不同剂量电离辐射对豚鼠听性脑干反应阈的影响

金大玉 印有亮

头颈部恶性肿瘤放疗的照射区域大多涉及耳部，尤其是鼻咽癌的放射治疗中，耳的各部分结构几乎无法避开放射野，放疗可导致耳蜗出现早期和迟发性损伤，甚至使部分患者放疗后听力丧失。因此，头颈部恶性肿瘤患者接受放疗后对耳蜗的损伤一直以来备案关注。本研究旨在通过观察不同剂量电离辐射豚鼠耳颞部后其听性脑干反应(auditory brainstem respons, ABR)阈值的变化，探讨电离辐射对听力的影响并初步探讨其机制。

1 材料与方法

1.1实验动物及分组 实验动物为耳廓反应灵敏的豚鼠30只，均为雌性，体重400～500克。随机分为：正常对照组(不予电离辐射)、40 Gy放射组(分20次照射，累计达40 Gy)、60 Gy放射组(分30次照射，累计达60 Gy)，每组10只10耳，均以右耳为实验耳。

1.2电离辐射方法 40 Gy和60 Gy放射组豚鼠不麻醉，用热塑面膜固定，专用x线模拟定位机定位；暴露头部，用医用直线加速器所产生的6 MeV电子射线对两组豚鼠的右耳耳颞部进行分次照射，每天一次2 Gy,每周连续5天，休息2天，分别照射二十次和三十次，累计分别达到总剂量40 Gy(40 Gy放射组)和60 Gy(60 Gy放射组)。

1.3听性脑干反应(auditory brainstem respons, ABR)阈检测 各组豚鼠分别于放疗前及放射完成后第二天，在隔音的电屏蔽室内进行ABR测试。使用氯胺酮40 mg/kg和安定1 ml混合液在豚鼠大腿内侧肌肉注射，全身麻醉后将动物放置于自制的小夹板上，将针形电极(记录电极)扎入颅顶皮下，参考电极扎入给声侧耳后乳突部皮下，接地电极扎入对侧耳后乳突部皮下，click声刺激，时程100 μs，刺激重复速率21次/秒，滤波带宽300～2 500 Hz，叠加1 024次，扫描周期10 ms,初始声强10 dB SPL或20 dB SPL级观察波Ⅲ改变，在接近阈值附近以5 dB递减观察波Ⅲ改变，以刚能分辨出ABR波Ⅲ的刺激强度确定阈值，并至少重复2次，取平均值作为ABR反应阈。

1.4统计学方法 计量资料均通过SPSS12.0for windows统计分析软件进行统计学分析，P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1放射中及放射后豚鼠的一般情况 豚鼠在放射中及放射后均无头部偏斜及行走时倾倒趋势，饮食正常，无明显消瘦，无死亡。

2.2各组豚鼠放射前后ABR反应阈 由表1可见，放射后，两放射组豚鼠ABR反应阈均较对照组升高(均为P<0.05)；与放射前相比，放射后，60 Gy放射组和40 Gy放射组ABR平均反应阈均升高，差异有统计学意义(均为P<0.05)，且放射后，60 Gy放射组ABR反应阈明显高于40 Gy放射组(P<0.05)，说明电离辐射可使豚鼠听性脑干反应阈值升高，并且升高的程度与辐射剂量成正相关。

表1 各组豚鼠放射前后ABR反应阈比较±s)

注：*与同组放射前比较，P<0.05；△与对照组比较，P<0.05，#与40 Gy放射组比较，P<0.05

3 讨论

传统的发生学理论认为，已经发育成熟的内耳听觉毛细胞为特化的终末细胞，到出生时其发育已经完成，不再繁殖[1，2]，出生以后毛细胞的任何病理性死亡都将导致永久性听力损失。在电离辐射过程中，受照射细胞的分子发生电离并因此产生一系列快速化学变化，最终导致具有生物学重要性的关键分子发生不可逆性的损伤。通常认为，内耳对放射性的耐受性较强，但动物实验表明，用于治疗肿瘤的r射线对内耳具有损伤性，但有关电离辐射所致的听力损伤程度动物实验结果并不相同。Fan等[3]的实验结果表明,90 Gy组豚鼠60Co γ-射线照射2小时后，豚鼠的ABR反应阈提高12.5 dB;70 Gy组照射2小时后，ABR反应阈提高9 dB,照射6小时ABR反应阈提高37 dB；45 Gy组照射14天后，ABR反应阈值提高11.8 dB。Tokimoto等[4]利用不同剂量X线照射豚鼠颞骨后，不同时期测试其ABR，当剂量达80 Gy以上时，从照射后5分钟开始，ABR潜伏期逐渐延长，振幅下降，最后消失，听觉下降或消失的时间与剂量呈线性关系；80 Gy照射10小时后ABR消失。王家东[5]的研究显示，70 Gy照射10周后，豚鼠ABR反应阈值无明显改变，因此，提出治疗剂量的γ射线近期对内耳无明显影响；杨新明[1]应用单一剂量20、40、60 Gy的γ射线照射豚鼠的耳颞部，结果发现：20、40 Gy照射组24小时复合动作电位反应阈值无明显变化，40 Gy组2周及60 Gy组各期复合动作电位反应阈值明显上升；史秀凤[6]的研究结果与杨新明相同，一次性照射80 Gy后，豚鼠的反应阈值提高。有研究表明，单一剂量10～15 Gy放射量早期即可引起内耳感觉细胞的明显损伤[7]，但也有研究表明，只有当单一剂量放射量达到80 Gy时才会导致严重的耳蜗功能异常[4]。研究结果的不同可能与实验条件、放射源及照射后观察的时间不同有关。本研究采用分割单一剂量照射方法，每次2 Gy,累积剂量40 Gy和60 Gy，分别于放射前及放射完成后第二天进行ABR测试，结果显示放射前60 Gy放射组ABR平均阈值为22.39±1.18 dB SPL，放射后为52.27±2.42 dB SPL；放射前40 Gy放射组ABR平均阈值为21.99±1.26 dB SPL，放射后为37.65±1.92 dB SPL，放射前各组豚鼠的ABR阈值无明显差异(P>0.05)，放射后60 Gy放射组和40 Gy放射组平均ABR阈值均较正常对照组升高(P<0.05)，说明40 Gy和60 Gy放射量可造成豚鼠听功能损伤，且放射后60 Gy放射组的ABR阈值比40 Gy放射组明显升高(P>0.05)，说明随着放射剂量的增加听损伤的程度也增加，二者成正相关，这与国内外部分学者的研究结果一致。

放射后ABR阈值的改变可以由多种因素引起，电离辐射不仅可以对耳蜗毛细胞等产生影响，也可以对照射区域内的中耳及蜗后结构产生影响，其结果都会引起ABR阈值的改变。研究表明电离辐射对ABR阈值的影响可能主要由耳蜗的放射损伤所致[4,7]，放疗致耳蜗损伤可能有两种机理：一是辐射直接作用于感觉细胞引起膜结构如细胞膜、线粒体膜、溶酶体膜脂质过氧化作用及细胞核DNA 损伤，引起细胞代谢障碍，导致毛细胞变性、坏死、功能异常[8]；另一种机理可能是血管纹及微小血管的损伤，引起循环障碍;但是确切的机理尚不明确。本研究仅仅观察ABR阈值，不足以反映电离辐射对听觉系统的整体影响，尚有待于在以后的研究中进一步深入观察。