Zusammenfassung
Nach hochdosierter, einzeitiger Röntgenbestrahlung (10–60 kr bei einer Dosisrate von 3 kr/min) von Teilen des Kleinhirnes der Maus treten bereits innerhalb der ersten Stunden Strahlenschäden an den verschiedenen Elementen der Kleinhirnrinde in Erscheinung. Im Beginn des Strahlenschadens steht dabei eine Kern-und Cytoplasmaschwellung an den Nervenzellen sowie bei genügend hoher Strahlendosis (40–60 kr) eine Vacuolisation des Faserfilzes der Molekularschicht. Der Schwellung der Nervenzellen folgt eine zweite Phase des Strahlenschadens mit Auftreten eines interstitiellen Ödems und einer zunehmenden Kernpyknose in den strahlengeschädigten Nervenzellen der Molekular- und Körnerschicht. In einer dritten Phase kommt es dann nach einer von der benutzten Strahlendosis abhängigen Latenzzeit zur Nekrose des bestrahlten Hirngewebes, deren weiteres Schicksal bei Anwendung einer geringeren Strahlendosis (10–20 kr) verfolgt werden konnte.
Summary
Following the administration of a single high dose of X-rays to parts of the cerebellum of mice (10–60 kr at a rate of 3 kr/min to the surface of the cerebellum) within the first hours morphological signs of an irradiation damage in the cerebellar cortex were observed; these were limited strictly to the irradiated field (3×3 mm). The first pathological finding observed was a nuclear and cytoplasmic swelling in the nerve cells of the molecular and granular layers. In addition to these changes, at a sufficiently high X-ray level (40–60 kr) a vacuolization of the interstitial material was present within the molecular layer. The swelling of the nerve cells was followed by a second phase of the irradiation damage which revealed an interstitial edema and increasing nuclear pyknosis of the irradiated nerve cells of the molecular and granular layers. In a subsequent third phase of the irradiation damage necrosis of the irradiated cerebellar tissue occurred. Severity and appearance as well as the development of this acute radionecrosis were related to the applied X-ray dose. Sequence and destination of this necrosis could be followed only by using lower X-ray doses (10–20 kr).
Literatur
Andrews, H. L.: Thresholds for pain and convulsions in the guinea pig following massive whole-body irradiation. Proc. Soc. exp. Biol. (N.Y.)96, 345–348 (1957).
—, andK. C. Brace: Terminal phenomena associated with massive doses of X-rays. Amer. J. Physiol.175, 138–140 (1953).
——: Modification of early radiation death in guinea pigs. Amer. J. Physiol.187, 378–380 (1957).
Arnold, H., P. Bailey andJ. S. Laughlin: Effects of betatron radiations on the brain of primates. Neurology4, 165–178 (1954).
Bacq, Z. M., u.P. Alexander: Grundlagen der Strahlenbiologie. Stuttgart: Georg Thieme 1958.
Berg, N. O., andM. Lindgren: Time-dose relationship and morphology of delayed radiation lesions of the brain in rabbits. Acta radiol. (Stockh.) Suppl.167 (1958).
Bergeder, H. D.: Strahlenbiologische Untersuchungen an erregbaren Geweben. Habil.-Schr. Bonn 1959.
Bergeder, H. D.: Untersuchungen zum Einfluß ionisierender Strahlen auf Zellmembranen. II. Änderungen von Membranpotential und Kaliumgehalt des Muskels unter Einwirkung von Röntgenstrahlen. Strahlentherapie (im Druck).
Bergeder, H. D. uO. Hockwin: Änderung des Sauerstoffverbrauches isolierter Froschmuskeln nach Röntgenbestrahlung. Naturwissenschaften47, 161 (1960).
——: Beeinflussung des Phosphatstoffwechsels isolierter Muskeln durch Röntgenbestrahlung. Strahlentherapie113, 207–216 (1960).
Bloom, W.: The Cell. In: Histopathology of Irradiation from External and Internal Sources. New York-Toronto-London: McGraw-Hill Book Comp. 1948.
Brace, K. C., H. L. Andrews andE. C. Thompson: Early radiation death in guinea pigs. Amer. J. Physiol.179, 386–389 (1954).
Brunner, H.: Über den Einfluß der Röntgenstrahlen auf das Gehirn. I. Langenbecks Arch. klin. Chir.114, 332–372 (1920).
—: Über den Einfluß der Röntgenstrahlen auf das Gehirn. II. Der Einfluß der Röntgenstrahlen auf die Regenerationsvorgänge im Gehirn mit besonderer Berücksichtigung der Neuroglia. Langenbecks Arch. klin. Chir.116, 489–509 (1921).
Einarson, L.: A method for progressive selective staining ofNissl and nuclear substance in nerve cells. Amer. J. Path.8, 295–307 (1932).
—: Notes on the morphology of the chromophil material of nerve cells and its relation to nuclear substances. Amer. J. Anat.53, 141–175 (1933).
