放療導致口腔干燥的發病機制及治療靶點研究進展

余夢瑤，許曉燕，李芳，羅霞，張智敏，謝剛

(1四川省中醫藥科學院，成都610041；2四川省中西醫結合醫院)

放療導致口腔干燥的發病機制及治療靶點研究進展

余夢瑤1，許曉燕1，李芳1，羅霞1，張智敏2，謝剛2

(1四川省中醫藥科學院，成都610041；2四川省中西醫結合醫院)

口腔干燥是頭頸部腫瘤患者放療后的常見不良反應，嚴重影響患者的生活質量，但目前臨床有效治療手段較為欠缺。放療可導致唾液腺發生顯著病理變化，并通過抑制唾液分泌、誘導細胞凋亡、促進細胞衰老、引起微血管損傷及氧化損傷等相關機制引發口腔干燥。對于放療導致的口腔干燥，目前主要針對M膽堿能受體和腎上腺素能受體激動劑、細胞凋亡、細胞自噬、細胞衰老等相關靶點開展藥物開發和治療研究。

腫瘤；放射療法；口腔干燥；唾液腺；M膽堿能受體激動劑；細胞凋亡；細胞自噬

放療是頭頸部腫瘤的主要治療手段之一，但口腔干燥等不良反應發生率較高。口腔干燥持續時間長，可誘發齲齒、味覺障礙、說話吞咽困難等，嚴重影響患者的生活質量，甚至成為患者放療中斷或治療失敗的限制性因素。Zheng等[1]研究發現，接受放療的鼻咽癌患者在1～5年內口腔干燥的發生率分別為80.8%、66.3%、56%、40.9%、40.9%。Teshima等[2]發現，當放射劑量達到30 Gy時，腮腺平均體積下降20.3 cm3，照射后腮腺平均體積約為照射前的71%，唾液分泌量減少3.2 g，照射后與照射前腮腺體積比與唾液減少量呈負相關。唾液腺體積下降是最明顯的放療所致唾液腺肉眼可見改變，細胞死亡、細胞質空泡形成、血管減少、纖維化、水腫是放療后唾液腺的主要病理學變化[3]。本文就放療導致口腔干燥的發病機制及治療靶點作一綜述。

1 放療導致口腔干燥的發病機制

1.1 抑制唾液分泌 傳統理論認為，唾液腺對放射并不十分敏感，但研究發現腫瘤患者放療第1天即可出現唾液分泌減少，但此時并無細胞死亡或裂解現象發生。Konings等[4]研究認為，乙酰甲膽堿、苯腎上腺素、毛果蕓香堿等受體激動劑預處理可抑制放療早期引起的唾液生成減少，并提出假說認為，射線損傷了腺泡細胞質膜，阻礙M3-AchR、α1-AR、β-AR等受體介導的水分泌信號通路，從而導致在腺泡細胞尚未凋亡的情況下而出現放療早期唾液腺水分泌障礙。水通道蛋白(AQP)是一種疏水的內在膜蛋白，可控制水在細胞的進出，其表達降低可能是放射所致口腔干燥的重要機制，其中AQP5在唾液分泌中的作用最為重要。Han等報道[5]，采用20 Gy劑量照射大鼠7天后頜下腺組織中AQP5表達降低，其在腺泡細胞頂端和側面質膜的分布減少。Takakura等[6]發現，采用15 Gy劑量照射小鼠可導致頜下腺AQP5 mRNA和蛋白表達均顯著降低。腺泡細胞分泌唾液與Cl-、Ca2+、K+、Na+等各種離子的跨膜轉運有關，其中以K+的跨膜轉運最為重要。朱紅華等[7]采用全細胞膜片鉗技術觀察放射后大鼠頜下腺腺泡細胞膜上BK通道和IK1通道電流密度，結果表明照射后15、40天的大鼠頜下腺腺泡細胞膜上BK、IK1通道K+電流密度均顯著低于未經照射的大鼠。

