放療導(dǎo)致口腔干燥的發(fā)病機(jī)制及治療靶點(diǎn)研究進(jìn)展

余夢(mèng)瑤，許曉燕，李芳，羅霞，張智敏，謝剛

(1四川省中醫(yī)藥科學(xué)院，成都610041；2四川省中西醫(yī)結(jié)合醫(yī)院)

放療導(dǎo)致口腔干燥的發(fā)病機(jī)制及治療靶點(diǎn)研究進(jìn)展

余夢(mèng)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(yī)藥科學(xué)院，成都610041；2四川省中西醫(yī)結(jié)合醫(yī)院)

口腔干燥是頭頸部腫瘤患者放療后的常見不良反應(yīng)，嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量，但目前臨床有效治療手段較為欠缺。放療可導(dǎo)致唾液腺發(fā)生顯著病理變化，并通過抑制唾液分泌、誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡、促進(jìn)細(xì)胞衰老、引起微血管損傷及氧化損傷等相關(guān)機(jī)制引發(fā)口腔干燥。對(duì)于放療導(dǎo)致的口腔干燥，目前主要針對(duì)M膽堿能受體和腎上腺素能受體激動(dòng)劑、細(xì)胞凋亡、細(xì)胞自噬、細(xì)胞衰老等相關(guān)靶點(diǎn)開展藥物開發(fā)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(dòng)劑；細(xì)胞凋亡；細(xì)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(yīng)發(fā)生率較高?？谇桓稍锍掷m(xù)時(shí)間長(zhǎng)，可誘發(fā)齲齒、味覺障礙、說(shuō)話吞咽困難等，嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)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(fā)現(xiàn)，接受放療的鼻咽癌患者在1～5年內(nèi)口腔干燥的發(fā)生率分別為80.8%、66.3%、56%、40.9%、40.9%。Teshima等[2]發(fā)現(xiàn)，當(dāng)放射劑量達(dá)到30 Gy時(shí)，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(fù)相關(guān)。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(xì)胞死亡、細(xì)胞質(zhì)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(xué)變化[3]。本文就放療導(dǎo)致口腔干燥的發(fā)病機(jī)制及治療靶點(diǎn)作一綜述。

1 放療導(dǎo)致口腔干燥的發(fā)病機(jī)制

1.1 抑制唾液分泌 傳統(tǒng)理論認(rèn)為，唾液腺對(duì)放射并不十分敏感，但研究發(fā)現(xiàn)腫瘤患者放療第1天即可出現(xiàn)唾液分泌減少，但此時(shí)并無(wú)細(xì)胞死亡或裂解現(xiàn)象發(fā)生。Konings等[4]研究認(rèn)為，乙酰甲膽堿、苯腎上腺素、毛果蕓香堿等受體激動(dòng)劑預(yù)處理可抑制放療早期引起的唾液生成減少，并提出假說(shuō)認(rèn)為，射線損傷了腺泡細(xì)胞質(zhì)膜，阻礙M3-AchR、α1-AR、β-AR等受體介導(dǎo)的水分泌信號(hào)通路，從而導(dǎo)致在腺泡細(xì)胞尚未凋亡的情況下而出現(xiàn)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(nèi)在膜蛋白，可控制水在細(xì)胞的進(jìn)出，其表達(dá)降低可能是放射所致口腔干燥的重要機(jī)制，其中AQP5在唾液分泌中的作用最為重要。Han等報(bào)道[5]，采用20 Gy劑量照射大鼠7天后頜下腺組織中AQP5表達(dá)降低，其在腺泡細(xì)胞頂端和側(cè)面質(zhì)膜的分布減少。Takakura等[6]發(fā)現(xiàn)，采用15 Gy劑量照射小鼠可導(dǎo)致頜下腺AQP5 mRNA和蛋白表達(dá)均顯著降低。腺泡細(xì)胞分泌唾液與Cl-、Ca2+、K+、Na+等各種離子的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)有關(guān)，其中以K+的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)最為重要。朱紅華等[7]采用全細(xì)胞膜片鉗技術(shù)觀察放射后大鼠頜下腺腺泡細(xì)胞膜上BK通道和IK1通道電流密度，結(jié)果表明照射后15、40天的大鼠頜下腺腺泡細(xì)胞膜上BK、IK1通道K+電流密度均顯著低于未經(jīng)照射的大鼠。

