TGF-β1在放射性肺損傷預(yù)測及防治中的臨床意義

陳青，吳錦昌

（南京醫(yī)科大學(xué) 腫瘤學(xué)系，南京醫(yī)科大學(xué)附屬蘇州醫(yī)院 放療科，江蘇 蘇州 215001)

放射治療是胸部腫瘤的主要治療手段之一，在局部晚期或不能手術(shù)的早期胸部腫瘤的治療中發(fā)揮著重要作用。而放射性肺損傷是胸部腫瘤放療的常見且嚴(yán)重的并發(fā)癥，臨床上主要表現(xiàn)為早期的放射性肺炎（radiation pn-eumonitis，RP）和后期的放射性肺纖維化，直接影響患者預(yù)后和生存質(zhì)量。找到放射性肺損傷發(fā)生的預(yù)測參數(shù)及放射性肺損傷的防治藥物，將有利于胸部腫瘤放射治療方案的優(yōu)選。實驗及臨床研究證實，轉(zhuǎn)化生長因子-β1（transforming growth factor-β1，TGF-β1）是發(fā)生放射性肺損傷的一個關(guān)鍵因素。近年來，國內(nèi)外學(xué)者對TGF-β1在放射性肺損傷預(yù)測和防治中的作用及價值進行了大量研究。本綜述就外周血TGF-β1水平在預(yù)測放射性肺損傷中的作用、TGF-β1基因多態(tài)性預(yù)測放射性肺損傷的價值、TGF-β1與放射性肺損傷防治等方面的研究現(xiàn)狀作一簡要概述。

1 外周血TGF-β1水平預(yù)測放射性肺損傷的作用

正常人外周血的TGF-β1處于低水平,在生理條件下，局部產(chǎn)生的TGF-β1不可能進入血循環(huán)[1]，而當(dāng)肺組織受到照射后，局部TGF-β1表達(dá)提高，由于內(nèi)皮細(xì)胞受損，過量的TGF-β1漏入血液循環(huán)，導(dǎo)致外周血中的TGF-β1水平升高，同時TGF-β1可反向漏入受損區(qū)，被激活并且放大局部過程，導(dǎo)致RP及放射性肺纖維化。另一方面，當(dāng)腫瘤對放療反應(yīng)良好時，循環(huán)TGF-β1水平可以下降，TGF-β1水平的下降可能是由于放射后腫瘤基質(zhì)細(xì)胞的死亡。因此，TGF-β1可以作為一個血漿標(biāo)記物進行檢測，并且有可能通過觀察其血漿水平的高低或放療前后的變化來預(yù)測腫瘤放療反應(yīng)性及發(fā)生RP的概率。

早在1994年，Anscher等[2]觀察了8例肺癌放療患者治療前后的血漿TGF-β1水平變化，發(fā)生RP患者的TGF-β1水平在放療過程中持續(xù)升高，而未發(fā)生RP的患者放療結(jié)束時TGF-β1水平正常。Mitchell等[3]對73例接受放療的肺癌患者進行了前瞻性研究，認(rèn)為放療前高水平的TGF-β1不一定增加發(fā)生RP的風(fēng)險，而放療結(jié)束時血漿TGF-β1值對預(yù)測是否發(fā)生RP則具有重要意義，并提出放療過程中動態(tài)監(jiān)測血漿TGF-β1水平，可用于指導(dǎo)肺癌放療中劑量推量的臨床研究。Vujaskovi等[4]對27例3期肺癌患者的血漿TGF-β1水平進行觀測，認(rèn)為放療中TGF-β1水平的升高不僅可能預(yù)示發(fā)生肺損傷的高風(fēng)險，還預(yù)示著治療失敗。Fu等[5]對103例肺癌放療患者的研究認(rèn)為，放療末TGF-β1水平的升高是放射性肺損傷的獨立風(fēng)險因子，將TGF-β1與整個療程中全肺接受30 Gy以上肺體積的百分比（V30）結(jié)合分析有助于發(fā)現(xiàn)放射性肺損傷高風(fēng)險的患者。

近年來關(guān)于外周血TGF-β1水平預(yù)測放射性肺損傷的研究逐漸向多樣本量、多觀察點、動態(tài)監(jiān)測發(fā)展，并且聯(lián)合多因素分析。2008年，Zhao等[6]監(jiān)測了26例非小細(xì)胞肺癌患者放療前、放療中第2、第4周以及放療結(jié)束時血漿TGF-β1水平的變化。結(jié)果顯示，放療第4周的TGF-β1水平升高與放射性肺損傷顯著相關(guān)，而所選取4個觀察點的TGF-β1絕對值變化與放射性肺損傷無明顯關(guān)聯(lián)。2009年，Zhao等[7]聯(lián)合多中心的165例肺癌患者放療資料再次進行了分析，結(jié)果顯示，放療第4周，放射性肺損傷組TGF-β1水平顯著高于非放療組（P<0.05）；將TGF-β1比率結(jié)合年齡、化療與否、放療前肺一氧化碳彌散量（diffusing capacity for carbon monoxide，DLCO）、全肺的平均劑量（mean lung dose，MLD）進行多因素分析顯示，TGF-β1比率是與放射性肺損傷顯著相關(guān)的唯一因素（OR=2.998，P<0.05）。為更好地預(yù)測放射性肺損傷，他們還將TGF-β1比率與MLD聯(lián)合，根據(jù)兩個高危因素（TGF-β1比率>1，MLD>20 Gy）將患者分為3個亞組（無高危因素組、帶一個高危因素組、帶兩個高危因素組），其放射性肺損傷發(fā)生率分別為4.3%、47.4%、66.7%，對于今后建立有效的預(yù)測模型有重要參考意義。

