揭秘脑部放疗新发现：FLASH 与传统放疗下锥体神经元的结构可塑性差异

为探究海马 CA1 和内侧前额叶皮层（mPFC）锥体神经元对放疗及剂量率的敏感性，研究发现其相对更具抗放射性，且部分指标与剂量率无关。

　　# 放疗新发现：锥体神经元在不同放疗方式下的特性探索
在大脑的微观世界里，神经元如同精密的信号处理器，它们的结构和功能维系着我们的认知、情感等诸多重要生理活动。然而，当癌症治疗的 “利刃”—— 放疗指向脑部时，神经元却面临着严峻挑战。过去研究表明，常规剂量率（CONV，0.1 Gy/s）放疗会引发认知障碍、神经炎症，还会降低颗粒细胞神经元的结构复杂性，影响大脑正常功能，给患者生活质量带来极大影响。

近年来，超高剂量率的 FLASH 放疗（FLASH-RT，>MGy/s）崭露头角，它似乎能为正常组织并发症和脑部功能衰退提供一定保护。但其中的奥秘尚未完全解开，尤其是相对成熟的神经元群体，像海马 CA1 和内侧前额叶皮层（mPFC）的锥体神经元，在面对不同放疗剂量率时会有怎样的反应，一直是科学界亟待探索的谜题。为了揭开这层面纱，来自瑞士日内瓦大学附属医院、美国加州大学欧文分校等机构的研究人员展开了深入研究，相关成果发表在《Brain Structure and Function》杂志上。

研究人员采用了电子显微镜和共聚焦显微镜技术，对实验小鼠进行研究。实验小鼠分为不同处理组，接受 10 Gy 的 CONV 或 FLASH 全脑照射（WBI），部分小鼠还接受了临床给药范式（3×10 Gy）照射。照射后，研究人员对小鼠大脑进行一系列处理，用于后续分析12。

辐射处理对突触形态、密度及神经元复杂性的影响

研究人员对比了对照组、CONV 和 FLASH 照射组小鼠的神经元，发现三组小鼠在树突长度、复杂性上没有显著差异。在研究海马齿状回辐射层（SR）区域的轴棘突触密度时，发现总突触密度以及穿孔和非穿孔突触密度在各组间也无明显差异。不过，在突触后致密区（PSD）长度和棘头直径方面有不同变化。如在 CA1 区，非穿孔突触的 PSD 长度在不同处理组间存在差异，CONV 处理的小鼠穿孔突触棘头直径比对照组大。在 mPFC 的前边缘 / 下边缘区域，总穿孔和非穿孔突触密度无差异，但 PSD 长度和棘头直径在不同处理组间有变化34。

FLASH 和 CONV 小鼠的髓鞘变化

对小鼠轴突形态分析发现，CONV 处理使髓鞘化轴突百分比恢复到与对照组相似水平，FLASH 处理的动物髓鞘化轴突较少，但差异不显著。测量 g-ratio（轴突直径与包括髓鞘的纤维直径之比）发现，照射小鼠的髓鞘比对照组薄，尤其是 FLASH 照射的纤维，其 g-ratio 值显著增加，且不同直径的纤维在 CONV 和 FLASH 照射后，髓鞘厚度都比对照组薄56。

辐射剂量和剂量率对树突复杂性、棘密度和棘类型的影响

利用 Thy1-eGFP 表达小鼠进行研究，结果显示 CA1 神经元的多个形态参数，如树突复杂性、棘密度和棘类型，对剂量率变化相对不敏感，没有呈现出明显的剂量或剂量率依赖性变化7。

辐射剂量和剂量率对兴奋性 / 抑制性突触密度的影响

通过免疫荧光染色、超分辨率显微镜和 3D 算法对兴奋性囊泡谷氨酸转运体 1（VGLUT）和抑制性囊泡 GABA 转运体（VGAT）进行定量分析，发现雄性小鼠在接受 3×10 Gy 的 CONV 或 FLASH 照射后，VGLUT 和 VGAT 免疫反应性斑点数量显著下降，但 CONV 和 FLASH 剂量率之间无显著差异。雌性小鼠在不同处理下，VGLUT 和 VGAT 斑点数量变化趋势不同，综合两性数据，发现总体上 VGLUT 水平无变化，而 VGA 水平在照射后显著降低89。

研究发现，海马 CA1 和 mPFC 的锥体神经元对辐射具有抗性，且对剂量率不敏感。虽然辐射会影响突触形态和髓鞘厚度，但这些变化大多与剂量率无关。在兴奋性和抑制性突触密度方面，虽然辐射会导致其下降，但同样未发现剂量率的显著影响。不过，研究也存在一些局限性，如不同研究中 FLASH 放疗的效果存在差异，在其他器官和不同放疗剂量下的效果还需进一步研究。但该研究为理解放疗对大脑神经元的影响提供了新视角，有助于优化放疗方案，平衡肿瘤治疗效果与对正常脑组织的保护，为未来脑部放疗的发展奠定了重要基础，有望为脑部肿瘤患者带来更好的治疗前景。