放射性肺損傷的研究進展

侯如蓉 酈守國 林志安 綜述 王效民 審校

目前，70% ～90%的胸部腫瘤患者需要接受放射治療［1］，但是，在放射治療過程中，通常會引起放射性肺損傷，是胸部腫瘤放療后最常見的并發癥［2］。臨床一般表現為早期的放射性肺炎和后期的放射性肺纖維化2種現象，現綜述如下。

1 放射性肺損傷的發病機理

放射治療的生物效應主要是DNA損傷所致。DNA的損傷可以是光子、電子、質子、中子等帶電或不帶電輻射粒子與DNA鏈發生直接作用，也可以是這些輻射粒子與其他物質尤其是水相互作用產生自由基，自由基再損傷DNA，稱為間接作用。

放射性肺損傷不僅僅是單一因素損傷的結果，而是1個由多種因素共同存在，相互影響，綜合調控的復雜過程。由于研究的角度不同，關于其發病機理產生了多種學說，其中認可度較高的主要包括以下幾個方面。

1.1 細胞因子學說

研究表明，可能導致肺組織纖維化的細胞生長因子包括:腫瘤壞死因子 α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)、纖維母細胞生長因子 β(fibroblastic growth factor-β，FGF-β)、轉化生長因子 β(transforming growth factor-β，TGF-β)、表皮生長因子(epidermal growth factor，EGF)、白介素-1(IL-1)、白介素-6(IL-6)等。有學者［3，4］認為，放射性肺纖維化有1個前炎癥因子和前纖維化因子鏈鎖反應過程，這些因子刺激成纖維細胞增生，促進膠原基因啟動，從而形成纖維化。TGF-β是目前公認與放射性肺損傷的發生和發展關系最密切的介導因子。

1.2 血管纖維化過程

毛細血管內皮細胞是放射性肺損傷最重要的靶細胞之一。血管內皮細胞的形態變化主要是血管內皮細胞空泡化，以致阻塞管腔，細胞破裂、脫落，造成毛細血管的栓塞。血管內皮細胞能合成前列環素(PGI-2)、血管緊張素轉換酶(angiotensin converting enzyme，ACE)、血漿素源激活因子(PLA)等，照射后PGI-2、PLA和ACE降低，直接削弱纖溶能力。

1.3 自由基與放射性肺損傷

研究發現吞噬細胞受炎性分泌物刺激后產生的過量自由基，是導致肺組織脂質過氧化損傷和刺激成纖維細胞增殖的重要原因。有學者［5，6］發現曲克蘆丁能明顯地清除細胞產生的活性氧自由基，對O-離子的清除率高達78.1%。

1.4 肺Ⅱ型上皮細胞損傷學說

肺Ⅱ型上皮細胞是肺組織細胞中對射線最敏感的細胞之一，它在肺受放射后最早出現形態學變化，并在放射后6個月內持續存在損傷變化。放射后肺Ⅱ型上皮細胞的異常變化，可能使其分泌的前列腺素 E2水平降低，對成纖維細胞的抑制減少，從而使成纖維細胞增生［7］。

2 放射性肺損傷過程中細胞因子的動態變化

肺部組織受照射后肺泡細胞、纖維細胞、肺泡巨噬細胞產生和分泌大量細胞因子，包括可能致纖維化的 TNF-α、FGF-β、TGF-β、表皮生長因子(EGF)、白介素1(IL-1)、白介素6(IL-6)、白介素8(IL-8)、血小板衍生性生長因子(platelet derived growth factor，PDGF)、巨噬細胞生長因子(MFGF)和纖維連接素(fibronectin)等。

2.1 TGF-β

TGF-β在正常組織的損傷修復和纖維瘢痕形成中有重要作用，它能刺激成纖維細胞基因活化，促進胞外基質合成，抑制基質降解，從而合成大量膠原等等。而它在引發放射性損傷中的作用是在1990年由Anseher等［8］在1個小鼠的肝臟模型中首次發現。1992年Rubin等［9］首次發現了TGF-β在放射線引起的肺損傷中的作用。

Hakenjos等［10］發現4 Gy劑量的照射即能使TGF-β量增加60%，又能使纖維母細胞向成熟纖維細胞轉化，兩者的比例由原來的0.8升高至3.0。而經過TGF-β抗體的作用使纖維母細胞的活性以及纖維母細胞向成熟纖維細胞的轉化受到抑制，證明了TGF-β在觸發放射性肺炎和晚期肺纖維化中起重要作用，放射性肺纖維化本質上是一系列的細胞因子信號轉導過程。

