恶性脑胶质瘤亚临床肿瘤分割照射方案优化及机制的实验研究

肖斌

[摘要] 目的 探讨通过BT325细胞系裸小鼠移植瘤分割照射方案提高对人脑胶质瘤反应生物学特性的认知，为临床诊治提供实验依据。方法 选取100只小鼠，分为两组，单次不同剂量照射组、分次治疗组，各50只，对BT325细胞系裸小鼠移植瘤行不同剂量照射，2 Gy 1周5次、3 Gy 1周3次、3 Gy 1周5次、4 Gy 1周3次照射，剂量效应关系用肿瘤生长曲线评价，并测定瘤体积倍增时间。结果 单次照射治疗方案肿瘤消退率仅为4.0%，与分次照射治疗方案后肿瘤消退率7.5%差异无统计学意义（P>0.05）。增加分次剂量后，裸小鼠移植瘤明显缩小，其中，3 Gy 1周5次照射、4 Gy 1周3次照射治疗肿瘤消退率分别为40.0%、70.0%，差异有统计学意义（P<0.05）。结论 恶性脑胶质瘤为放射耐受性较高的肿瘤，增高分割剂量可提高肿瘤近期疗效，不过尚需进一步研究如何有效控制肿瘤干细胞。

[关键词] 恶性脑胶质瘤；肿瘤分割照射治疗；机制；实验

[中图分类号] R739.4 [文献标识码] A [文章编号] 1674-0742（2017）04（c）-0027-03

[Abstract] Objective To study the cognition of improvement of human glioma reactive biological characteristics by the BT325 cell line tumor tessellation radiation scheme and provide experimental basis for the clinical diagnosis and treatment. Methods 100 rats were selected and divided into two groups with 50 cases in each， the BT325 cell-line nude mice transplantable tumors were given different doses of radiation， 5 times a week in 2 Gy，3 times a week in 3 Gy， 5 times a week in 3 Gy，3 times a week in 4 Gy， and the dose efficacy correlation was evaluated by the tumor growth carve， and the tumor volume doubling time was measured. Results The difference in the tumor retrogression rate between the single radiation treatment plan and fractional irradiation treatment plan was not obvious without statistical significance（4.0% vs 7.5%）（P>0.05）， and the nude mice transplantable tumors obviously decreased after adding the fractional dose， and the tumor retrogression rate after the 5 tinnes a weeb in 3 Gy and 3 times a week in 4 Gy radiation treatment was respectively 40.0% and 70.0%， and the difference was obvious with statistical significance（P<0.05）. Conclusion The malignant brain neurogliocytoma is the one with high radiation tolerance， and the increase of tessellation radiation can improve the tumor short-term curative effect， however， we need to further research how to effectively control the tumor stem cells.

[Key words] Malignant brain neurogliocytoma； Tumor tessellation radiation treatment； Mechanism； Experiment

近百年来，放射科学领域的发展产生了巨大的变化，同时也推动了有关肿瘤放射治疗的理论和研究的提出，其在肿瘤干细胞中放射治疗中的关系仍然具有十分重要的影响。近年来，放疗快速发展，已进入精确放疗阶段。目前，国内外放射生物学研究的重点大都放在了生物学特点与现代放疗技术的结合上，旨在提高肿瘤放疗的治疗效果[1]。针对脑恶性胶质瘤的治疗，手术治疗联合术后放射治疗的目前临床公认的有效的治疗方案。国内外的研究学者在放射方案设计及方案改进方面进行了许多的探索和研究[2]。为了给临床提供有价值的实验依据，该研究回顾性了不同分割照射人脑胶质瘤裸小鼠（100只）移植瘤剂量效应的关系，提高对人脑胶质瘤放射反应特点的认知，现报道如下。

1 資料与方法

1.1 一般资料

建立BT325细胞系培养及裸小鼠移植瘤模型，培养基用10%胎牛血清RPMI-1640培养，并取指数生长期细胞实验。BT325细胞裸小鼠移植瘤模型由本实验室与动物室联合建立，其稳定性传代8代以上。使用18～20 g BALB-c-nu裸小鼠；在其裸小鼠右后腿接种于肿瘤，生长长度1 cm后行照射治疗。

