonary tissue fibrosis in irradiation alone group. However, in the radiation with amifostine group, no matter what schedule of fractionation, much more of the lung architecture was preserved and fibrosis was lessened. Immunohistochemistry staining was expressed positive to strongly positive in irradiation alone groups, but weakly positive to positive in irradiation with amifostine groups. In arm of conventional fraction group, compared with radiation alone group, weight loss in rats with amifostine used group was much more and had significant difference right after radiation initiated, but became closer when radiation finished. In arm of single fraction group, there was no significant difference of weight loss among 3 groups. Conclusion：This preclinical research showed amifostine can improve radiation-induced pneumonias symptoms, pulmonary alveoli hyperplasia and the pulmonary tissue fibrosis in rats either with conventional or single dose fractionation irradiation. Weight loss in rats with conventional fractionation may related to the side effect of amifostine with continuous apply.

Amifostine; Radiation-protective agents; Radiation injuries; Rats

R730.55

：A

：1007-3639(2013)01-0001-09

2012-07-01

2012-12-20）

上海市科委課題資助項目(No：4119709)。

郭小毛 E-mail:guoxm1800@126.com

DOI: 10.3969/j.issn.1007-3969.2013.01.001