肺癌患者放射性肺損傷相關危險因素的研究進展*

涂莉佳，鄭泰浩，廖榮鑫，譚本旭，張曉月 綜述，楊鎮洲 審校

(重慶醫科大學附屬第二醫院腫瘤中心 400010)

肺癌是常見的惡性腫瘤之一，其病死率居全球惡性腫瘤首位。放療是肺癌廣泛應用的治療方式之一，可提高腫瘤的局部控制率。但由于照射野內正常肺組織受到照射，會引起放射性肺損傷(radiation-induced lung injury,RILI)的發生。RILI包括急性期的放射性肺炎和晚期的放射性肺纖維化。據報道，接受胸部放療后5%～20%的患者會發生RILI[1]。RILI的存在制約了放療療效，因此，預測并減少RILI的發生對肺癌放療具有重要意義。研究表明，吸煙、腫瘤位置、基礎疾病、治療模式、輻射劑量等因素是RILI發生的危險因素[2]。本文總結了近年來廣泛研究的一些危險因素，以期幫助醫務工作者為患者選擇并制訂合理的治療計劃及對患者治療進行有效管理。

1 臨床因素

1.1 年齡

年齡是RILI發生的危險因素之一。1項前瞻性多中心研究顯示[3]，>60歲的肺癌患者對放療的耐受性較差；新近研究[4]亦證實上述發現。主要原因可能為老年患者合并癥較多，且隨著年齡增長，患者肺修復放射性損傷的能力較差。

1.2 吸煙史

有報道顯示吸煙史與肺癌患者RILI的發生風險降低相關[5]。可能原因在于，一方面吸煙導致肺受損，使肺纖維化或形成無功能的空隙，從而對輻射不敏感；另一方面煙草可能會誘導免疫抑制。然而，這些發現絕不應視為鼓勵患者吸煙的理由，因為吸煙者的肺儲備往往有限，即使肺功能輕度下降，發生呼吸衰竭的風險也更大。

1.3 腫瘤部位

據報道，肺癌的位置與RILI發生風險有關。1項大型meta分析表明[6]，中葉或下葉腫瘤的肺癌者發生RILI風險較高(P=0.002)，提示肺部不同區域對放射敏感性具有差異。可能原因在于，肺下部氧合更好，使該區域放射敏感性增加；此外，肺下部活動度更大，放療期間腫瘤運動增加，使得正常肺組織的受照面積增大。因此，當放療靶區中包括肺的下半部分時應謹慎處理。

1.4 基礎疾病

既往肺部疾病，如慢性阻塞性肺疾病或間質性肺疾病，會加劇肺部結締組織的炎癥和破壞，從而增加肺癌患者放療后發生RILI的風險[5]。1項前瞻性研究證實，肺氣腫是RILI發生的獨立危險因素(P<0.05)[7]；且肺氣腫越嚴重，RILI發生率越高。但其他研究人員并未發現這種聯系[8]。最新研究表明，既往有間質性肺疾病的肺癌患者放療后發生RILI的風險更高[9]。即使是亞臨床的間質性肺疾病，也與嚴重的RILI相關。總之，針對這類患有基礎肺疾病的患者可能需要應用比正常劑量更嚴格的劑量限制。

2 治療模式

2.1 劑量學參數

RILI的發生率與肺內的輻射劑量分布有關。肺平均劑量(mean lung dose,MLD)和V20是臨床常用的劑量學危險因素。研究表明，照射劑量、MLD、V20和基線中性粒細胞/淋巴細胞百分比(neutrophil to lymphocyte ratio,NLR)值與大于或等于3級RILI的發生率顯著相關[10]，且為RILI發生的獨立預測因素，進一步基于相關危險因素建立RILI的預測模型表明，MLD、V20和NLR聯合的預測作用優于單獨使用這3個變量中的任何1個。對于基線NLR水平較高的患者來說，限制MLD和V20的量是有意義的：當MLD和V20低于閾值時，NLR水平高的患者大于或等于3級RILI的發生率可由63.3%降至8.7%。綜上所述，劑量與RILI的發生相關，MLD、V20和NLR的聯合診斷可能為RILI的預測提供更準確的模型。