1.2 誘導細胞凋亡 p53介導的細胞凋亡是放療后唾液腺損傷的主要機制之一。Limesand等[8]報道，放射可導致FVB小鼠唾液腺腺泡細胞凋亡，而在myr-Akt1轉基因小鼠(組成性表達活化型Akt1)中細胞凋亡率則顯著降低；進一步研究發現myr-Akt1小鼠中磷酸化p53(Ser18)、總p53蛋白表達均顯著降低，并與Akt1介導的MDM2磷酸化(Ser163)有關，表明Akt/MDM2/p53途徑在放射所致細胞凋亡中的重要作用。該研究團隊[9]進一步采用基因敲除小鼠觀察p53在放射后細胞凋亡中的作用，結果顯示放射可提高p53+/+、p53+/-小鼠促凋亡基因PUMA、Bax表達并促進細胞凋亡，同時減少唾液流量，而在p53-/-小鼠中并未觀察到上述現象。

PKCδ是線粒體依賴細胞凋亡的重要調節因子。Humphries等[10]發現，放射對PKCδ-/-小鼠導致的腮腺細胞凋亡率較野生型小鼠減少60%以上，而通過腺病毒導入PKCδ基因可恢復細胞的凋亡反應性；進一步研究發現PKCδ介導的細胞凋亡效應處于p53的下游和c-Jun激酶活化的上游。Arany等[11]研究證實，在頜下腺原代培養細胞中使用siRNA敲減PKCδ的表達可減少放射導致的細胞凋亡。

1.3 促進細胞衰老 細胞衰老是放療引起口腔干燥的原因之一。Marmary等[12]研究發現，放射導致的唾液腺功能障礙小鼠中唾液腺細胞并未出現凋亡或壞死，但卻呈現出衰老的表現，包括持續DNA損傷應答，表達SA-βgal、p19ARF、DcR2等衰老相關標志物，分泌PAI-1、IL6等衰老相關分泌表型。因此，促進細胞衰老可能是放療導致口腔干燥的發病機制之一。

1.4 引起微血管損傷 Xu等[13]研究報道，小型豬經過放射后腮腺血流量顯著減少，微血管密度降低，細胞凋亡增加。Mizrachi等[14]研究報道，放射可導致牛主動脈內皮細胞凋亡以及神經酰胺生成，而采用15 Gy照射小鼠唾液腺可導致其唾液分泌減少，微血管密度降低，抗氧化劑可減輕上述變化，提示活性氧(ROS)和神經酰胺介導的微血管損傷可能參與了放射導致的口腔干燥。

1.5 引起氧化損傷 Tateishi等[15]研究發現，應用10 Gy射線照射唾液腺泡細胞株NS-SV-AC后，細胞Nox1 mRNA表達上調，ROS含量升高約3倍，細胞凋亡率明顯升高；采用siRNA下調Nox1 mRNA表達并抑制ROS生成可顯著降低細胞凋亡率，表明在放射所致唾液腺損傷過程中Nox/ROS通路具有關鍵作用。

2 放療導致口腔干燥的治療靶點

2.1 M膽堿能受體和腎上腺素能受體激動劑 M膽堿能受體激動劑、腎上腺素能受體激動劑可與其受體結合，減輕射線對唾液腺的損傷。毛果蕓香堿已被批準應用于頭頸部腫瘤患者放療導致的口腔干燥。Yang等[16]發現，放療的同時給予毛果蕓香堿可增加患者非刺激性唾液流量，減輕后續口腔干燥癥狀，但對刺激性唾液流量降低無效。此外，氨甲酰甲膽堿、西維美林、乙酰甲膽堿、苯腎上腺素等藥物也正在開展用于治療放療后口腔干燥的臨床或臨床前研究。