—: Histological analysis of the Nissl-pattern and substances of nerve cells. J. comp. Neurol.61, 101–127 (1935).
—: On the theory of gallocyanin-chromalum staining and its application for quantitative estimation of basophilia. A selective staining of equisite progressivity. Acta path. microbiol. scand.28, 82–102 (1951).
Errera, M.: Effects Biologiques des Radiations. Aspects Biochimiques. Protoplasmatologia, Handbuch der Protoplasmaforsch, Bd. X, S. 3, Wien: Springer 1957.
Fischer, A. W., u.H. Hohlfelder: Lokales Amyloid im Gehirn. Eine Spätfolge von Röntgenbestrahlungen. Dtsch. Z. Chir.227, 475–483 (1930).
Gerstner, H. B., andS. P. Kent: Early effects of head x-irradiation in rabbits. Radiat. Res.6, 626–644 (1957).
—J. E. Pickering andA. J. Dugi: Sequelae after application of high-intensity x-radiation to the head of rabbits. Radiat. Res.2, 219–226 (1955).
Hagen, U.: Neuere Ergebnisse über die Biochemie der Strahlenwirkung. Fortschr. Röntgenstr.84, 767–770 (1956).
—: Neuere Ergebnisse über die Biochemie der Strahlenwirkung. II. Fortschr. Röntgenstr.86, 669–672 (1957).
—: Neuere Ergebnisse in der Biochemie der Strahlenwirkung. III. Fortschr. Röntgenstr.87, 789–793 (1957).
Heinecke, H.: Über die Einwirkung von Röntgenstrahlen auf Tiere. Münch. med. Wschr.1903, 2090–2092.
Hicks, S. P., K. A. Wright andK. E. Leigh: Time-intensity factors in radiation response. A.M.A. Arch. Path.61, 226–238 (1956).
Hug, O.: Die akuten Allgemeinreaktionen bei Ganz- und Teilkörperbestrablung. In: Strahlenbiologie, Strahlentherapie, Nuclearmedizin und Krebsforschung. Ergebnisse 1952–1958. Herausgeg. vonH. R. Schinz, W. Holthusen, H. Langendorff, B. Rajewsky u.G. Schubert, S. 581–662. Stuttgart: Georg Thieme 1959.
Kalbfleisch, H.: Spätveränderungen im menschlichen Gehirn nach intensiver Röntgen bestrahlung des Kopfes. Strahlentherapie76, 584–595 (1946).
Kindt, P. H.: Röntgenschäden nach Bestrahlung medianer Hirngewächse. Arch. Psychiatr.191, 55–72 (1953).
Klüver, H., andE. Barrera: A method for the combined staining of cells and fibers in the nervous system. J. Neuropath. exp. Neurol.12, 400–403 (1953).
Koidumi, R.: Die histologischen Untersuchungen über die Einwirkung von Röntgenstrahlen auf das Zentralnervensystem des Kaninchens. Psychiat. Neurol. jap.41, 23–35 (1935). Ref. Zbl. ges. Radiol.24, 661 (1937).
Krogh, E., andH. D. Bergeder: Experimental irradiation damage of the cerebellum demonstrated by Einarson's gallocyanin-chromalum staining method. III. Int. Congr. Neuropath., Brüssel, 1957. Rapports et discussions, p. 287–294.
Lendrum, A. C.: The phloxin-tartrazin method as general histological stain for the demonstration of inclusion bodies. J. Path. Bach.59, 399–404 (1947).
Lyman, R. S., P. S. Kupalov andW. Scholz: Effect of roentgen rays on the central nervous system. Results of large doses on brains of adult dogs. Arch. Neurol. Psychiat. (Chicago)29, 56–87 (1933).
Maass, H., u.G. H. Rathgen: Untersuchungen über den Einfluß von Röntgenstrahlen auf den Kohlenhydratstoffwechsel in Tumorzellen. Strahlentherapie103, 668–694 (1957).
, H. A. Künkel, u.G. Schubert: Versuche zur Deutung der strahleninduzierten Glykolysehemmung in Yoshida-Ascites-Tumorzellen. Z. Naturforsch.13b, 735–740 (1958).
Neumayr, A., u.P. Thurnher. Über den Einfluß lokaler Röntgenbestrahlung auf die Permeabilität menschlicher Kapillaren. Strahlentherapie84, 297–305 (1951).
Pennybaker, J., andD. S. Russel: Necrosis of the brain due to radiation therapy. Clinical and pathological observations. J. Neurol., Neurosurg. Psychiat.11, 183–198 (1948).
Peters, G.: Morphologische Untersuchungen über die Wirkung von Ultraschallwellen auf das Zentralnervensystem. Fortschr. Neurol. Psychiat,17, 85–94 (1949).
—: Die Wirkung der Ultraschallwellen auf das Zentralnervensystem. Strahlentherapie79, 653–658 (1949).
Rajewsky, B., O. Heuse u.K. Aurand: Bestrahlung von weißen Mäusen mit hohen Dosen von Röntgenstrahlen. Strahlentherapie95, 513–522 (1954).
