涎腺放射性損傷機(jī)制及其防治的研究進(jìn)展

李秀秀 綜述，向 彬 審校

(1.大連大學(xué)醫(yī)學(xué)院 醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)系，遼寧 大連 116622；2.大連大學(xué)醫(yī)學(xué)院 口腔醫(yī)學(xué)系，遼寧 大連 116622)

放射治療是治療頭頸部惡性腫瘤的綜合治療方法之一，但涎腺與頭頸部惡性腫瘤的相對(duì)位置及其對(duì)放射線的高度敏感性，使惡性腫瘤細(xì)胞被殺傷的同時(shí)，鄰近涎腺組織也受到損傷，引起放射性涎腺炎的發(fā)生，涎液分泌減少，導(dǎo)致病人口腔黏膜及牙齒等組織器官發(fā)生系列并發(fā)癥，影響咀嚼、吞咽和語(yǔ)言等各項(xiàng)功能，嚴(yán)重影響病人生活質(zhì)量。因此，對(duì)涎腺放射損傷的機(jī)制及其防治措施的研究一直是國(guó)內(nèi)外學(xué)者關(guān)注的熱點(diǎn)。

1 涎腺放射損傷的臨床及功能改變

涎腺是人體對(duì)放射線極其敏感的器官之一，同一涎腺因其細(xì)胞結(jié)構(gòu)不同對(duì)放射線的敏感性也不同。漿液性腺泡細(xì)胞對(duì)放射線較為敏感，粘液性腺泡細(xì)胞次之，導(dǎo)管細(xì)胞對(duì)放射線相對(duì)有一定的抵抗能力[1]。在放射線照射后1～10 d，涎腺呈急性炎癥過程，主要表現(xiàn)為腺體的急性腫脹，唾液分泌量可減少至正常狀態(tài)下的50%～60%，唾液淀粉酶和pH值也顯著降低，SIgA分泌增多，Na+濃度減小，K+濃度變化不明顯[2-3]。在放射線照射后14 d至數(shù)年間，涎腺呈持續(xù)慢性炎癥過程，損傷的腺體腫大、疼痛，涎液流量持續(xù)減少，粘稠度增加。涎液中蛋白質(zhì)分泌異常，淀粉酶分泌量及活性持續(xù)降低，SIgA分泌減少，K+和Na+濃度增加[3-4]。該期間相繼出現(xiàn)口腔黏膜干燥、充血、水腫、潰瘍等口腔黏膜炎癥征狀，味覺功能減低，吞咽困難，易發(fā)齲齒和牙周炎等[5]。文獻(xiàn)表明涎腺損傷和功能恢復(fù)程度與放射劑量相關(guān)，若放射劑量<25 Gy，涎腺功能可在1～2年內(nèi)有部分恢復(fù)；放射劑量>30 Gy，多數(shù)患者的涎腺功能永久性低下[1]。

2 放射性涎腺損傷的組織病理學(xué)特點(diǎn)

涎腺放射損傷后早期，腺泡細(xì)胞發(fā)生變性和萎縮，出現(xiàn)細(xì)胞水腫、細(xì)胞空泡化、線粒體內(nèi)顆粒聚集及核固縮等現(xiàn)象。相對(duì)而言，漿液性腺泡細(xì)胞病變較重，粘液性腺泡細(xì)胞和肌上皮細(xì)胞病變較輕。涎腺放射損傷后期，部分腺泡細(xì)胞萎縮、消失，導(dǎo)管擴(kuò)張，導(dǎo)管細(xì)胞出現(xiàn)杯狀細(xì)胞或鱗狀細(xì)胞化生，間質(zhì)纖維化，單核細(xì)胞及淋巴細(xì)胞浸潤(rùn)，脂肪組織增生等[5-6]。

