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放射性肺损伤发生机制的研究进展
与放射性肺损伤发生有关的生长因子主要有TGF—B、 FGF、PDGF等¨。o,主要由巨噬细胞、淋巴细胞、成纤维细胞 产生,以自分泌、旁分泌和内分泌的方式发挥作用。
①转化生长因子(transforming growth factors,TGFs)TC,- Fs包括TGF—a和TGF一13。TGF—d和TGF一13是在分子 组成、受体结构、生物学效应等方面都有很大差异的两种不 同蛋白质家族。TGF—a的氨基酸序列有(33—44)%与表皮 细胞生长因子同源,可与表皮细胞生长因子受体结合,放与 表皮细胞生长因子作用相同。TGF一13是一个含有30种以 上蛋白成分的庞大家族—TGF一13超家族,在TGF一13超家 族的亚家族中,目前报道的有6种TGF一13分子,分别为TGF 一13,一。,在哺乳动物中表达并克隆的有TGF一13。【101。TGF 一¥是刺激成纤维细胞增殖分化、细胞凋亡和分泌细胞外基 质的重要生长因子之一,其水平升高已被视为放射性肺损伤 的标志之一¨“。放射性肺纤维化的发生是一个由多种细胞 因子启动和维持的胶原蛋白代谢调控失调的结果。其中 TGF—B。功能及其广泛,它对细胞增殖分化、细胞外基质基 因表达、基质降解、细胞凋亡起重要的调节作用。TGF—B还 通过对其它细胞因子的影响,间接促进成纤维细胞的增殖和 细胞外基质基因表达、维持胶原在细胞外基质中的比例。在 众多的促纤维细胞生长因子中TGF一8被认为是与放射性 肺纤维化发生和形成关系最密切的介导因子¨11。Madani I 等1121测定了肺癌患者在放疗前、放疗过程中及放疗后随访 期的血浆TGF一母含量的变化,发现在发生放射性肺损伤的 患者中血浆TGF—p含量在放疗结束时持续升高,因此提出 可用TGF—B作为放射性肺损伤的危险预测因子。
②血小板衍生生长因子(platelet derived growth factor,
Hale Waihona Puke 万方数据·577·
PDGF)包括PDGF一从,PDGF—BB和PDGF—AB三型,是
结缔组织的促分裂剂,能够趋化炎症细胞和成纤维细胞,促 进成纤维细胞的分裂和增殖,诱导细胞外基质的合成,尤其 当成纤维细胞处于细胞外基质中时,PDGF—BB能够极大提 高成纤维细胞的迁移速度,促进细胞外基质的沉积及纤维化 的形成。
内发挥多种生物效应。基础和临床研究证实,与放射性肺损 伤的发生发展密切相关的细胞因子主要包括促进成纤维细 胞增殖分化、调节细胞外基质代谢的转化生长因子一13(TGF —B)、血小板衍化生长因子(PDGF)和介导炎性反应为主的 肿瘤坏死因子(TNF—Ot)、白介素一1(IL一1)、白介素一6(IL 一6)。国内外广大学者对放射性肺损伤的发病机制进行了 广泛深入的研究,虽然并没有完全明了,但对细胞因子对放 射性肺损伤的重要性、关键性有深刻阐明,从而为临床对放 射性肺损伤的预测、监控、预防及治疗方面提供了重要依据。 2.1生长因子(growth factor.GF)
①白细胞介素(interleukin,IL)是由巨噬细胞分泌的多 肽类细胞因子,能够刺激成纤维细胞的增殖和胶原合成,在 肉芽组织中旱强阳性表达。而IL一1B对不同来源、不同部 位的成纤维细胞具有不同作用。成纤维细胞对IL一1B的不 同反应可能与不同来源、部位的成纤维细胞具有不同的生物 学特性有关。IL一6能与成纤维细胞受体结合,刺激细胞外 基质的合成和分泌。Kenneth等体外实验证实,IL—lO基因 敲除胎鼠皮瓣移植创面出现明显的炎症反应和异常的胶原 沉积,而正常皮肤移植创面炎症反应轻微,呈正常愈合。说 明IL一10是成纤维细胞增殖和胶原沉积的负调因子。