Kim等[8]對34例接受胸部三維適形放療患者的血漿TGF-β1水平進行了動態(tài)監(jiān)測，結(jié)果顯示，患者放療前TGF-β1水平對于肺不良反應(yīng)的發(fā)生無統(tǒng)計學(xué)意義（P=0.157）；在放療過程中，發(fā)生≥2級（RTOG分級）肺不良反應(yīng)的RP患者從放療初期到放療中期，TGF-β1水平有所下降，在放療末RP組TGF-β1水平開始上升，于放療后4周升高顯著（P<0.05）；而未發(fā)生RP患者的TGF-β1水平自放療中期較放療前下降，這與Hur等[9]的發(fā)現(xiàn)相似，但其變化規(guī)律與Zhao等[6-7]的數(shù)據(jù)有所不同。其他一些臨床研究也表明，TGF-β1水平在放療前后的放射性肺損傷患者中都顯示了有意義的變化，但其變化規(guī)律不盡相同。而造成各項研究結(jié)果差異的原因，一方面可能是由于TGF-β1既是放射性損傷的標(biāo)記物，也是腫瘤應(yīng)答的標(biāo)志物，帶瘤生存患者TGF-β1水平顯著高于無瘤生存患者（P<0.05）[10]，故腫瘤間質(zhì)中產(chǎn)生的TGF-β1影響了血清TGF-β1水平；其次，血樣處理過程中，離心條件的變化和血小板的污染都會人為地提高血漿TGF-β 1水平，Kong等[11]在早期的實驗中發(fā)現(xiàn)血小板的降解會明顯提高血TGF-β1水平，血樣置于室溫1.5～2 h后TGF-β1水平會比最初水平提高1.4～5倍，離心條件的變化也會造成其10倍多的差別；另外，患者相關(guān)疾病、病程時間、放療前所行治療、是否化療，以及樣本數(shù)量等，都與TGF-β1的產(chǎn)生密切相關(guān)。以上各種因素都有可能造成血清TGF-β1檢測的誤差，混淆了其預(yù)測放射性肺損傷的價值。

2 TGF-β1基因多態(tài)性預(yù)測放射性肺損傷的價值

治療因素如放療技術(shù)、MLD、全肺接受20 Gy以上肺體積的百分比（V20）、手術(shù)、化療等，以及個體因素如年齡、性別等，只能解釋臨床上放射性肺損傷發(fā)生存在個體差異原因的1/3，起更深刻作用的是個體間的放射敏感性差異[12]。通過基因單核苷酸多態(tài)性（single nucleotide polymorphism，SNP）的檢測，有希望預(yù)測嚴(yán)重的放射性肺損傷的發(fā)生。

Yuan等[13]分析了164例非小細(xì)胞肺癌放療患者（白種人占77.4%）的DNA樣本，結(jié)果顯示，在發(fā)生≥2級的RP患者中，TGF-β1基因片段rs1800469：C-509T與rs1982073：T869C的SNP位點與其有明顯相關(guān)性，而對于發(fā)生≥3級RP的患者，只有rs1982073：T869C的SNP位點差異具有明顯相關(guān)性；在調(diào)整了卡氏評分（KPS）、吸煙情況、V20以及MLD等因素后，rs1982073：T869C的SNP位點與RP發(fā)生概率差異仍有統(tǒng)計學(xué)意義，提示其為獨立的相關(guān)因素。將其與V20、MLD結(jié)合考慮，可以認(rèn)為攜帶rs1982073：T869C的CT/CC基因型的患者，MLD<20 Gy或者V20<30%時，其發(fā)生RP的概率最低，這對于放射性肺損傷預(yù)測模型的建立無疑具有重要價值。

但是Wang等[14]指出，不同人種TGF-β1的基因多態(tài)性與其發(fā)生RP風(fēng)險的相關(guān)程度不盡相同，在評估RP風(fēng)險的同時，需要考慮不同種族的基因多樣性；他們對179例中國國內(nèi)的非小細(xì)胞肺癌患者的樣本進行了分析，未發(fā)現(xiàn)任何與RP風(fēng)險相關(guān)的TGF-β1基因多態(tài)性位點，且未發(fā)現(xiàn)其與血漿TGF-β1水平的關(guān)聯(lián)；通過比較兩個種族之間 TGF-β1的同位基因頻率和基因型分布，發(fā)現(xiàn)中國人與白種人有著顯著的區(qū)別，這對于今后的研究有重要的參考意義。近年來隨著轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)的發(fā)展，基因檢測對化療藥物的臨床選擇起著意想不到的效果，這對于基因檢測將來是否能同樣應(yīng)用于放療無疑是很大的鼓舞，相信不久以后可以找到確切有效的放射性肺損傷相關(guān)基因位點。

