【摘要】目的观察幼年猪下丘脑区接受不同剂量单次照射后下丘脑—垂体—睾丸轴反应。方法(1)20只幼年雄性小型猪分为5个组，每组4只，以蝶鞍上1cm为靶点等中心、10MV的X射线、＝16mm限光筒平行对穿照射，靶区中心吸收剂量分别为5，10，15，20Gy；(2)猪血清睾丸酮测定：照射后每隔4周采血1次直至照射后36周，采用放射免疫分析方法测定猪血清睾丸酮水平；(3)将观察期满40周的动物处死，取下丘脑组织行电镜和光镜观察，睾丸组织行光镜观察。结果(1)照射后20周，15，20Gy组动物体重出现降低趋势。(2)5Gy组血清睾丸酮水平在照射后曾有一过性降低，于照射后28周与对照组基本相似；10Gy组略低于对照组；15，20Gy组持续呈低水平。(3)光镜观察见下丘脑组织基本正常；电镜观察见10，15，20Gy组神经细胞浆水肿，髓鞘肿胀、内膜向轴索内突出，血管内皮细胞和胶质细胞增生；光镜下见精原细胞和间质细胞数量减少，细胞体积明显缩小，以20Gy组为最明显。结论幼年猪下丘脑区接受5Gy的单次剂量照射就可以发生促性腺激素释放素神经细胞分泌功能的抑制，认为幼年猪的下丘脑区属放射敏感组织；10Gy以上单次照射可以导致明显神经内分泌障碍。

Hypothalamic-pituitary-testicle axial responses after hypothalamus irradiation with various doses

WANG Yingxuan^*,WANG Li,QIAO Guangyu,et al. ^* Department of Radiation Oncology,Chinese PLA General Hospital,Beijing 100853

【Abstract】ObjectiveTo observe radiation response of neuroendocrine function after single dose irradiation to the hypothalamic-pituitary-testicle axial.MethodsPig's hypothalamus region was irradiated with 5,10,15,20Gy by 10 MV X-ray. Serum samples were taken every 4 weeks till the 36th week, the serum level of testosterone was measured. The animals were sacrificed in the 40th week, hypothalamus and testes were obtained for histopathological examination.ResultsSignificant gliosis in the hypothalamus region irradiated with 15Gy and 20Gy were observed under the electronmicroscope.The serum testosterone levels declined in all irradiated groups but it rose back to normal afterward in the 5Gy group. Remarkable atrophy in testicular insterstitial tissue was noted in the 15Gy and 20Gy groups in the 40th week after irradiation.ConclusionsHypothalamus is vulnerable to radiation,5Gy single dose irradiation was well toleranced and single dose above 10Gy could cause significant deficenecy on the gonadotropin-releasing hormone secreation.

【Key words】Radiation responseHypothalamusTestosterone

随着立体定向放射外科和适形放射治疗技术在临床的不断应用，有必要开展观察幼年猪下丘脑区接受不同剂量单次照射后的神经内分泌反应的研究，即下丘脑—垂体—睾丸轴的放射反应。目的是在大型哺乳动物的实验观察基础上，进一步了解下丘脑区接受单次照射后的性腺反应，以指导临床治疗方案的制定。

1材料与方法

1.1实验动物及分组：20只8～10周龄雄性小型猪，体重5～9kg。按照射剂量随机分为5个组(对照组、5，10，15，20Gy组)，每组4只。

1.2定位及照射：照射组动物肌肉注射质量浓度为15g/L的复方噻胺酮麻醉(0.1mL/kg体重)。取俯卧位固定，用模拟定位机透视调整头位，以蝶鞍上1cm为靶点等中心。采用Philips SL-18直线加速器立地式立体定向照射系统，以10MV的X射线、＝16mm限光筒平行对穿照射，等中心深度3.5cm，剂量率为350cGy/min。靶区中心吸收剂量分别为5，10，15，20Gy。

1.3猪血清睾丸酮测定：照射前2～3天及照射后每隔4周采血1次，直到照射后36周。采血时间固定于9：00～10：00之间，采血前禁食12小时并测量体重。在清醒状态下经猪颈前静脉穿刺采血，血样离心后将血清置于－20℃冰箱内保存。采用放射免疫分析方法测定猪血清睾丸酮水平。睾丸酮放射免疫试剂盒为美国DPC公司产品，¹²⁵I为英国进口产品，采用氯胺T法标记，自动伽玛计数仪测定。标准曲线经Logit转换后线性良好。血清激素水平测定值(μg/L)以均数±标准差表示，各组数据采用方差分析做统计学处理，以全部均数做图显示血清睾丸酮水平的动态变化趋势。