2.2 放療聯合靶向治療

表皮生長因子受體酪氨酸激酶抑制劑(Epidermal growth factor receptor-tyrosine kinase inhibitors,EGFR-TKIs) 是EGFR突變的非小細胞肺癌(nonsmall-cell lung cancer,NSCLC)患者的一線治療藥物。同時，EGFR-TKIs可增強放療敏感性[11]。因此，多學科國際實踐指南(NCCN,IASLC)推薦立體定向放療(stereotactic body radiotherapy,SBRT)聯合EGFR-TKIs以提高晚期EGFR突變的NSCLC患者療效。然而，放療的肺毒性是臨床面臨的1個重要問題，EGFR-TKIs與放療的聯合治療可能會增加RILI的發生率。1項大型meta分析顯示，與化療或安慰劑組比較EGFR-TKIs單藥治療即可增加肺炎的發病率[12]。TANG等[13]亦通過1項前瞻性臨床試驗證實，與單純放療比較，放療聯合EGFR-TKIs治療更容易發生RILI。未來的研究需要更多的患者和更長的隨訪期來驗證這一發現。

對于不可手術切除的局部晚期NSCLC患者，同步放化療后再行度伐利尤單抗鞏固治療是目前的標準治療方案。然而，對于同步放化療階段，先前研究表明，缺氧的腫瘤微環境不僅有助于腫瘤細胞對放化療的抵抗，而且會促進轉移。因此，迫切需要通過改善缺氧微環境來增強放化療敏感性的新療法。臨床前期研究表明，內皮抑素能夠使腫瘤血管系統正常化，緩解缺氧并增加腫瘤對放療的敏感性。因此，同步放化療聯合內皮抑素治療局部晚期NSCLC或可提高療效，但其安全性是臨床醫生需要關注的問題。近期1項meta分析[14]顯示，內皮抑素聯合放療或同步放化療治療局部晚期NSCLC療效確切，且不良反應較小。對于可耐受同步放化療但不能耐受免疫治療的患者，在同步放化療的基礎上加用內皮抑素或可成為1種更有效的治療策略。

2.3 放療聯合免疫治療

程序性細胞死亡蛋白-1(programmed cell death protein-1,PD-1)/程序性細胞死亡配體-1(programmed cell death ligand-1,PD-L1)抑制劑與放療的結合越來越多地用于NSCLC的治療。多項臨床研究顯示，放療聯合免疫治療可為晚期NSCLC患者帶來臨床獲益[15-16]。然而，由于2種治療方式均可獨立導致肺炎的發生，因此這種聯合治療的安全性和有效性受到廣泛關注。1項回顧性研究顯示[17]，立體定向體部放射治療(SBRT)聯合免疫治療組較單純SBRT組，發生3級肺炎的風險更高(P=0.03)，但2組發生任何級別肺炎的風險差異無統計學意義(P=0.75)。SHAVERDIAN等[16]研究表明，接受派姆單抗(pembrolizumab)治療的患者中，對比非放療組，有胸部放療史的患者肺損傷發生率明顯增加(13%vs.1%,P=0.046)。但2組大于或等于3級肺炎的發生率相似(每組各1例患者)。近期1項meta分析進一步證實[18]，PD-1/PD-L1抑制劑聯合放療未增加大于或等于3級肺炎的發生風險。綜上所述，放療聯合免疫治療未顯著增加肺炎發生率，其肺毒性處于可耐受范圍內。同時，放療后PD-1/PD-L1抑制劑的給藥順序和精準放療技術或可為接受這種聯合治療的患者提供更大的益處。

3 遺傳因素

RILI的發生具有明顯的個體差異，提示遺傳因素可能通過影響個體的放射敏感性從而影響RILI的發生。單核苷酸多態性(single nucleotide polymorphism,SNP)，即在基因組水平上由單個核苷酸的變異引起的DNA序列的多態性。目前對SNP與RILI的研究已有相關報道，這些特定基因的SNP或可成為RILI的重要預測因素，從而指導制訂個體化放療方案以降低RILI的發生率。