放射性肺损伤的发病机理的研究始于20世纪50年代, 当时多为病理形态学观察,80年代集中于“关键靶细胞”的 研究。归纳起来有几种学说:①肺泡上皮细胞损伤;②肺血 管内皮细胞损伤;③肺泡巨噬细胞;④细胞生长因子;⑤免疫 反应;⑥淋巴管受累;⑦巨细胞病毒参与口】。随着分子生物 学技术的发展,人们逐渐认识到单一靶细胞或靶组织受损的 观念已无法解释放疗后肺组织发生的一系列的动态变化。 大量动物实验和临床研究表明,放射性肺损伤不仅仅是单一 靶细胞损伤的结果,而是一个有多种细胞参与,多种细胞因 子调控的复杂过程。现在公认的细胞因子学说提出:细胞因 子媒介的多细胞间的相互作用贯穿放射性肺损伤的全过 程p。o。肺组织照射后在临床和组织病理上表现出一个潜 伏期,但是在分子生物水平上,放射损伤并不存在潜伏期,所 谓的潜伏期即肺内多种效应细胞完成细胞间质损伤信息传 递,启动多种细胞因子瀑布效应时期¨。J。因此,正常肺组 织对放射损伤的反应是一个动态的连续过程。 2细胞因子在放射性肺损伤中的作用
传统观点认为急性放射性肺炎和放射性肺纤维化是同 一个病理过程中发生和发展的两个阶段,两者是一个线性的 连续发展过程。但是最近研究中所发现的现象和数据对这 一观点提出质疑。有试验Ⅲo对425例接受过胸部放射治疗 的乳腺癌患者进行CT扫描检查,发现并不是所有发生放射 性肺炎的患者最后都会形成纤维化,但最后发生放射性纤维 化的患者都发生过放射性肺炎。同时,用抗炎的方法可以减 轻放射性肺炎患者的临床症状,但是没有证据证明其对放射 性肺纤维化的发生有任何预防保护作用∞]。以上这些事实 说明,线性的发展过程并不能用来解释放射性肺损伤的过 程。现在普遍认为,放射性肺损伤过程是一个网状交织的过 程,整个过程十分复杂。放射性肺损伤的发生取决于肺接受 射线剂量,存在一个生物阈值,射线剂量在阈值范围内,不会 发生病理变化,超过阈值启动细胞因子瀑布效应,一旦发生 不可逆转,因为其不同于平常炎症,是一种无菌性炎症。肺 照射后射线引起多种靶细胞的损伤,细胞损伤后立即引起各 种细胞因子和炎性因子的表达,并且激活机体的免疫机制 (现在的证据多为CD4+T细胞),这些细胞因子和免疫细胞 会引起照射区同侧或对侧非照射区发生无菌性炎症,同时在 放射性肺炎发生的早期,损伤的靶细胞(如纤维母细胞等)就 在一些相应的细胞因子的调节下开始分泌Ⅲ型原胶原多肽, 照射区肺组织的肺纤维化的进程也开始进行。肺纤维化过 程是和炎性过程同时进行的,而并不是传统观点认为的在放 射性肺炎之后放射性肺纤维化才开始发生。放射性肺炎和
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放射性肺损伤发生机制的研究进展
李凤玉,刘秀芳,张建宇
【指示性摘要】放射治疗是肺癌、食管癌等胸部肿瘤的主要治疗手段,在治疗过程中,正常肺组织不可避免
地受到一定剂量的射线照射而造成不同程度的放射损伤。根据放射治疗肿瘤协作组的评价标准,将放射 性肺损伤分为放射性肺炎和放射性肺纤维化。放射性肺炎经系统治疗可以逆转,一旦发生肺纤维化,则对
患者的生活、治疗及预后产生严重的影响,甚至危及生命。因此,对放射性肺损伤的发生机制、预防显得尤
为重要。本文就其发生机制的研究现状做一综述。 【关键词】放射治疗;放射性肺损伤;细胞因子
