BACKGROUND: Electron irradiation is one of the most promising modalities for the treatment of malignant colonic neoplasms.
AIM: To evaluate the morphology of apoptosis and proliferation in the colonic epithelium of animals after local fractional electron irradiation at a focal dose of 25 Gy.
MATERIALS AND METHODS: Two groups of Wistar rats were used: group 1, control (n = 10); and group 2, experimental (n = 20). The experimental group was exposed to local electron irradiation at a focal dose of 25 Gy in fractions of 5 Gy on days 1, 3, 5, 7, and 9. Colonic fragments were examined using light microscopy, and immunohistochemical reactions were performed using antibodies to the Ki-67 and caspase-3 antigens. The wall thickness and diameter of the serous mucosal membrane were measured in micrometers. Morphological changes were evaluated using a scoring system. Results were analyzed using the Kolmogorov–Smirnov test, Student’s t-test, Mann–Whitney U-test, and Fisher’s test.
RESULTS: Macroscopic examination of the colon of rats in the experimental group revealed mucosal hyperemia without significant destructive changes. Furthermore, microscopic examination showed insignificant lesions of the colonic mucosa and decreased goblet cells compared with the control group (63.17% ± 1.87% vs. 21.64% ± 1.37%, respectively; p = 0.009). The number of caspase-3-positive epithelial cells increased (28.7% ± 8.2% vs. 14.5% ± 3.9%, p = 0.027). The proliferative index (Ki-67) in colonic crypts decreased after local fractional electron irradiation at a total focal dose of 25 Gy compared with the control group (11.14% ± 6.23% vs. 19.45% ± 5.12%, p = 0.013).
СONCLUSION: Local fractional electron irradiation of rats at a total focal dose of 25 Gy was found to induce weak degenerative and dystrophic changes in the epithelium and a decrease in goblet cells while preserving regenerative potential in the colon.
Актуальность. Одним из перспективных видов лучевой терапии злокачественных новообразований толстой кишки служит облучение электронами.
Цель. Морфологическая оценка апоптоза и пролиферации эпителия толстой кишки животных после локального фракционного облучения электронами в суммарной очаговой дозе 25 Гр.
Материал и методы. Использовали крыс породы Вистар, которые были поделены на две группы: первая — контрольная (n=10); вторая — опытная (n=20). Животных опытной группы подвергали локальному фракционному облучению электронами в суммарной очаговой дозе 25 Гр (во фракциях по 5 Гр на 1-й, 3-й, 5-й, 7-й, 9-й день облучения). Фрагменты толстой кишки исследовали методом световой микроскопии, проводили иммуногистохимические реакции с антителами к Ki-67 и Cas3. Толщину стенки и диаметр серозно-мукозной оболочки измеряли и рассчитывали в микрометрах. Оценку морфологических изменений осуществляли в баллах. Анализ результатов производили с использованием теста Колмогорова–Смирнова, t-теста Стьюдента, U-критерия Манна–Уитни и критерия Фишера.
Результаты. При макроскопическом исследовании толстой кишки крыс опытной группы выявлена гиперемия слизистой оболочки без выраженных деструктивных изменений. При микроскопическом исследовании зарегистрировано незначительное поражение слизистой оболочки толстой кишки по сравнению с контрольной группой, отмечена редукция бокаловидных клеток (63,17±1,87% против 21,64±1,37%, р=0,009). Количество каспаза-3-позитивных эпителиальных клеток увеличилось (28,7±8,2% против 14,5±3,9%, р=0,027). Пролиферативный индекс (Ki-67) в кишечных криптах толстой кишки после локального облучения электронами в суммарной очаговой дозе 25 Гр был снижен по сравнению с контрольной группой (11,14±6,23% против 19,45±5,12%, р=0,013).
Вывод. При локальном фракционном облучении электронами крыс в суммарной очаговой дозе 25 Гр в толстой кишке возникают слабые дегенеративные и дистрофические изменения эпителия, редукция бокаловидных клеток с сохранением регенераторного потенциала.