2.2 細胞凋亡相關靶點 抑制放射后唾液腺細胞凋亡可有效改善患者放療后的口腔干燥癥狀。Choi等[17]報道，角質細胞生長因子1(KGF-1)可通過PI3K-Akt-MDM2-p53途徑抑制p53介導的細胞凋亡，從而減輕放射導致的小鼠唾液腺功能障礙；并阻滯細胞周期可抑制放射導致的細胞凋亡，從而改善放射后唾液腺功能。研究表明，胰島素樣生長因子1(IGF-1)可改善照射后小鼠的唾液腺功能障礙[18]。Mitchell等[19]發現，預防性給予IGF-1可減少ΔNP63與p21啟動子的結合，增強p53與p21啟動子的結合，從而升高p21表達，使照射后小鼠唾液腺細胞周期阻滯于G2/M期，發揮凋亡抑制作用。Martin等[20]使用CDK抑制劑Roscovitine同樣將照射后唾液腺細胞周期阻滯于G2/M期，抑制細胞凋亡發生，從而改善唾液腺的唾液生成功能。此外，促進DNA損傷修復也可抑制細胞凋亡的發生。Meyer等[21]研究發現，IGF-1可通過增加照射后唾液腺SirT-1表達和活性而促進DNA修復，該作用可被SirT-1抑制劑所拮抗。Wie等[22]報道，通過酪氨酸激酶抑制劑Dasatinib、Imatinib抑制PKCδ的Tyr64和Tyr155磷酸化可抑制PKCδ核轉運，并減少放射導致的唾液腺細胞凋亡。

2.3 細胞自噬相關靶點 自噬是維持細胞穩態和存活的重要機制。Morgan-Bathke等[23]發現，放射不會引起野生型小鼠唾液腺細胞的自噬反應，但條件性敲除唾液腺腺泡細胞Atg5基因的Atg5f/f; Aqp5-Cre小鼠對放射導致的唾液腺損傷更加敏感。采用IGF-1預處理小鼠可誘導自噬體形成，并抑制唾液分泌，而這一作用在Atg5f/f; Aqp5-Cre小鼠中并未發生，表明自噬對放射后的唾液腺具有保護作用。該研究團隊[24]還證實，使用Rapamycin類似物CCI-779可誘導自噬發生，改善照射后小鼠唾液腺功能，維持腺體穩定。上述研究表明，促進細胞自噬是一個減輕放療導致口腔干燥的一個新方向。

2.4 細胞衰老相關靶點 Marmary等[12]于放射前3.5～4 h在小鼠頜下腺灌注IL-6，結果顯示IL-6可加速DNA損傷修復，減輕細胞衰老，并顯著降低衰老相關基因p21、p19、DcR2、PAI-1等表達，增強唾液生成能力。提示減輕細胞衰老在防治放療導致口腔干燥中的潛在作用。

2.5 其他靶點 Hill等[25]報道，采用EDAR單抗激活EDA/EDAR信號通路可改善放射后受損唾液腺功能，修復唾液腺結構，提示EDA/EDAR信號通路在改善放療后口腔干燥中具有重要作用。Hai等[26]研究發現，放射對Wnt轉基因小鼠唾液腺Wnt/β-catenin途徑并無顯著影響，但瞬時表達Wnt1蛋白可激活Wnt/β-catenin途徑，從而抑制細胞凋亡、保護干細胞、減輕放射導致的唾液腺功能障礙。此外，Alevizos等[27]將AQP1基因通過腺病毒導入人腮腺細胞，結果顯示該方法顯著改善患者涎腺的分泌功能，且未見明顯不良反應。

綜上所述，口腔干燥是頭頸部腫瘤放療后常見的不良反應，嚴重影響患者的生活質量。但目前臨床有效治療手段較為欠缺，進一步深入系統開展對放療導致口腔干燥的發病機制和藥物靶點研究，對于開發確有療效的針對性藥物和療法、改善腫瘤患者生活質量、促進腫瘤患者身心康復均具有重要作用。

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