肺表面活性物質(zhì)相關(guān)蛋白A、D與放射性肺損傷關(guān)系的研究進(jìn)展

蔣 健(綜述)，王仁生(審校)

(廣西醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院放療科，南寧 530021)

肺是胸部腫瘤放射治療時的主要劑量限制器官，當(dāng)放射劑量超過其發(fā)生生物效應(yīng)的閾值時即可發(fā)生放射性肺損傷[1]。放射性肺損傷是胸部惡性腫瘤放射治療后的常見并發(fā)癥，最多見于肺癌、乳腺癌及食管癌，發(fā)病率為16.7%～50.3%[2]，情況危急者，可引起嚴(yán)重的呼吸衰竭甚至死亡，應(yīng)引起高度的臨床重視。

放射性肺損傷分為兩個連續(xù)的過程，即急性期的放射性肺炎(radiation pneumonitis,RP)和慢性期的肺纖維化，兩個階段之間并無明顯的界限[3]。在臨床上，急性期的RP通常發(fā)生在放射治療后的1～3個月，晚期肺損傷主要表現(xiàn)為纖維化，多發(fā)生在照射后6個月左右。如何對放射性肺損傷進(jìn)行早期診斷一直是國內(nèi)外學(xué)者們關(guān)注的問題，隨著從分子生物學(xué)角度解釋肺損傷發(fā)生機制理論的逐漸成熟，肺表面活性物質(zhì)相關(guān)蛋白(pulmonary surfactant-associated protein,SP)與放射性肺損傷的相關(guān)性日益得到重視，且已取得了一定進(jìn)展。

1 放射性肺損傷的機制及早期炎性介質(zhì)

早在20世紀(jì)50年代，學(xué)者們就開始對放射性肺損傷的發(fā)病機制進(jìn)行研究，但多集中在靶細(xì)胞損傷的階段。隨著研究的不斷深入以及大量動物實驗的進(jìn)行，學(xué)者們發(fā)現(xiàn)放射性肺損傷不僅僅是單一靶細(xì)胞損傷的結(jié)果，而是由多種細(xì)胞參與及其相互作用的級聯(lián)反應(yīng)過程[4]。目前較推崇的細(xì)胞因子學(xué)說認(rèn)為肺泡巨噬細(xì)胞和成纖維細(xì)胞是肺的效應(yīng)細(xì)胞，照射后肺泡巨噬細(xì)胞會產(chǎn)生白細(xì)胞介素1(interleukin 1,IL-1)、IL-6、腫瘤壞死因子α等炎性細(xì)胞因子，吸引并活化淋巴細(xì)胞等炎性細(xì)胞，產(chǎn)生轉(zhuǎn)化生長因子β1等介質(zhì)，通過一系列的自分泌和旁分泌過程刺激成纖維細(xì)胞增殖，最終導(dǎo)致肺纖維化的形成。其中IL-1是RP的啟動因子之一，而轉(zhuǎn)化生長因子β1則是一種重要的纖維化形成因子[5]。另外，自由基的產(chǎn)生也與放射性肺損傷的發(fā)生密切相關(guān)。放射治療后，肺吞噬細(xì)胞受炎性分泌物刺激產(chǎn)生過量自由基，導(dǎo)致肺組織脂質(zhì)過氧化損傷并刺激成纖維細(xì)胞增殖[6-7]。目前，與RP有關(guān)的早期炎性介質(zhì)主要有轉(zhuǎn)化生長因子β1、腫瘤壞死因子α、IL-1、IL-6、細(xì)胞間黏附分子1等，均可由肺泡細(xì)胞、纖維細(xì)胞及巨噬細(xì)胞產(chǎn)生和分泌。

肺泡Ⅱ型上皮細(xì)胞是放射性肺損傷重要靶細(xì)胞之一，也是對放射線最敏感的細(xì)胞之一，它在放射后最早出現(xiàn)形態(tài)學(xué)變化[8]。肺泡Ⅱ型上皮細(xì)胞分泌的肺表面活性物質(zhì)可表達(dá)SP。近年來，許多學(xué)者將放射性肺損傷的發(fā)病機制的研究轉(zhuǎn)向SP，認(rèn)為它是放射性肺損傷的早期標(biāo)志，因此隨著SP的深入研究，它將在預(yù)測早期放射性肺損傷的過程中發(fā)揮重要作用。

