在头颈部恶性肿瘤的治疗方法中,放射治疗起着重要的作用,可作为主要治疗手段,也可作为辅助治疗方法联合手术或化学药物疗,或者作为晚期头颈恶性肿瘤患者的姑息疗法,被广泛运用。然而接受放射治疗的患者,在提高头颈部恶性肿瘤综合治愈率的同时,又有可能罹患口腔颌面部各种并发症,如口干症,口腔黏膜炎,味觉散失,吞咽困难,进行性的牙周附着丧失,龋病,放射性皮炎、粘膜炎症,张口受限等,颌骨放射性骨坏死(osteoradionecrosis of the jaws,ORNJ)是其最常见,且相对较难治愈的慢性并发症之一,严重时甚至可造成死亡。颌骨放射性骨坏死的主要临床表现为剧烈疼痛,口干,粘膜溃疡,皮肤瘘管,死骨外露,病理性骨折及面部畸形等,而且确诊后症状具有不可逆性,明显降低患者的生活质量。虽然随着放疗技术的提高,放疗前后口腔健康情况评估的普及以及口腔卫生预防和治疗措施的采用,ORNJ的发生率有所降低。但由于ORNJ确切的发病机理尚不明了,目前针对ORNJ的预防和治疗措施仍未取得显著的效果。虽然ORNJ做为一种疾病被提出已经近百年,但其发病机制一直存在争议。以往提出的各种学说和相应的治疗方法都已经被证实存在缺陷,近些年来提出的放射性纤维萎缩学说越来越受关注,该学说认为ORNJ是一种放射性纤维化疾病(Radiation-Induced Fibrosis,RIF),照射区引起的组织损伤是由于放射导致的炎症反应和大量自由基的形成,而60%-70%电离辐射引起的细胞损伤是由羟自由基造成的,可广泛引起细胞结构包括脂质、蛋白质、糖水化合物和核酸的损伤,导致细胞坏死和凋亡,从而引起受照射区域的器官功能障碍,纤维化和坏死。部分临床随机对照试验也证实采用抗纤维化药物治疗ORNJ可取得明显的疗效,而且及时清除照射引起的自由基可以明显缓解组织氧化损伤。虽然此学说尚缺乏实验依据,未完全阐明ORNJ的发病机制和深入的揭示疾病本质及病理生理过程,但可以明确的是放疗会引起照射区域组织产生自由基,引发炎症反应和更多自由基的释放。目前大量研究显示,氢能通过选择性的减少羟基和过氧亚硝基阴离子,发挥较强的抗氧化作用和抗炎作用,且对辐射所造成的心、肺等器官组织纤维化损伤存在一定的保护效果。因此,我们设想,氢分子可能会通过抑制和减少放疗后组织氧化损伤反应,而对ORNJ起到预防和治疗作用。纤维化类疾病的主要效应细胞为肌成纤维细胞(myofibroblast,MFB),如果能证明氢分子可以减少或抑制放射后骨髓间充质干细胞(BMSCs)的凋亡或向MFB转化的过程,并可进一步用富氢液对ORNJ动物模型进行干预,就可以明确氢分子治疗ORNJ的临床效果,同时也可以进一步揭示ORNJ和放射性纤维化之间的关系。本实验基于国内外研究现状,提出了氢分子可能通过抑制放疗后组织内氧化应激反应水平和氧自由基的形成,对ORNJ起预防和治疗作用的假说。实验通过建立ORNJ动物模型,观察MFB的表达与颌骨损伤程度之间的关系,并用富氢液对ORNJ动物模型进行干预,通过大体观察、组织学检查、免疫组织化学染色、Micro-CT扫描等方法观察氢分子对ORNJ的治疗和预防作用,并深入观察氢分子对放射性纤维化发病过程中MFB分化和增殖的影响,以进一步揭示ORNJ的发病机制,为临床预防和治疗ORNJ提供新的思路。具体内容分为以下三个部分:一、SD大鼠ORNJ模型的建立与评估目的:依据ORNJ临床诊断标准,建立一种可重复的标准化大鼠下颌骨ORNJ动物模型。方法:取健康SD大鼠20只,雄性,随机分为两组:对照组、照射组;根据生物学等效公式BED=nd[1+d/(α/β)],采用电子直线加速器对需要照射的SD大鼠左侧下颌磨牙区进行照射,7Gy/次,1次/d,照射5d;照射后6w,拔除大鼠左侧下颌磨牙,处死并取下颌骨标本。通过大体观察、Micro-CT、HE染色和Masson染色检测对动物模型进行评估。结果:单纯照射组从大体观察到组织学水平均出现了ORNJ的典型表现如脱毛、急性放射性皮炎、门齿生长障碍、咬合错乱和死骨形成等症状,对照组无症状。结论:成功建立了一种可重复的SD大鼠ORNJ动物模型,为在动物模型上探索ORNJ疾病机理提供了平台。二、富氢液对大鼠骨髓间充质干细胞放射性损伤的防护效应目的:研究富氢培养液对SD大鼠骨髓间充质干细胞的放射性损伤的防护效果。方法:取健康的SD大鼠骨髓间充质干细胞进行分离培养,并随机分为三组:单纯照射组、照前给氢组、对照组,照射后观察细胞增殖和分化能力,以及照射后活性氧ROS的产生情况。结果:细胞经照射后,其存活率和成脂成骨分化能力降低,但ROS产生则显著增多。在照射前更换富氢培养液则可以明显增加细胞的增殖分化能力,但还是低于对照组,ROS的产生则相反。结论:富氢培养液对骨髓间充质干细胞具有一定的放射防护效果,而且可能是氢具有抗氧化应激、降低自由基的产生而发挥的效果。三、富氢液对大鼠ORNJ动物模型的影响目的:本实验拟在建立ORNJ动物模型的基础上,用富氢液对模型进行干预,观察对ORNJ模型发生发展的影响,以及MFB在组织细胞中的变化。方法:将正常SD大鼠随机分为三组:单纯照射组、照前给氢组、对照组,通过大体观察、Micro-CT、HE染色以及Masson染色研究富氢液对ORNJ的影响。结果:照射给氢组皮肤放射性皮炎减轻,大鼠体重降低程度较单纯照射组明显减轻,恢复也相对较快;门齿发生生长障碍的程度较轻。而且从骨组织损伤部位可见皮质骨破坏程度减轻,骨细胞数较单纯照射组明显增多,空白骨陷窝数目减少,髓腔和牙周炎症减轻,抑制了髓腔纤维化。免疫组化可见α-SMA表达阳性的梭形细胞MFB,在单纯照射组大鼠磨牙区的髓腔、牙周膜以及死骨周围大量聚集,照射加氢组MFB聚集相对较少。结论:富氢液能明显减轻照射对大鼠的损伤,ORNJ同其他纤维化疾病一样,也有MFB的大量聚集,并且与MFB相关分子也高表达;用氢干预后其表达降低,进一步提示MFB可能参与了ORNJ的发生过程,富氢液可以预防ORNJ的发生或减轻症状,显示出较好的效果,不仅为ORNJ为放射性纤维化萎缩学说提供了更多依据,更为ORNJ的防治提供了新思路。