3.1 共濟失調毛細血管擴張突變(ataxia telangiectasia mutated,ATM)基因

ATM基因是同源重組修復通路的調控因子，在DNA雙鏈斷裂的檢測和修復、控制細胞周期檢查點和細胞凋亡等方面發揮重要作用。體內和體外研究均表明ATM基因SNP與放療敏感性相關。XIONG等[19]對362例NSCLC患者ATM基因進行基因分型發現，攜帶ATM rs189037 GG/AG或rs228590 TT/CT基因型或rs189037G/rs228590T/rs1801516G (G-T-G)單倍型的非西班牙裔白人患者患嚴重RILI(≥3級)的風險較未攜帶以上基因型的低(rs189037：GG/AGvs.AA，P=0.009；rs228590：TT/CTvs.CC，P=0.036；單倍型：G-T-Gvs.A-C-G，P=0.002)。YAN等[20]通過meta分析證實ATM rs189037G>A多態性與RILI的發生風險增加顯著相關。這些研究提示ATM基因多態性可作為預測RILI易感性的生物標志物。

3.2 多功能DNA修復酶1(multifunctional DNA repair enzyme 1,APEX1)

APEX1是堿基切除修復途徑的關鍵基因，可在DNA損傷早期檢測并切割嘌呤/嘧啶(AP) 位點，并通過調節核因子-κB(NF-κB)在炎性反應中發揮作用。本課題組前期研究表明[21]金雀異黃素可通過減少APEX1表達降低NF-κB活性，進而減輕小鼠急性RILI的發生。APEX1基因SNP也與RILI相關。LI等[22]研究表明，APEX1 rs1130409的GT基因型在RILI組明顯高于非RILI組(P=0.025)。攜帶G等位基因的肺癌患者發生大于或等于3級的RILI的風險是攜帶野生TT基因型患者的5.83倍(P=0.024)。這些研究支持APEX1基因在預測RILI中的作用。

3.3 轉化生長因子β1 (transforming growth factor β1,TGF-β1)

TGF-β1 是1種被廣泛研究的細胞因子，介導細胞生長、分化、遷移、趨化和凋亡等細胞過程。近年來，TGF-β1基因SNP被認為不僅與放療敏感性有關，而且還是RILI易感性的標志物，但結論不盡相同。SHEN等[23]綜合各人群研究數據的meta分析結果表明，TGF-β1 rs1982073 SNP與RILI風險相關，而rs1800471 SNP與RILI易感性無關。未來需要更多的前瞻性試驗來驗證這一結果。

3.4 血管內皮生長因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)

放療在腫瘤組織及正常組織中均可以發揮抗血管生成和誘導血管內皮細胞凋亡的作用。因此，放療與抗血管生成藥物聯合應用很可能會增強腫瘤及其周圍正常組織的放射敏感性，導致放療相關毒性增加。YIN等[24]對VEGF基因的SNP進行分析發現，在195例NSCLC患者中，rs2010963 (G>C) CC和rs3025039 (C>T) TT基因型與RILI的發生風險相關。隨后，TUCKER等[25]得出了相同的結論。因此，VEGF基因的SNP可作為預測放射性肺炎的生物標志。

3.5 肺表面活性蛋白D(surfactant protein D,SP-D)

SP-D是1種肺表面活性物質，具有降低肺泡表面張力、調節表面活性物質的合成與分泌，以及參與肺免疫防御等作用。相關研究表明SP-D基因多態性與肺損傷相關，如哮喘、間質性肺炎、肺癌[26]。本課題組研究證實SP-D基因的3個SNP(rs1998374 T、rs2255326 A和rs911887 C)與大于或等于2級RILI的發生風險增加顯著相關[27]；與攜帶最常見單倍型C-G-T的肺癌患者相比，攜帶單倍型T-A-C(rs1998374-rs2255326-rs911887)的患者發生大于或等于2級RILI及大于或等于3級RILI的風險均顯著增加。該研究首次證實SP-D基因的SNP與RILI之間存在相關性，提示SP-D基因的SNP或可作為預測肺癌患者發生RILI的遺傳生物標志物。