【中图分类号】R730.231+.2
【文献标识码】A
【文章编号】1672—4992一(2009)03—0576—03
放射性治疗是肺癌、乳腺癌、食道癌等胸部肿瘤患者的 主要治疗手段。肺是辐射中度敏感器官,放射治疗可使肿瘤 附近的肺组织因受到的放射剂量超过其生物效应的阈值而 产生不同程度的损伤。放射性肺损伤是胸部肿瘤放射治疗 的常见并发症,临床上常有两种表现形式,早期急性放射性 肺炎和后期放射性纤维化。放射性肺损伤严格意义上来讲 是无菌性炎症,其一旦发生往往不可逆转,因此预防比治疗 更莺要¨1。放射性肺损伤限制了肿瘤的放疗剂量,也使放疗 效果大大降低。其发病机制尚不清楚,缺乏有效的预测指 标,成为胸部肿瘤得到有效治疗的难题。 1靶细胞学说
化的相关机制有待进一步研究。基质金属蛋白酶一2和基质 金属蛋白酶一9具有降解基底膜IV型胶原的作用,而Yang K等旧。研究发现,放射性肺损伤发生时,基质金属蛋白酶一 9的活性减弱,使细胞外基质沉积,造成肺纤维化的形成。 4损伤和机体免疫机制
以前很少将放射性肺损伤与机体的免疫机制相联系起 来研究,但随着对放射性肺损伤机制认识的逐步加深,人们 渐渐发现免疫机制也是其发生和发展的一个重要因素。 BeuthienBB等旧u在研究放射性肺纤维化时发现,在照射后 第4周肺内有明显的CIM+淋巴细胞聚集,并且同时有大量 的IL-4mRNA表达,将这种CD4+淋巴细胞与纤维母细胞一 同培养促进胶原产生,而且用CD4+淋巴细胞相对应的特殊 抗体来阻断其发挥作用,将会大大降低放射性肺纤维化的发 生。CD40为TNF—d受体超家族成员,首先发现于B细胞 表面,近年来研究表明,机体多种细胞,包括造血系统来源和 非造血系统来源的细胞都有CD40表达,CD40一CD40配体 交联所介导的免疫炎性细胞之间和免疫炎性细胞与组织间 质细胞之间的相互作用构成了组织炎症和纤维化的基 础m1。通过单克隆抗体MRl干扰CIMO—CIMO配体的交 联,发现放射性肺炎和纤维化发生的概率大大下降旧J。 5血管紧张素受体及转化酶
肺内细胞因子可由肺泡巨噬细胞、肺间质细胞(成纤维 细胞)、肺泡上皮细胞及淋巴细胞受到激活而产生分泌,在肺
【收稿日期】2008-03—24 【基金项目l全军军区医学科学技术十一五计划课题(06MB084) 【作者单位】解放军第251医院肿瘤诊疗中心,河北 张家口
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【作者简介】李风玉(1978一),男,内蒙古赤峰人,硕士,医师,主要 从事放射性肺损伤的防治及肿瘤化疗工作。
在放射性肺炎期间,细胞间黏附分子一1(inter—ceUu- laradhesionmolecule,ICAM一1)持续性下降¨81,当到达放射 性肺纤维化时期时,肺泡上皮细胞完全不表达ICAM一1了。 剔除ICAM一1基因小鼠在受照后发生放射性肺炎和纤维化 的概率低于野生型同类小鼠¨…。现在推论ICAM一1可能在 放射性肺炎发生的早期大量表达,引导炎性细胞的黏附,参 与放射性肺炎的发生和发展,然后被耗尽,但其引起肺纤维
③1一干扰素(1一interferon,.y—IFN)是目前比较明确 的负性调控因子,能够抑制成纤维细胞增殖¨“,促进成纤维 细胞的凋亡【171,下调I、Ⅲ型胶原基因的表达一o,并且促进 胶原酶基因的产生。从而抑制成纤维细胞产生细胞外基质。 另外,它能够抑制成纤维细胞表型的转化。 3细胞间黏附分子及细胞外基质