Ricker, G.: Mesothorium und Gefäßnervensystem nach Beobachtungen am Kaninchenohr. Strahlentherapie5, 679–741 (1915).
— u.R. Foelsche: Eine Theorie der Mesothoriumwirkung auf Grund von Versuchen an Kaninchennieren. Z. ges. exp. Med.3, 71 (1914).
Russel, D. S., C. W. Wilson andK. Tansley: Experimental radio-necrosis of the brain in rabbits. J. Neurol., Neurosurg. Psychiat.,12, 187–195 (1949).
Scholz, W.: Experimentelle Untersuchungen über die Einwirkung von Röntgenstrahlen auf das reife Gehirn. Z. ges. Neurol. Psychiat.,150, 765–785 (1934).
—: Die morphologischen Veränderungen des Hirngewebes unter dem Einfluß von Röntgen-und Radiumstrahlen. Atti. I. Congr. Int. Elettro-radio-biologia2, 1051–1059 (1935).
-Scholz, W.: Über die Empfindlichkeit des Gehirnes für die Röntgen- und Radiumstrahlen. Klin. Wschr.1935, 189–193.
Scholz, W.: La pathologie des radiations ionique. Discussion des rapports sur le systèm, nerveux central. III. Int. Congr. Neuropath., Brüssel 1957. Rapports et discussion, p. 272–277.
—, andY. K. Hsu: Late damage from roentgen irradiation, of the human brain. Arch. Neurol. Psychiat. (Chicago)40, 928–936 (1938).
Schümmelfeder, N.: Fluoreszenzmikroskopische und cytochemische Untersuchungen über Frühschäden am Kleinhirn der Maus nach Röntgenbestrahlung. III. Int. Congr. Neuropath., Brüssel 1957. Rapports et discussions, p. 295–308.
Schümmelfeder, N.: Experimental irradiation damage of the brain Proc. II. U.N. Int. Conf. on the Peaceful Uses of Atomic Energy. Vol. 22: Biological Effects of Radiation. Genf 1958, p. 287–291.
—: Der Verlauf der experimentellen Strahlenschädigung des Hirngewebes. Verh. dtsch. Ges. Path.42, 244–250 (1959).
Schümmelfeder, N. E. Krogh u.H. D. Bergedder Morphologische und histochemiche Untersuchungen zur experimentellen Strahlenschädigung des Hirngewebes. Tagg Nord-u. Westdtsch. Pathologen, Bad Pyrmont, 5–7. 10. 1956. Zbl. allg. Path. path. Anat.96, 409 (1957).
—, u.K. J. Ebschner: Färbungsanalysen zur Acridinorange-Fluorochromierung. Vergleichende histochemische und fluoreszenzmikroskopische Untersuchungen am Kleinhirn der Maus mit Acridinorange- und Gallocyanin-Chromalaum-Färbungen. Histochemie1, 1–18 (1958).
Tönnis, W., W. Müller, O. Wilcke u.W. Maurer: Experimentelle Untersuchungen über die Wirkung von Co60-Gammastrahlung auf das Hirn bei verschiedenen Dosen und Überlebenszeiten. Strahlentherapie108, 23–33 (1959).
Trowell, O. A.: The effect of environmental factors on the radiosensitivity of lymph nodes cultured in vitro. Brit. J. Radiol.26, 302–309 (1953).
Zeman, W.: Veränderungen durch ionisierende Strahlen. In Handbuch der speziellen pathologischen Anatomie und Histologie. Bd. 13, Teil 3, S. 340–362. Berlin-Göttingen-Heidelberg: Springer 1955.
—: Zin Frage der Röntgenstrahlenwirkung am tumorkranken Gehirn. Arch. Psychiat. Nervenkr.182, 713–730 (1949).
—: Die Toleranzdosis des Hirngewebes bei der Röntgentiefenbestrahlung. Strahlentherapie81, 549–556 (1950).
Zülch, K. J.: Veränderungen Röntgenstrahlen. Im Abschnitt: Biologie und Pathologie der Hirngeschwülstet. Handbuch der Neurochirurgie, Bd. 3, S. 93–101. Berlin-Göttingen-Heidelberg: Springer 1956.
—: Uber die Strahlensensibilität der Hirngeschwülste und die sogenannte Strahlen-Spätnekrose des Hirns. Dtsch. med. Wschr.85, 293–298, 309–310 (1960).
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Mit 13 Textabbildungen in 20 Einzeldarstellungen
Die Untersuchungen wurden durch Mittel der Deutschen Forschungsgemeinschaft ermöglicht.
The project was supported by the United States Air Force under contract No. DA 49-024-MD-452.
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Schümmelfeder, N., Ebschner, KJ., Bergeder, HD. et al. Strahlennekrose am Kleinhirn nach einzeitiger, hochdosierter Röntgenbestrahlung. Virchows Arch. path Anat. 334, 32–55 (1961). https://doi.org/10.1007/BF02438780
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