除上述基因外，近年來的研究表明，同源結構域相互作用蛋白激酶2 (homeodomain-interacting protein kinase 2,HIPK2)[28]rs2030712 CC基因型與大于或等于2級RILI的發生率增加密切相關；攜帶自噬相關基因ATG16L2[29]rs10898880 CC基因型具有發生重度RILI的風險；谷胱甘肽S-轉移酶GSTP1[30]Ile/Val和Val/Val基因型與Ile/Ile基因型比較，發生大于或等于2級RILI的風險顯著增高。以上研究表明一些特定基因的SNP與RILI易感性相關。

4 功能肺

研究表明，基于計算機斷層掃描(computed tomography,CT)的V20、V30和MLD等解剖劑量參數是RILI的重要影響因素。然而，這些參數的預測效果是有限的，因為它們將肺作為一個同質器官對待，并沒有考慮區域性的功能差異[31]。事實上，由于腫瘤或其他肺部疾病的存在，肺功能是不均勻的，對功能相對較高的肺進行照射會比功能相對較低的肺產生更嚴重的肺損傷。因此，迫切需要研究出更有效、更準確地基于功能學的劑量參數對RILI進行預測并指導放療。WANG等[32]發現，功能性指標是基線肺功能差的患者發生RILI的更好預測因素。XIAO等[33]通過1項納入113例Ⅰ～Ⅲ期NSCLC患者的前瞻性研究表明，發生大于或等于2級RILI的患者在放療中期的加權劑量功能直方圖(dose-function histogram,DFH)參數有明顯升高。且基于Q-SPECT的放療中期DFH參數，比傳統的解剖學參數更能預測這些患者RILI的發生。但這種差異未達到統計學意義，可能是由于病例數有限的原因。因此，建立以功能肺為基礎的RILI分子診斷指標，可指導臨床減少對高功能肺的放療劑量，同時確保目標靶區的充分覆蓋。功能肺的進一步研究有望使個體化放療成為可能。

5 預測模型

RILI的預測模型有助于早期識別高危人群，進行積極干預，從而降低RILI的發生率。臨床上，建議用于預測RILI風險的因素包括劑量學參數、年齡、化療方案、細胞因子(如TGF-β1)等，但單一因素預測準確度較低。目前相關研究建議結合多種臨床和劑量學參數建立模型，如LKB模型及其改進版本[25,34]、TFS5參數[35]和QUANTEC模型[36]。上述模型的建立提高了RILI的預測敏感度。近期DU等[37]的1項前瞻性研究創新性地綜合大量遺傳變異建立預測模型，或可為未來預測模型的進一步發展提供新的思路。研究發現39個預測發生大于或等于2級RILI風險的有效SNP，并進一步測定它們的協同效應系數。該系數值能成功區分大于或等于2級RILI人群，其靈敏度為92.0%，特異度為100%。該研究提示綜合多種遺傳變異的模型或算法比單一的生物標志物更能有效地進行風險評估，或許是未來的發展方向。

6 小結與展望

RILI是肺癌放射治療中常見的不良反應，可導致放療劑量限制及患者生活質量下降。現代精準放療技術可能會減少正常組織對輻射的暴露，但許多患者仍會產生不良反應。相關研究表明，年齡、中下肺腫瘤、既往肺部疾病、劑量、聯合治療、遺傳因素等均為RILI的危險因素。近期研究指出，對比傳統的解剖學參數，避免照射功能肺可預防RILI發生。目前許多學者已建立針對RILI的風險預測模型，但大多數未納入遺傳因素及功能肺指標。因此，未來研究方向應致力于綜合考慮多種危險因素并進一步增加病例數，從而建立1種普適性、精確度高的預測模型。根據模型預測結果，可制訂個體化放療方案并在不同人群中進行驗證，實現在放療前準確評估RILI的發生風險，進而有效防治RILI的發生。