3 TGF-β1在放射性肺損傷防治中的臨床意義

過去一直認(rèn)為肺纖維化過程是不可逆的，然而，目前許多研究成果證實肺纖維化實際上是一個動態(tài)進程，以持續(xù)地塑形和長期的成纖維細(xì)胞活化為特征。而TGF-β1作為其中的一個關(guān)鍵性細(xì)胞因子，已成為現(xiàn)今放射性肺損傷防治的新靶點。通常認(rèn)為TGF-β1的主要信號傳導(dǎo)通路是：TGF-β1首先與II型受體結(jié)合，再結(jié)合I型受體，活化的I型受體磷酸化Smad2/3，后者與Smad4結(jié)合形成異二聚體，并轉(zhuǎn)位入核，調(diào)節(jié)靶基因的表達(dá)，Smad6、Smad7則是抑制性信號蛋白，構(gòu)成一個負(fù)反饋環(huán)路。多個研究表明，對TGF-β1信號通路的干預(yù)可減輕放射性肺損傷的發(fā)生：Chen等[15]認(rèn)為咖啡酸苯乙基酯通過阻斷TGF-β1的傳導(dǎo)來減輕由胸部放療引起的炎癥級聯(lián)反應(yīng)，但對正常的肺組織不會產(chǎn)生毒性；Anscher等[16]對兔的動物實驗研究發(fā)現(xiàn)TGF-β1抗體1D11，可減輕炎癥反應(yīng)及肺泡細(xì)胞的形態(tài)改變，并可減少表達(dá)及激活的TGF-β1。付榮泉等[17]利用TGFβRII-siRNA對肝星狀細(xì)胞的研究認(rèn)為，TGFβRII-siRNA具有抗肝纖維化作用，是通過下調(diào)TGFβRII、Samd2、Smad3 mRNA表達(dá)，阻斷了TGFβR/Smad信號，減少肝星狀細(xì)胞膠原合成實現(xiàn)的，通過此研究相信構(gòu)建TGFβR-siRNA相關(guān)質(zhì)粒對于治療放射性肺纖維化同樣具有重要意義。亦有研究認(rèn)為，除Smad介導(dǎo)途徑，TGF-β1還可以通過其他途徑傳導(dǎo)信號，如絲裂原激活的蛋白激酶（MAPKs）途徑[18]。因此通過TGF-β1傳導(dǎo)通路的靶向作用不失為阻止放射性肺損傷的有效方法。2010年，Benjamin等[19]對54只Fischer-344大鼠分組實驗研究發(fā)現(xiàn)，MnTE-2-PyP5對放射性肺損傷有保護效應(yīng)，且其對放射后8周證實的放射性肺損傷有逆轉(zhuǎn)作用，MnTE-2-PyP5 組相比單放療組TGF-β1表達(dá)水平明顯降低，其機制可能與減輕氧自由基損傷有關(guān)，這對于新一代抗肺纖維化藥物的研發(fā)無疑是一大福音，大大增加治愈放射性肺損傷的可能。

國內(nèi)近些年的研究顯示，中藥應(yīng)用于放射性肺損傷的防治具有很大前景。謝從華等[20]對C57BL/6小鼠分組實驗發(fā)現(xiàn)當(dāng)歸能明顯降低該過程中TGF-β1的表達(dá)水平，對放射性肺損傷有一定治療作用，其機制可能與其提高SOD活性，減輕氧自由基損傷，抑制膠原沉積有關(guān)。朱硯萍等[21]對40例進行胸部放療的胸部腫瘤患者的研究表明，川芎嗪能抑制放射治療后血漿TGF-β1的過度表達(dá)，減輕放射治療后彌散功能的惡化程度。Liu等[22]將90例非小細(xì)胞肺癌放療患者隨機分為安慰劑組和黃連素組，發(fā)現(xiàn)黃連素能顯著降低放射性肺損傷發(fā)生率，黃連素組患者TGF-β1水平明顯下降。目前對于這些中藥的作用機制和成分尚不清楚，對于指導(dǎo)放射性肺損傷的早期防治仍有待進一步的研究。

4 結(jié)語

對 TGF-β1在放射性肺損傷預(yù)測和防治中作用及地位的深入研究，對胸部腫瘤的放射治療前景具有重要意義：一方面在進行高劑量高風(fēng)險放療前對可能出現(xiàn)嚴(yán)重放射性肺損傷的患者予以及早識別和判斷，為其選擇精確的放療技術(shù)，以期使放療劑量達(dá)到較高水平，或為其尋找有效的替代療法；另一方面可以為低風(fēng)險的患者選擇更有效的放射劑量，從而在降低放射性肺毒性的同時最大程度提高治療效果；并且在放療過程中選擇安全有效的防治藥物更進一步地減輕患者痛苦，進而改善患者的生活質(zhì)量。

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