Mattos等［11］采用C57BL小鼠7 Gy全胸照射，以確定照射后肺內潛在的和激活的TGF-β的定位，以及是否因為放射線的作用激活了肺內潛在的TGF-β的作用，并引起膠原纖維的分化。在照射后1天，TGF-β的活性不明顯，微弱而潛在。照射后14天，在支氣管上皮以及肺泡上皮處TGF-β的活性明顯增強。在綜合大量研究結果后可以發現，肺內巨噬細胞，肺泡上皮細胞和支氣管上皮作為TGF-β的主要來源在產生放射性肺損傷的一系列復雜變化中可能起到重要的作用。

另據隨機研究證實，TGF-β抗體對于先天性肺纖維化有確切的療效，幾個開放性試驗(切爾諾貝利的幸存者，腫瘤放療患者)證實，TGF-β抗體對于放射性皮膚纖維化有作用。對于系統性硬化，TGF-β抗體可以降低硬化基部真皮的膠原合成。

2.2 其它細胞因子及活性分子

雖然TGF-β在纖維化形成過程中的作用十分強大但并不是孤立的，其他細胞因子(如 TNF-α、PDGF-BB、IL-1、IL-6)以及其它活性因子(如VCAM-1、CD13)與TGF-β發揮協同作用，共同參與纖維化的形成。

腫瘤壞死因子TNF-a具有聚集炎癥細胞，刺激膠原增殖，介導細胞凋亡和細胞壞死的作用，血小板源生長因子PDGF對成纖維細胞具有強烈的趨化作用和致有絲分裂活性。有學者檢測了肺纖維母細胞PDGF受體的表達，與對照組相比，照射組大鼠肺纖維母細胞對PDGF的趨化反應明顯升高。通過碘125標記的纖維母細胞的PDGF，BB也主要是由PDGF-BB來更新。通過卡斯查德分折發現PDGF-BB的數量及其與受體的結合力均較對照組明顯增高［11］。這些結果表明，PDGF-RB的過度表達導致了PDGF-BB效應的放大，從而對成纖維細胞產生趨化作用，導致成纖維細胞有絲分裂與聚集，從而與放射性肺纖維化的發生有關。

血管內皮細胞黏附因子Ⅰ(VCAM-Ⅰ)是1種細胞黏附蛋白，Epperly等［12］應用免疫組化檢測發現了小鼠接受照射后基質細胞增生，內皮細胞遷移，支氣管肺泡巨噬細胞增殖，同時發現在100天后至死亡時有血管內皮細胞黏附因子Ⅰ(VCAM-I)和胞間黏附分子Ⅰ(ICAM-Ⅰ)的上調，并逐漸增高，證明在放射損傷晚期纖維化形成與細胞間支持黏附分子增生之間的關系，提出治療后期纖維化的干預靶點應該是肺內血管內皮細胞。

CD13是細胞表面的1種糖蛋白，廣泛分布于哺乳動物細胞，對T細胞具有趨化活性。對大鼠全胸15 Gy單次放射后4周的肺泡灌洗液中發現，與對照組相比，CD13的活性明顯增高，在第2周、第4周發現肺泡巨噬細胞氨基肽酶的活性增高。Westen雜交發現肺泡巨噬細胞的CD13/氨基肽酶N蛋白表達于第4周增高。這些研究證明在淋巴細胞介導的肺泡炎中，CD13/氨基肽酶N蛋白起了重要的作用。

綜合實驗研究和臨床觀察，我們可以肯定的是射線引起的細胞因子作用失衡在肺纖維化發生中的重要作用。細胞因子作用的主要效應靶細胞涉及肺泡上皮(主要是Ⅱ型上皮)，肺內巨噬細胞、支氣管上皮、基質細胞等各種細胞。此外，電離輻射產生的肺組織內自由基增多，導致肺組織脂質過氧化損傷等也是促成放射性肺損傷產生的因素。

3 放射性肺損傷的治療

當前，國際上主要采用激素類、抗氧化劑、細胞因子等防護藥物來治療放射性肺炎［5，6］，盡管這些藥物治療放射性肺炎具有一定效果，但不良反應較大，不宜作預防性給藥或長期使用。國內，主要采用中藥治療放射性肺損傷，但是，各種中醫療法的差異性較大，療效也參差不齊，且其中的機理不明確。最新的研究還表明，曲克蘆丁對部分腫瘤細胞的增殖具有明顯的抑制作用，在未來甚至可能成為新型的抗癌藥物。目前臨床上主要用于閉塞性綜合征、血栓性靜脈炎、毛細血管出血等癥治療［13］。Maurya等［14］在對荷瘤小鼠的動物模型的研究時發現，給予曲克蘆丁能保護細胞DNA免受放射性損傷，并發現只保護正常組織，對腫瘤組織沒有保護作用。當前對曲克蘆丁的研究主要集中于其在心腦血管疾病中的作用機制，少有曲克蘆丁對放射性肺損傷保護作用的報道，值得進一步研究。

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