3 放射性涎腺損傷的分子機(jī)制

3.1 早期放射性涎腺損傷的分子機(jī)制

涎腺尤其是腮腺對(duì)放射線極其敏感，漿液性腺泡細(xì)胞的凋亡是早期涎腺損傷的主要機(jī)制之一。Limesand等[7]的研究證明，5 Gy放射線照射小鼠涎腺，可誘導(dǎo)p53轉(zhuǎn)錄活化及腺泡細(xì)胞凋亡；在過表達(dá)抗凋亡激酶Akt(myr-Akt1)的轉(zhuǎn)基因小鼠中，因p53活性低，腺泡細(xì)胞凋亡也受到抑制；P53蛋白質(zhì)水平的負(fù)調(diào)控是通過MDM2(murine double minute clone 2, MDM2)的活化介導(dǎo)的：MDM2與p53結(jié)合，使之成為蛋白水解酶降解的分子靶點(diǎn)。靜脈注射胰島素樣生長(zhǎng)因子的小鼠腮腺內(nèi)源性Akt的表達(dá)增加，而腺泡細(xì)胞凋亡顯著減少[8]。Avila等[9]的研究也有力支持了p53在放射誘導(dǎo)的腺泡細(xì)胞凋亡過程中的重要作用。DNA在放射損傷后，誘導(dǎo)P53蛋白積聚及基因轉(zhuǎn)錄激活，引起細(xì)胞周期停滯，使p53正向凋亡調(diào)節(jié)因子 (p53 upregulated modulator of apoptosis, PUMA)和Bax表達(dá)增加。在PUMA與Bax共同作用下，誘導(dǎo)腺泡細(xì)胞凋亡。在敲除p53基因的小鼠腮腺中，放射線照射后1～4 d，未檢測(cè)到腺泡細(xì)胞凋亡；并且在放射線照射后3～30 d時(shí)間內(nèi)，涎液流量無(wú)明顯減少[9]。Limesand和Avila等學(xué)者的研究都一致指出，抑制p53信號(hào)分子通路，在使涎腺腺泡細(xì)胞凋亡減少的同時(shí)，腺體的分泌功能亦得到有效保護(hù)。

放射線照射后，涎腺腺泡細(xì)胞內(nèi)水分經(jīng)激發(fā)和電離，產(chǎn)生活性氧(reactive oxygen species, ROS)等大量自由基，使腺泡內(nèi)分泌顆粒破裂，釋放蛋白水解酶，造成腺泡細(xì)胞膜損傷，細(xì)胞自溶死亡[10]。同時(shí)，放射線照射后，涎腺腺泡細(xì)胞內(nèi)還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶(NADPH oxidase, Nox)也可誘導(dǎo)ROS生成[11]。10 Gy γ-射線照射放射敏感的腺泡細(xì)胞系(NS-SV-AC)后，細(xì)胞內(nèi)Nox1 mRNA表達(dá)水平顯著增高，并且ROS水平表達(dá)增加至照射前的3倍；而轉(zhuǎn)染Nox1-siRNA 的NS-SV-AC細(xì)胞內(nèi)ROS水平的增加受到抑制，Nox1 mRNA表達(dá)水平明顯降低，腺泡細(xì)胞凋亡顯著減少[11]。上述結(jié)果表明，Nox1在放射誘導(dǎo)的腺泡細(xì)胞ROS生成及ROS相關(guān)的涎腺細(xì)胞損傷中起重要作用，Nox1基因?qū)⒊蔀楸Ｗo(hù)涎腺功能免受放射損傷的靶點(diǎn)。

眾所周知，涎液的水樣分泌是受α1-腎上腺素受體(α1-adrenoceptor, α1-AR)和毒蕈堿-膽堿受體(muscarinic-cholinergic receptor, mAChR)信號(hào)分子通路共同介導(dǎo)的。放射線照射前，聯(lián)合應(yīng)用苯腎上腺素(α1-AR激動(dòng)劑)和氨基甲膽堿(M3AChR激動(dòng)劑)，可減少早期和后期大鼠腮腺損傷，其相關(guān)機(jī)制可能與PLC/PIP2第二信使通路有關(guān)[12]。AQP1及AQP5是涎腺細(xì)胞膜上重要的水通道蛋白，介導(dǎo)涎液中水的主動(dòng)運(yùn)輸。放射線照射后，在小型豬和大鼠中，AQP1及AQP5的蛋白質(zhì)表達(dá)均顯著降低[13-14]。經(jīng)導(dǎo)管將人AQP1基因轉(zhuǎn)染至小型豬腮腺，發(fā)現(xiàn)可明顯促進(jìn)放射損傷后的尚有功能的導(dǎo)管細(xì)胞分泌涎液[13]。還有學(xué)者將小鼠熱休克蛋白(heat shock protein, HSP)基因(如HSP25、HSP70i)轉(zhuǎn)染至大鼠頜下腺，也可抑制放射損傷后AQP5表達(dá)下降，促進(jìn)涎液分泌[15]。所以，α1-AR和 mAChR信號(hào)通路中蛋白質(zhì)分子及水通道蛋白亦可能在調(diào)控放射損傷后涎腺的功能恢復(fù)中起重要作用。