1.2 照射方法

用瓦里安600直線加速器6 MVX射线照射治疗，剂量率为2.5 Gy/min。裸小鼠在有机玻璃容器内，在其清醒时进行照射；贴壁生长BT325细胞照射时细胞面上；源皮距离100 cm。在正常空气条件下对各组进行照射治疗。

1.3 实验方法

①将实验分为两组，单次照射剂量10、20、30、40 Gy及60 Gy；分次照射组，2 Gy 1周5次、3Gy1周3次治疗。在照射治疗期间，用游标卡尺测量肿瘤基地最大径，并绘制实验组肿瘤生长曲线。②测定BT325细胞生物学参数：取指数生长细胞实验，采用细胞生长曲线计算细胞倍增时间；绘制细胞存活曲线采用细胞克隆形成分析法，并拟合曲线，将曲线参数导出。

1.4 观察指标

比较两组肿瘤细胞、肿瘤体积倍增时间，及细胞存活曲线参数值、5 Gy照射诱导脑胶质瘤细胞DNA单链断裂半值修复时间（T1/2）[3-4]。

1.5 统计方法

该研究所得数据均采用SPSS 18.0统计学软件进行分析处理，计量资料用均数±标准差（x±s）表示，并采用 t 检验，计数资料采用[n（%）]表示，采用χ2检验，以 P <0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组BT325细胞裸小鼠移植瘤照射剂量效应关系

单次照射治疗方案肿瘤消退率仅为4.0%，与分次照射治疗方案后肿瘤消退率7.5%比较差异无统计学意义（P>0.05）。两种照射治疗方案均未能明显缩小肿瘤，且照射结束后肿瘤出现再生长，治疗效果不理想。单次照射方案结果具体见图1，分次治疗结果具体见图2。

增加分次剂量后，裸小鼠移植瘤明显缩小，其中，3 Gy 1周5次照射、4 Gy 1周3次照射治疗肿瘤消退率分别为40.0%、70.0%，差异有统计学意义（P<0.05）。不过，两种增加分次剂量照射治疗均未能治愈，治疗15周后肿瘤开始再次生长，且增长很快速，说明增加分次照射治疗方案的近期疗效显著，不过控制肿瘤干细胞效果不佳。

2.2 BT325细胞生物学参数测定结果

根据细胞生长曲线，计算出了BT325细胞倍增时间为30.2 h。同时，按照肿瘤生长曲线计算测出，BT325细胞裸小鼠移植瘤体积倍增时间为43.2 h。

3 讨论

脑胶质瘤是临床常见病，同时也是常见的恶性脑原发肿瘤，根据其WHO分级，手术作为临床首选的治疗方法，同时以手术治疗联合术后辅助放化疗作为有效提高脑胶质瘤患者生存期的重要治疗手段。但是从临床实际来看，分级较低的脑胶质瘤患者具有较好的临床治疗效果，且具有较长的总生存期，而分级较高患者的生存期只能用月份来进行描述，其治疗的总体效果并不理想，而经分析，恶性脑胶质瘤治疗不理想的原因在于局部复发[5]。而局部复发的根源主要为在治疗结束后，患者体内的肿瘤干细胞未能被全部杀灭。而亚临床病灶中残存的肿瘤干细胞会快速发生再群体化，从而导致患者在治疗结束后的一段时间内出现复发的肿瘤。脑组织的结构及功能较为复杂，并且术后并发症具有高危性，这就给肿瘤复发后进行再次治疗带来了较高的难度和风险性。因此，术后初次的放疗方案的选择和优化是影响患者预后的关键因素。在国际方面，许多临床专家对脑胶质瘤照射野和总剂量做了多年的探索和研究，不过也并未取得完全一致的结论，单次不同剂量照射治疗、分次治疗均不能明显缩小肿瘤[6]。该研究的结果显示：单次照射治疗方案肿瘤消退率仅为4.0%，与分次照射治疗方案后肿瘤消退率7.5%差异无统计学意义（P>0.05）。两种照射治疗方案均未能明显缩小肿瘤，且照射结束后肿瘤出现再生长，治疗效果不理想，与相关研究结论具有一致性，其中盖雪等人[6]研究结果为，单次照射各剂量点均不能有效控制肿瘤，2 Gy 5次/周和3 Gy3次/周治疗方案对人脑胶质瘤实体瘤也无明显治疗效果.增加分次剂量可使脑胶质瘤实体肿瘤有较明显的消退，其中4 Gy 3次/周方案好于其他方案但仍未能达到治愈肿瘤的效果.表明对肿瘤干细胞的控制不理想.各项生物学参数的测定结果：BT325细胞倍增时间为30.16 h，裸小鼠移植瘤肿瘤倍增时间为43 d；细胞存活曲线LQ模型拟合的α=0.360 Gy-1、β=0.057 Gy-2，多靶单击模型拟合的D0=1.394 Gy、Dq=2.127 Gy、SF2=0.714；5 Gy照射DNA单链断裂的T1/2=9.999 min。