1.2 誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡 p53介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡是放療后唾液腺損傷的主要機(jī)制之一。Limesand等[8]報(bào)道，放射可導(dǎo)致FVB小鼠唾液腺腺泡細(xì)胞凋亡，而在myr-Akt1轉(zhuǎn)基因小鼠(組成性表達(dá)活化型Akt1)中細(xì)胞凋亡率則顯著降低；進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)myr-Akt1小鼠中磷酸化p53(Ser18)、總p53蛋白表達(dá)均顯著降低，并與Akt1介導(dǎo)的MDM2磷酸化(Ser163)有關(guān)，表明Akt/MDM2/p53途徑在放射所致細(xì)胞凋亡中的重要作用。該研究團(tuán)隊(duì)[9]進(jìn)一步采用基因敲除小鼠觀察p53在放射后細(xì)胞凋亡中的作用，結(jié)果顯示放射可提高p53+/+、p53+/-小鼠促凋亡基因PUMA、Bax表達(dá)并促進(jìn)細(xì)胞凋亡，同時(shí)減少唾液流量，而在p53-/-小鼠中并未觀察到上述現(xiàn)象。

PKCδ是線粒體依賴細(xì)胞凋亡的重要調(diào)節(jié)因子。Humphries等[10]發(fā)現(xiàn)，放射對(duì)PKCδ-/-小鼠導(dǎo)致的腮腺細(xì)胞凋亡率較野生型小鼠減少60%以上，而通過腺病毒導(dǎo)入PKCδ基因可恢復(fù)細(xì)胞的凋亡反應(yīng)性；進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)PKCδ介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡效應(yīng)處于p53的下游和c-Jun激酶活化的上游。Arany等[11]研究證實(shí)，在頜下腺原代培養(yǎng)細(xì)胞中使用siRNA敲減PKCδ的表達(dá)可減少放射導(dǎo)致的細(xì)胞凋亡。

1.3 促進(jìn)細(xì)胞衰老 細(xì)胞衰老是放療引起口腔干燥的原因之一。Marmary等[12]研究發(fā)現(xiàn)，放射導(dǎo)致的唾液腺功能障礙小鼠中唾液腺細(xì)胞并未出現(xiàn)凋亡或壞死，但卻呈現(xiàn)出衰老的表現(xiàn)，包括持續(xù)DNA損傷應(yīng)答，表達(dá)SA-βgal、p19ARF、DcR2等衰老相關(guān)標(biāo)志物，分泌PAI-1、IL6等衰老相關(guān)分泌表型。因此，促進(jìn)細(xì)胞衰老可能是放療導(dǎo)致口腔干燥的發(fā)病機(jī)制之一。

1.4 引起微血管損傷 Xu等[13]研究報(bào)道，小型豬經(jīng)過放射后腮腺血流量顯著減少，微血管密度降低，細(xì)胞凋亡增加。Mizrachi等[14]研究報(bào)道，放射可導(dǎo)致牛主動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞凋亡以及神經(jīng)酰胺生成，而采用15 Gy照射小鼠唾液腺可導(dǎo)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(jīng)酰胺介導(dǎo)的微血管損傷可能參與了放射導(dǎo)致的口腔干燥。

1.5 引起氧化損傷 Tateishi等[15]研究發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用10 Gy射線照射唾液腺泡細(xì)胞株NS-SV-AC后，細(xì)胞Nox1 mRNA表達(dá)上調(diào)，ROS含量升高約3倍，細(xì)胞凋亡率明顯升高；采用siRNA下調(diào)Nox1 mRNA表達(dá)并抑制ROS生成可顯著降低細(xì)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(guān)鍵作用。

2 放療導(dǎo)致口腔干燥的治療靶點(diǎn)