3.2 后期放射性涎腺損傷的分子機(jī)制

涎腺間質(zhì)纖維化是放射損傷后期涎腺功能低下的主要機(jī)制之一。研究表明，腱糖蛋白-C(tenascin-C, TN-C)及胞外基質(zhì)蛋白(層粘連蛋白、纖維粘連蛋白、膠原蛋白III及IV)是放射損傷后涎腺組織纖維化的分子標(biāo)志[16-17]。正常大鼠頜下腺腺泡細(xì)胞與肌上皮細(xì)胞中有少量TN-C表達(dá)；而放射線照射后，腺泡細(xì)胞與肌上皮細(xì)胞中TN-C表達(dá)顯著增加；且肌上皮細(xì)胞中TN-C表達(dá)增加可持續(xù)至放射線照射后6個(gè)月[16]。提示TN-C參與頜下腺腺泡細(xì)胞和肌上皮細(xì)胞的晚期損傷。正常大鼠頜下腺腺泡、閏管、顆粒曲管與紋狀管均有少量胞外基質(zhì)蛋白表達(dá)；放射線照射后，胞外基質(zhì)蛋白表達(dá)均明顯增多，且與照射劑量呈正相關(guān)，并主要分布在腺體內(nèi)的神經(jīng)組織及內(nèi)皮細(xì)胞下的血管壁等間質(zhì)中[17]。上述研究表明TN-C和胞外基質(zhì)蛋白參與放射損傷后涎腺組織間質(zhì)纖維化。

放射線照射導(dǎo)致腺體血管內(nèi)皮細(xì)胞改變亦是涎腺損傷的機(jī)制之一。研究表明，放射線照射后，小型豬腮腺血液流速與微血管密度顯著降低，并始終低于正常水平[18]。經(jīng)小鼠頜下腺導(dǎo)管逆行注入血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子基因，可使放射線照射后頜下腺微血管密度顯著增加[19]。相同的方法給予小鼠頜下腺轉(zhuǎn)染人角化細(xì)胞生長(zhǎng)因子基因，可使放射損傷后腺體內(nèi)皮細(xì)胞數(shù)量顯著增多，促進(jìn)腺體血管生成[20]。因此，從蛋白質(zhì)和基因水平尋找分子靶點(diǎn)，改善放射損傷后腺體血管內(nèi)皮細(xì)胞的狀態(tài)，亦可能成為促進(jìn)放射損傷后腺體功能修復(fù)的有效手段。

放射線照射導(dǎo)致涎腺干細(xì)胞和祖細(xì)胞死亡是近年發(fā)現(xiàn)的放射損傷后期涎腺損傷的機(jī)制之一。干細(xì)胞和祖細(xì)胞死亡，腺體細(xì)胞的更新能力下降[21]。Lombaert等[22]給予小鼠15 Gy放射線照射，照射后30 d通過靜脈注射將培養(yǎng)的干細(xì)胞移植到涎腺。移植后90 d，腺體內(nèi)導(dǎo)管細(xì)胞和腺泡細(xì)胞數(shù)量顯著增加，涎液流量也明顯增加，證明培養(yǎng)的干細(xì)胞能夠修復(fù)放射損傷的腺體。另有研究發(fā)現(xiàn)，骨髓源細(xì)胞(bone marrow-derived cells, BMDC)可刺激涎腺干細(xì)胞、腺泡細(xì)胞和導(dǎo)管細(xì)胞增生[23]。給小鼠靜脈注射顆粒細(xì)胞克隆刺激因子、FMS-樣絡(luò)氨酸激酶及干細(xì)胞因子，8周后對(duì)小鼠進(jìn)行15 Gy放射線照射。照射后30 d，小鼠頜下腺內(nèi)BMDC顯著增多，腺泡細(xì)胞數(shù)和涎液分泌量明顯增加[24]。Tran等[25]應(yīng)用組織工程技術(shù)培養(yǎng)恒河猴腮腺細(xì)胞，使之發(fā)育為涎腺并移植到受者口腔。因此，通過移植涎腺干細(xì)胞，刺激干細(xì)胞增殖，以及應(yīng)用組織工程技術(shù)，將有望成為修復(fù)放射損傷后期腺體功能的有效措施。