而在常规治疗模式下，总剂量虽然达到了标准剂量，但是照射治疗后肿瘤并未明显缩小，并且会短时间内快速再生长，提示常规分割照射治疗方案对肿瘤干细胞或增值态肿瘤细胞的杀灭作用并不理想[7]。而在逐步增加分次照射剂量后，分次照射剂量提高至3 Gy时，每周3次照射治疗，则肿瘤会逐渐消退；在把分割照射治疗剂量提升至4 Gy时，则肿瘤消退很明显，说明分割增加剂量照射治疗的近期效果理想，不过18周后肿瘤明显再生政。

根据该研究离体培养BT325细胞生长与放射生物参数计算结果，BT325细胞倍增时间、裸小鼠移植瘤肿瘤体积倍增时间分别为30.2、43.2 h，提示脑胶质瘤细胞的细胞、肿瘤体积倍增时间均明显长于腺癌、鳞癌。

按照相关文献研究结论，影响实体肿瘤与细胞放射敏感性的因素较多，比如单位体积肿瘤中克隆源细胞含量、放射敏感性、克隆源细胞繁殖活性及代谢状态等因素。该研究通过对裸小鼠移植瘤分割照射治疗实验，证实了脑胶质瘤属于一种放射抗拒性较高的肿瘤，与相关研究看法具有一致性[8]。同时，该研究的结果也显示，如果患者脑胶质瘤实体瘤体积较大，则不管是采用分割照射治疗方案，即便是总剂量较高，仅仅给予单纯治疗，也无法有效控制肿瘤。因此可以看出，目前对于恶性脑胶质瘤亚临床分瘤给予手术治疗、术后辅助放疗或化疗治疗的方案具有一定的科学性和合理性，属于一种综合性和延续性的治疗方案，近期治疗控制的效果理想。

综上所述，恶性脑胶质瘤为一种临床诊疗难度较大的恶性肿瘤，该研究在对其亚临床肿瘤适宜分割照射治疗方案进行对照研究的基础上，认为单次剂量照射治疗、分次剂量照射治疗的效果均不理想，而增加分次照射剂量近期疗效尚可，但无法有效控制肿瘤干细胞，尚需进一步研究讨论。

[参考文献]

[1] 陆小军，吴新光，雷风，等.替莫唑胺联合放疗与单纯放疗治疗60例术后II、IV级恶性胶质瘤的疗效比较[J].中国神经肿瘤杂志，2015，13（3）：216-219.

[2] 盖雪.恶性脑胶质瘤亚临床肿瘤分割照射方案优化及机制的实验研究[D].北京：北京协和医学院，2011.

[3] 王晓彤，吕文杰.血管内介入治疗复发颅内动脉瘤的疗效观察[J].山东医药，2014，23（9）：108-112.

[4] 刘丽娜，张学伟，郭子涵，等.颅前窝底骨质缺损无骨性重建的临床观察[J].中国微侵袭神经外科杂志，2015，24（12）：1211-1212.

[5] 孔锋，张秋航，曲秋懿.以脑脊液鼻漏为首发症状斜坡脊索瘤的诊断及内镜外科治疗[J].中国微侵袭神经外科杂志，2015，33（5）：9-10.

[6] 盖雪，杨伟志，高黎，等.脑胶质瘤不同照射方案生物效应的实验研究[J].中华放射肿瘤学杂志，2010，19（6）：564-567.

[7] J.Scott，N.rewcsstle，P.Brasher，et al.Long-term glioblastoma multiforme survivours A population-based study[J].Can J Neurol Sci，2015，23（9）：112-114.

[8] A Narayana，J Yamada，Sean Berry M，et al.Intensity-modulated radiotherapy in high-grade gliomas：Clinical and dosimetric results Int[J].I Radio Oncol Biol Phys，2014，24（13）：23-26.

（收稿日期：2017-01-25）