不同劑量電離輻射對(duì)豚鼠聽(tīng)性腦干反應(yīng)閾的影響

金大玉 印有亮

頭頸部惡性腫瘤放療的照射區(qū)域大多涉及耳部，尤其是鼻咽癌的放射治療中，耳的各部分結(jié)構(gòu)幾乎無(wú)法避開(kāi)放射野，放療可導(dǎo)致耳蝸出現(xiàn)早期和遲發(fā)性損傷，甚至使部分患者放療后聽(tīng)力喪失。因此，頭頸部惡性腫瘤患者接受放療后對(duì)耳蝸的損傷一直以來(lái)備案關(guān)注。本研究旨在通過(guò)觀察不同劑量電離輻射豚鼠耳顳部后其聽(tīng)性腦干反應(yīng)(auditory brainstem respons, ABR)閾值的變化，探討電離輻射對(duì)聽(tīng)力的影響并初步探討其機(jī)制。

1 材料與方法

1.1實(shí)驗(yàn)動(dòng)物及分組 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物為耳廓反應(yīng)靈敏的豚鼠30只，均為雌性，體重400～500克。隨機(jī)分為：正常對(duì)照組(不予電離輻射)、40 Gy放射組(分20次照射，累計(jì)達(dá)40 Gy)、60 Gy放射組(分30次照射，累計(jì)達(dá)60 Gy)，每組10只10耳，均以右耳為實(shí)驗(yàn)耳。

1.2電離輻射方法 40 Gy和60 Gy放射組豚鼠不麻醉，用熱塑面膜固定，專用x線模擬定位機(jī)定位；暴露頭部，用醫(yī)用直線加速器所產(chǎn)生的6 MeV電子射線對(duì)兩組豚鼠的右耳耳顳部進(jìn)行分次照射，每天一次2 Gy,每周連續(xù)5天，休息2天，分別照射二十次和三十次，累計(jì)分別達(dá)到總劑量40 Gy(40 Gy放射組)和60 Gy(60 Gy放射組)。

1.3聽(tīng)性腦干反應(yīng)(auditory brainstem respons, ABR)閾檢測(cè) 各組豚鼠分別于放療前及放射完成后第二天，在隔音的電屏蔽室內(nèi)進(jìn)行ABR測(cè)試。使用氯胺酮40 mg/kg和安定1 ml混合液在豚鼠大腿內(nèi)側(cè)肌肉注射，全身麻醉后將動(dòng)物放置于自制的小夾板上，將針形電極(記錄電極)扎入顱頂皮下，參考電極扎入給聲側(cè)耳后乳突部皮下，接地電極扎入對(duì)側(cè)耳后乳突部皮下，click聲刺激，時(shí)程100 μs，刺激重復(fù)速率21次/秒，濾波帶寬300～2 500 Hz，疊加1 024次，掃描周期10 ms,初始聲強(qiáng)10 dB SPL或20 dB SPL級(jí)觀察波Ⅲ改變，在接近閾值附近以5 dB遞減觀察波Ⅲ改變，以剛能分辨出ABR波Ⅲ的刺激強(qiáng)度確定閾值，并至少重復(fù)2次，取平均值作為ABR反應(yīng)閾。

1.4統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 計(jì)量資料均通過(guò)SPSS12.0for windows統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1放射中及放射后豚鼠的一般情況 豚鼠在放射中及放射后均無(wú)頭部偏斜及行走時(shí)傾倒趨勢(shì)，飲食正常，無(wú)明顯消瘦，無(wú)死亡。

2.2各組豚鼠放射前后ABR反應(yīng)閾 由表1可見(jiàn)，放射后，兩放射組豚鼠ABR反應(yīng)閾均較對(duì)照組升高(均為P<0.05)；與放射前相比，放射后，60 Gy放射組和40 Gy放射組ABR平均反應(yīng)閾均升高，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(均為P<0.05)，且放射后，60 Gy放射組ABR反應(yīng)閾明顯高于40 Gy放射組(P<0.05)，說(shuō)明電離輻射可使豚鼠聽(tīng)性腦干反應(yīng)閾值升高，并且升高的程度與輻射劑量成正相關(guān)。

表1 各組豚鼠放射前后ABR反應(yīng)閾比較±s)