2.1 M膽堿能受體和腎上腺素能受體激動(dòng)劑 M膽堿能受體激動(dòng)劑、腎上腺素能受體激動(dòng)劑可與其受體結(jié)合，減輕射線對(duì)唾液腺的損傷。毛果蕓香堿已被批準(zhǔn)應(yīng)用于頭頸部腫瘤患者放療導(dǎo)致的口腔干燥。Yang等[16]發(fā)現(xiàn)，放療的同時(shí)給予毛果蕓香堿可增加患者非刺激性唾液流量，減輕后續(xù)口腔干燥癥狀，但對(duì)刺激性唾液流量降低無(wú)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(xì)胞凋亡相關(guān)靶點(diǎn) 抑制放射后唾液腺細(xì)胞凋亡可有效改善患者放療后的口腔干燥癥狀。Choi等[17]報(bào)道，角質(zhì)細(xì)胞生長(zhǎng)因子1(KGF-1)可通過PI3K-Akt-MDM2-p53途徑抑制p53介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡，從而減輕放射導(dǎo)致的小鼠唾液腺功能障礙；并阻滯細(xì)胞周期可抑制放射導(dǎo)致的細(xì)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(zhǎng)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(fā)現(xiàn)，預(yù)防性給予IGF-1可減少ΔNP63與p21啟動(dòng)子的結(jié)合，增強(qiáng)p53與p21啟動(dòng)子的結(jié)合，從而升高p21表達(dá)，使照射后小鼠唾液腺細(xì)胞周期阻滯于G2/M期，發(fā)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(xì)胞周期阻滯于G2/M期，抑制細(xì)胞凋亡發(fā)生，從而改善唾液腺的唾液生成功能。此外，促進(jìn)DNA損傷修復(fù)也可抑制細(xì)胞凋亡的發(fā)生。Meyer等[21]研究發(fā)現(xiàn)，IGF-1可通過增加照射后唾液腺SirT-1表達(dá)和活性而促進(jìn)DNA修復(fù)，該作用可被SirT-1抑制劑所拮抗。Wie等[22]報(bào)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(zhuǎn)運(yùn)，并減少放射導(dǎo)致的唾液腺細(xì)胞凋亡。

2.3 細(xì)胞自噬相關(guān)靶點(diǎn) 自噬是維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài)和存活的重要機(jī)制。Morgan-Bathke等[23]發(fā)現(xiàn)，放射不會(huì)引起野生型小鼠唾液腺細(xì)胞的自噬反應(yīng)，但條件性敲除唾液腺腺泡細(xì)胞Atg5基因的Atg5f/f; Aqp5-Cre小鼠對(duì)放射導(dǎo)致的唾液腺損傷更加敏感。采用IGF-1預(yù)處理小鼠可誘導(dǎo)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(fā)生，表明自噬對(duì)放射后的唾液腺具有保護(hù)作用。該研究團(tuán)隊(duì)[24]還證實(shí)，使用Rapamycin類似物CCI-779可誘導(dǎo)自噬發(fā)生，改善照射后小鼠唾液腺功能，維持腺體穩(wěn)定。上述研究表明，促進(jìn)細(xì)胞自噬是一個(gè)減輕放療導(dǎo)致口腔干燥的一個(gè)新方向。

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

2.5 其他靶點(diǎn) Hill等[25]報(bào)道，采用EDAR單抗激活EDA/EDAR信號(hào)通路可改善放射后受損唾液腺功能，修復(fù)唾液腺結(jié)構(gòu)，提示EDA/EDAR信號(hào)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(fā)現(xiàn)，放射對(duì)Wnt轉(zhuǎn)基因小鼠唾液腺Wnt/β-catenin途徑并無(wú)顯著影響，但瞬時(shí)表達(dá)Wnt1蛋白可激活Wnt/β-catenin途徑，從而抑制細(xì)胞凋亡、保護(hù)干細(xì)胞、減輕放射導(dǎo)致的唾液腺功能障礙。此外，Alevizos等[27]將AQP1基因通過腺病毒導(dǎo)入人腮腺細(xì)胞，結(jié)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(yīng)。

綜上所述，口腔干燥是頭頸部腫瘤放療后常見的不良反應(yīng)，嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量。但目前臨床有效治療手段較為欠缺，進(jìn)一步深入系統(tǒng)開展對(duì)放療導(dǎo)致口腔干燥的發(fā)病機(jī)制和藥物靶點(diǎn)研究，對(duì)于開發(fā)確有療效的針對(duì)性藥物和療法、改善腫瘤患者生活質(zhì)量、促進(jìn)腫瘤患者身心康復(fù)均具有重要作用。

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