4 放射性涎腺損傷的防治

4.1 放射治療手段的改進(jìn)

放射性涎腺損傷的程度與放射劑量有關(guān)，放射劑量越大，涎腺損傷越嚴(yán)重。近年來(lái)臨床多應(yīng)用適形放療、調(diào)強(qiáng)放療、三維策劃放療和加速分割放療等技術(shù)提高治療增益比，最大限度地將放射劑量集中到靶區(qū)，縮小照射野和照射野內(nèi)涎腺的體積，減輕涎腺放射性損傷[26]。但是，由于涎腺對(duì)放射線極其敏感，改進(jìn)的放射治療技術(shù)仍不可避免地造成涎腺損傷[3]。

4.2 促涎劑的應(yīng)用

放射性涎腺損傷的患者常出現(xiàn)口腔干燥癥狀。輕度口干患者，通過口服膽堿能受體激動(dòng)劑(如毛果蕓香堿、環(huán)戊硫酮、氨基甲膽堿及西維美林等)，刺激涎腺尚有功能的腺泡細(xì)胞分泌唾液，以改善放射性口干[27-28]。但膽堿能受體激動(dòng)劑半衰期較短，特異性低，常引起尿頻、多汗、輕度腹脹、腹痛、惡心和食欲不振等不良反應(yīng)，因此不能長(zhǎng)久用于放射性口干的治療[29]。

4.3 細(xì)胞保護(hù)劑的應(yīng)用

文獻(xiàn)報(bào)道一些細(xì)胞保護(hù)劑可減輕涎腺細(xì)胞的放射性損傷。雖然氨磷汀為美國(guó)FDA認(rèn)證的預(yù)防放射性口干的藥物[30]，能減輕自由基對(duì)組織細(xì)胞的損傷，改善頭頸部惡性腫瘤患者放療后早期和晚期的口干癥狀。然而，靜脈注射氨磷汀常引起低血壓、嘔吐、頭暈乏力和過敏等不適，且其價(jià)格昂貴，不能廣泛用于臨床[31]。尚有其它細(xì)胞保護(hù)劑的研究處于實(shí)驗(yàn)室研究階段：組胺可保護(hù)放射后大鼠頜下腺細(xì)胞的分泌顆粒，抑制導(dǎo)管及腺泡細(xì)胞溶解死亡，維持涎液分泌[32]；磷脂化過氧化物歧化酶和亞硒酸鈉可減輕小鼠涎腺及大鼠腮腺線粒體的過氧化損傷，發(fā)揮保護(hù)腺泡細(xì)胞的作用[33-34]；奧曲肽可與大鼠腮腺上的生長(zhǎng)抑素受體結(jié)合，使腮腺處于低代謝狀態(tài)，避免細(xì)胞的過氧化損傷[35]。

4.4 自體頜下腺移植

為減輕放射治療對(duì)涎腺的損傷，張曄等[36]將3例頭頸部惡性腫瘤患者頜下腺在放療前轉(zhuǎn)位到頦下間隙，放療時(shí)屏蔽轉(zhuǎn)位的頜下腺。轉(zhuǎn)位術(shù)前后及放療后分別檢測(cè)頜下腺涎液流量，經(jīng)涎液流量分析表明3例轉(zhuǎn)位的頜下腺均成活。其中2例放療患者在隨訪的20個(gè)月內(nèi)，轉(zhuǎn)位的頜下腺保存一定的分泌功能，患者無(wú)主觀口干癥狀。

5 展 望

放射線照射造成涎腺結(jié)構(gòu)和功能的改變，是涎腺損傷的主要原因。目前，臨床主要通過改進(jìn)的放射治療技術(shù)、自體頜下腺移植及促涎劑的應(yīng)用，減輕放射性涎腺損傷。由于腺體自身修復(fù)能力低下，不能從根本上解決放射性涎腺損傷。深入探索放射治療后促進(jìn)涎腺腺體修復(fù)的方法和分子新機(jī)制，對(duì)于從蛋白質(zhì)和基因水平防治放射性涎腺炎的進(jìn)行性發(fā)展，以及研發(fā)有效的基因治療手段，均具有重大意義。

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