1.4组织学标本处理：将观察期满40周的动物在深度麻醉下经颈动脉放血处死。快速开颅，完整取出脑组织，取下丘脑组织1mm³置于体积分数为0.03的戊二醛固定液中作为电镜观察标本，其余脑组织及睾丸置于体积分数为0.1的福尔马林液中。标本固定1周后取材，光镜标本经脱水、石腊包埋、5～8μm厚切片、苏木素—伊红及Luxel-Fast-Blue染色。电镜标本经锇酸固定后，逐级丙酮脱水，环氧树脂包埋，超薄切片，染色后用日立H-600透射电镜观察。

2结果

2.1体重变化：动物在照射前均活跃、食欲旺盛，15，20Gy组动物于照射后16周出现进食量下降。与对照组相比，照射后20周15，20Gy组动物体重出现降低趋势，至照射后28周明显低于其它各组；5，10Gy组动物体重与对照组相比无明显差异。各组动物体重平均值的动态变化见图1。

图1各组动物下丘脑照射后体重变化

2.2血清睾丸酮水平变化：各组动物血清睾丸酮水平在经历了早期生理性降低后，对照组于照射后12周开始呈明显上升趋势，而各照射组在同一时期未出现回升。5Gy组在照射后24周开始呈明显回升趋势，于照射后28周血清睾丸酮水平与对照组基本相似。10Gy组至照射后32周时有所回升，但仍低于对照组。15，20Gy组则持续呈低水平，至照射后36周仍未见回升趋势(P＞0.05)。各组动物血清睾丸酮水平随时间的动态变化见图2。

图2猪下丘脑不同剂量照射后血清睾丸酮动态变化

2.3组织病理学观察：

2.3.1下丘脑组织：光镜观察见下丘脑组织在照射后40周无明显细胞形态学改变，仅20Gy组下丘脑部分区域见轻度水肿表现，髓鞘染色后光镜下见各组动物下丘脑区髓鞘排列整齐，未见脱髓鞘改变。电镜下见对照组下丘脑区髓鞘板层清晰，胶质细胞、神经细胞和神经胶纤维正常，胶质细胞无增生，神经细胞胞浆内可见正常线粒体、高尔基体等。下丘脑区接受照射后40周，电镜观察5Gy组下丘脑区无明显异常；10Gy组神经细胞核内异染色质聚集，胶质细胞及星形细胞增生，血管胶原纤维增生，周围可见水肿改变，髓鞘无异常表现；15Gy组神经细胞浆水肿、核小、粗面内质网扩张，髓鞘肿胀、内膜向轴索内突出，血管内皮细胞增生，血管周围水肿和胶质细胞增生明显；20Gy组神经细胞表现出明显水肿、缺血、线粒体空泡化、粗面内质网扩张，髓鞘肿胀、血管改变和胶质细胞增生更为明显。

2.3.2睾丸组织：睾丸组织结构与人类相似，主要由间质细胞和曲精管组成。照射后40周光镜下见对照组动物(48周龄)睾丸组织间质细胞及精原细胞数量均很丰富，形态正常。与对照组比较，除5Gy组睾丸体积和组织结构基本正常外，其余3个组睾丸体积均有缩小和质地变软，精原细胞和间质细胞数量减少，细胞体积有不同程度的缩小，以20Gy组为最明显，呈“生精衰竭”状态。

3讨论

Tan等^［1］曾报道过头部放射治疗导致了患者血清激素水平下降。Oberfield等^［2］和Constine等^［3］认为儿童患者接受下丘脑垂体区照射后神经内分泌障碍的发生率可能高于文献报道。随着研究的深入发现，儿童头部照射后神经内分泌缺陷应予以重新评价。龚守良等^［4］报道大鼠头部接受10Gy单次照射后5天，下丘脑神经递质多巴胺即出现明显下降，促性腺激素释放素(gonadotropin-releasing hormone,GnRH)分泌减少，促卵泡激素(follicle stimulating hormone,FSH)及促黄体激素(luteinizing hormone,LH)水平降低。临床观察发现，下丘脑区接受常规分割照射剂量超过50Gy和更高照射剂量后(60～70Gy)，有20%～50%病例出现促性腺激素水平低下，儿童患者更易出现促性腺激素水平的下降^［5，6］。

本实验观察结果显示，动物睾丸酮水平在经历了早期生理性降低后，对照组血清睾丸酮于照射后12周开始呈明显上升趋势，而接受下丘脑区照射的各剂量组在同一时期未表现回升。这一现象提示幼年猪的下丘脑区接受低至5Gy的单次照射后，即可表现出GnRH神经细胞功能抑制。GnRH的减少导致垂体LH分泌降低，随之血清睾丸酮水平下降。随着照射后时间延长，照射后第28周5Gy组血清睾丸酮水平基本接近对照组，同时该组下丘脑和睾丸的组织结构基本正常，提示这一低剂量照射造成的改变为可逆性的。10Gy组血清