注：*與同組放射前比較，P<0.05；△與對(duì)照組比較，P<0.05，#與40 Gy放射組比較，P<0.05

3 討論

傳統(tǒng)的發(fā)生學(xué)理論認(rèn)為，已經(jīng)發(fā)育成熟的內(nèi)耳聽(tīng)覺(jué)毛細(xì)胞為特化的終末細(xì)胞，到出生時(shí)其發(fā)育已經(jīng)完成，不再繁殖[1，2]，出生以后毛細(xì)胞的任何病理性死亡都將導(dǎo)致永久性聽(tīng)力損失。在電離輻射過(guò)程中，受照射細(xì)胞的分子發(fā)生電離并因此產(chǎn)生一系列快速化學(xué)變化，最終導(dǎo)致具有生物學(xué)重要性的關(guān)鍵分子發(fā)生不可逆性的損傷。通常認(rèn)為，內(nèi)耳對(duì)放射性的耐受性較強(qiáng)，但動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，用于治療腫瘤的r射線對(duì)內(nèi)耳具有損傷性，但有關(guān)電離輻射所致的聽(tīng)力損傷程度動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果并不相同。Fan等[3]的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,90 Gy組豚鼠60Co γ-射線照射2小時(shí)后，豚鼠的ABR反應(yīng)閾提高12.5 dB;70 Gy組照射2小時(shí)后，ABR反應(yīng)閾提高9 dB,照射6小時(shí)ABR反應(yīng)閾提高37 dB；45 Gy組照射14天后，ABR反應(yīng)閾值提高11.8 dB。Tokimoto等[4]利用不同劑量X線照射豚鼠顳骨后，不同時(shí)期測(cè)試其ABR，當(dāng)劑量達(dá)80 Gy以上時(shí)，從照射后5分鐘開(kāi)始，ABR潛伏期逐漸延長(zhǎng)，振幅下降，最后消失，聽(tīng)覺(jué)下降或消失的時(shí)間與劑量呈線性關(guān)系；80 Gy照射10小時(shí)后ABR消失。王家東[5]的研究顯示，70 Gy照射10周后，豚鼠ABR反應(yīng)閾值無(wú)明顯改變，因此，提出治療劑量的γ射線近期對(duì)內(nèi)耳無(wú)明顯影響；楊新明[1]應(yīng)用單一劑量20、40、60 Gy的γ射線照射豚鼠的耳顳部，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：20、40 Gy照射組24小時(shí)復(fù)合動(dòng)作電位反應(yīng)閾值無(wú)明顯變化，40 Gy組2周及60 Gy組各期復(fù)合動(dòng)作電位反應(yīng)閾值明顯上升；史秀鳳[6]的研究結(jié)果與楊新明相同，一次性照射80 Gy后，豚鼠的反應(yīng)閾值提高。有研究表明，單一劑量10～15 Gy放射量早期即可引起內(nèi)耳感覺(jué)細(xì)胞的明顯損傷[7]，但也有研究表明，只有當(dāng)單一劑量放射量達(dá)到80 Gy時(shí)才會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的耳蝸功能異常[4]。研究結(jié)果的不同可能與實(shí)驗(yàn)條件、放射源及照射后觀察的時(shí)間不同有關(guān)。本研究采用分割單一劑量照射方法，每次2 Gy,累積劑量40 Gy和60 Gy，分別于放射前及放射完成后第二天進(jìn)行ABR測(cè)試，結(jié)果顯示放射前60 Gy放射組ABR平均閾值為22.39±1.18 dB SPL，放射后為52.27±2.42 dB SPL；放射前40 Gy放射組ABR平均閾值為21.99±1.26 dB SPL，放射后為37.65±1.92 dB SPL，放射前各組豚鼠的ABR閾值無(wú)明顯差異(P>0.05)，放射后60 Gy放射組和40 Gy放射組平均ABR閾值均較正常對(duì)照組升高(P<0.05)，說(shuō)明40 Gy和60 Gy放射量可造成豚鼠聽(tīng)功能損傷，且放射后60 Gy放射組的ABR閾值比40 Gy放射組明顯升高(P>0.05)，說(shuō)明隨著放射劑量的增加聽(tīng)損傷的程度也增加，二者成正相關(guān)，這與國(guó)內(nèi)外部分學(xué)者的研究結(jié)果一致。

放射后ABR閾值的改變可以由多種因素引起，電離輻射不僅可以對(duì)耳蝸毛細(xì)胞等產(chǎn)生影響，也可以對(duì)照射區(qū)域內(nèi)的中耳及蝸后結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，其結(jié)果都會(huì)引起ABR閾值的改變。研究表明電離輻射對(duì)ABR閾值的影響可能主要由耳蝸的放射損傷所致[4,7]，放療致耳蝸損傷可能有兩種機(jī)理：一是輻射直接作用于感覺(jué)細(xì)胞引起膜結(jié)構(gòu)如細(xì)胞膜、線粒體膜、溶酶體膜脂質(zhì)過(guò)氧化作用及細(xì)胞核DNA 損傷，引起細(xì)胞代謝障礙，導(dǎo)致毛細(xì)胞變性、壞死、功能異常[8]；另一種機(jī)理可能是血管紋及微小血管的損傷，引起循環(huán)障礙;但是確切的機(jī)理尚不明確。本研究?jī)H僅觀察ABR閾值，不足以反映電離輻射對(duì)聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)的整體影響，尚有待于在以后的研究中進(jìn)一步深入觀察。