2 SP-A、SP-D的生物學(xué)作用及防護(hù)機制

肺表面活性物質(zhì)是由肺泡Ⅱ型上皮細(xì)胞分泌的一種復(fù)雜的脂蛋白,其中90%以上是以二棕櫚酰卵磷脂和磷脂酰甘油為主的磷脂部分，10%是與脂質(zhì)特異結(jié)合的蛋白質(zhì)即SP，它們分布于肺泡液體分子層表面,維持著大小肺泡容量的相對穩(wěn)定。SP又分為疏水性蛋白和親水性蛋白，前者包括SP-B、SP-C；后者包括SP-A、SP-D[9]。而最具臨床意義的為SP-A和SP-D，其中SP-A占SP總量的50%～70%，是最先發(fā)現(xiàn)且強烈表達(dá)、信號最豐富的蛋白[10]。SP-A和SP-D同屬C型凝集素超家族中的膠原凝集素家族成員[11]，SP-A大分子是由六個三聯(lián)螺旋亞單位組成的十八聚復(fù)合物，形成“郁金香束”結(jié)構(gòu)；而SP-D則是由4個三聚體亞單位組成的十二聚體大分子復(fù)合物，以“十字架形”結(jié)構(gòu)排列。研究表明，SP-A、SP-D具有多種生物學(xué)效應(yīng)，其含量的減少與肺部疾病密切相關(guān)[12-13]。有學(xué)者認(rèn)為當(dāng)肺受到放射性損傷時，SP-A可通過調(diào)制肺泡巨噬細(xì)胞的功能參與機體的防御機制，SP-D同樣具有肺的主動防御功能并參與細(xì)胞外肺表面活性劑的重組和更新[14]。其機制尚不十分明確。核因子κB信號通路的激活并引起炎癥失控可能在RP發(fā)生的過程中起關(guān)鍵作用。放射線可通過直接損傷肺組織，或通過產(chǎn)生炎性細(xì)胞因子(如腫瘤壞死因子α)，或通過產(chǎn)生活性氧類激活核因子κB，然后活化的核因子κB進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)與DNA結(jié)合，啟動基因轉(zhuǎn)錄。

這些基因可表達(dá)多種細(xì)胞因子，包括前炎性因子腫瘤壞死因子α、IL-2、IL-6、細(xì)胞間黏附分子1、血管細(xì)胞黏附分子1，從而加劇肺的炎性反應(yīng)及血管內(nèi)皮細(xì)胞的損害。SP-A、SP-D可能通過抑制核因子κB的活性進(jìn)而抑制某些細(xì)胞因子和炎性介質(zhì)的合成與釋放，從而減輕肺的放射性損傷[15]。在一項肺的間接性損傷的研究中，與野生型小鼠相比，SP-D剔除小鼠的肺IL-6和腫瘤壞死因子α水平升高達(dá)10倍，且肺內(nèi)的單核巨噬細(xì)胞數(shù)量升高接近2倍，但是中性粒細(xì)胞數(shù)量卻沒有增加，因此說明SP-D也可通過粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子途徑抑制炎性反應(yīng)，并驅(qū)使外周血的單核巨噬細(xì)胞遷移入肺[16]。

3 SP-A、SP-D與早期RP的研究

1983年Rubin等[17]就用實驗證實肺表面活性物質(zhì)的釋放物是RP的早期生物學(xué)指標(biāo)。他們認(rèn)為，經(jīng)放射治療后，肺泡Ⅱ型上皮細(xì)胞立刻向肺泡內(nèi)釋放大量肺表面活性物質(zhì)并維持?jǐn)?shù)天至數(shù)周，同時血管內(nèi)皮細(xì)胞通透性增加，肺泡內(nèi)的活性物質(zhì)進(jìn)入血液循環(huán)，引起一系列的生物學(xué)效應(yīng)。急性RP是放射性肺損傷的早期階段，繼發(fā)性的肺表面活性物質(zhì)減少和滅活是其發(fā)生的重要機制之一。SP-A、SP-D在早期放射性的炎性反應(yīng)和代謝變化上均發(fā)揮了重要的作用。

目前認(rèn)為，SP-A、SP-D在急性肺損傷/急性呼吸窘迫綜合征患者中存在內(nèi)源性代謝異常。對大鼠進(jìn)行全胸照射的研究發(fā)現(xiàn)，肺組織SP-A蛋白質(zhì)印跡(Western Blot)在照射后第1周即可出現(xiàn)蛋白表達(dá)的下降[18]。Hallman等[19]對4例間皮瘤患者進(jìn)行半胸照射，發(fā)現(xiàn)照射后肺泡灌洗液中SP-A蛋白水平下降到照射前的12%～55%，提示肺組織受照射后，肺泡Ⅱ型上皮細(xì)胞發(fā)生進(jìn)行性損傷，合成SP-A的能力下降，導(dǎo)致肺表面活性物質(zhì)的功能喪失，促進(jìn)肺的損傷。在正常人，肺泡-毛細(xì)血管屏障完好無損，血清中僅檢測出少量的SP-A、SP-D蛋白。Takahashi等[20]對25例肺癌患者進(jìn)行肺部放射治療，其中12例RP患者血清SP-A、SP-D蛋白水平較非RP患者顯著增高，且對RP患者照射后的第1周和最后1周的血清SP-A、SP-D值進(jìn)行測量，發(fā)現(xiàn)它們分別升高了83% 和85%。由此可以推測放射性損傷使肺泡-毛細(xì)血管屏障通透性增高，肺表面活性物質(zhì)可通過損傷的肺泡-毛細(xì)血管膜進(jìn)入血液，使血清SP-A和SP-D蛋白水平增高，這與Rubin等[17]的結(jié)論相符合。Sasaki等[21]測定了胸部腫瘤患者在放療前、中、后三個時期內(nèi)的血清SP-A和SP-D水平的變化，發(fā)現(xiàn)在發(fā)生RP的患者中血清SP-A和SP-D水平在放療開始后約3周(30～40 Gy)開始升高，5～6周(50～60 Gy)達(dá)到最高水平，而未發(fā)生RP的患者中未見類似現(xiàn)象發(fā)生；同時，在RP患者中，血清SP-D水平在9個月內(nèi)持續(xù)升高，而SP-A水平僅在50～60 Gy劑量水平升高，SP-D表現(xiàn)出更高的靈敏度和對RP診斷的陽性預(yù)測值(分別為74% 和 26%、68%和21%)。因此認(rèn)為血清SP-A和SP-D的檢測是早期發(fā)現(xiàn)RP的一個有效指標(biāo)，且SP-D水平比SP-A水平對監(jiān)測RP的發(fā)生更加敏感。而Matsuno等[22]在對SP-D與RP的關(guān)系研究中未發(fā)現(xiàn)兩者有必然的聯(lián)系。

4 肺表面活性物質(zhì)與放射性肺損傷的防治

針對放射性肺損傷，目前臨床上還沒有具體有效的防治措施。除了技術(shù)防護(hù)外，根據(jù)發(fā)生機制進(jìn)行防治的藥物目前主要有活性氧類清除劑、血管緊張素轉(zhuǎn)換酶抑制劑、細(xì)胞因子抑制劑、酶類抑制劑以及中醫(yī)藥的應(yīng)用[23]，但主要針對肺Ⅱ型上皮細(xì)胞損傷進(jìn)行緩解治療的相關(guān)研究報道較少。國外有學(xué)者對RP患者進(jìn)行糖皮質(zhì)激素系統(tǒng)治療，3周后發(fā)現(xiàn)RP患者血清SP-A和SP-D水平明顯降低，而未進(jìn)行治療者血清SP-A和SP-D水平無明顯變化[20]。國內(nèi)也有相關(guān)實驗研究[24]，用視黃酸灌服患有RP的小鼠模型，結(jié)果發(fā)現(xiàn)肺組織SP-A蛋白的表達(dá)較單純照射組有明顯恢復(fù)，提示視黃酸可能通過減輕照射后肺Ⅱ型肺泡上皮細(xì)胞的損傷，促進(jìn)肺組織SP-A蛋白表達(dá)。外源性肺表面活性物質(zhì)制劑替代治療在治療急性肺損傷/急性呼吸窘迫綜合征中已獲得了巨大成功，但尚無對放射性肺損傷進(jìn)行防治的相關(guān)研究。因此，如何對放療造成的肺泡Ⅱ型上皮細(xì)胞損傷進(jìn)行有效防治，已經(jīng)成為了放射性肺損傷防治研究亟待解決的問題。

5 結(jié) 語

由于放射性肺損傷的機制還未完全闡明，且無有效的治療措施，目前對RP的治療關(guān)鍵在于預(yù)防。SP-A和SP-D作為一種炎性物質(zhì)，其水平在肺受到損傷的早期即可發(fā)生改變。因此，在RP發(fā)生初期對血清SP-A及SP-D進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測，不僅可以為疾病提供診斷依據(jù)，也可對疾病的轉(zhuǎn)歸進(jìn)行預(yù)測和評估。隨著對肺表面活性物質(zhì)研究的不斷深入，其生物學(xué)作用不再僅僅是降低肺泡表面張力及抑菌抗炎，它必將在臨床上發(fā)揮越來越重要的作用。

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