中醫(yī)藥干預放射性肺損傷的機制研究進展 *

李青峰，李文婷，李沐涵，吳勉華

(1.南京中醫(yī)藥大學針灸推拿學院·養(yǎng)生康復學院，江蘇 南京 210023；2.南京中醫(yī)藥大學第一臨床醫(yī)學院，江蘇 南京 210023；3.南京中醫(yī)藥大學江蘇省中醫(yī)藥防治腫瘤協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇 南京 210023)

放射治療是肺癌、乳腺癌、食管癌、縱隔腫瘤等胸部腫瘤的主要治療手段之一。僅肺癌而言，2015年，我國約有79萬例新增病例[1]，其中不能手術的早期非小細胞肺癌、不可切除的局部晚期非小細胞肺癌和局限期小細胞肺癌均適宜采用放射治療[2]。因接受放射治療的胸部腫瘤的位置關系，放療區(qū)域不可避免會覆蓋部分正常肺組織，而肺是放療最主要的劑量限制器官[3]，肺組織容易受射線誘導，所以放射區(qū)域易形成放射性肺損傷(Radiation-induced lung injury，RILI)。RILI臨床上主要分為兩個階段，第一階段為放射性肺炎(Radiation pneumonitis，RP)，是急性損傷階段，通常發(fā)生在治療后6個月內(nèi)(通常在12周內(nèi))，臨床主要表現(xiàn)為咳嗽、咯痰，胸痛；第二階段為放射性肺纖維化(Radiation-induced pulmonary fibrosis，RIPF)，是慢性損傷階段，通常發(fā)生在治療后1年[4-5]，出現(xiàn)胸悶氣短、呼吸困難等癥狀，嚴重者甚至死亡。目前，現(xiàn)代醫(yī)學對RILI的治療多以抗生素及糖皮質(zhì)激素等對癥處理為主，但易導致二重感染、菌群失調(diào)、免疫抑制等諸多副作用，總體效果欠佳[6]。然而，近年來中醫(yī)中藥在改善RILI方面取得了良好的療效，大量的臨床研究表明中醫(yī)藥能預防并改善RILI的臨床癥狀及嚴重程度[7]，也有越來越多的學者在現(xiàn)代醫(yī)學研究的基礎上進行了大量有關中醫(yī)藥防治RILI的實驗研究[8]，取得了一定的成效，本文就中醫(yī)藥干預RILI的作用機制進展展開綜述。

1 中醫(yī)對RILI的病因病機認識

放射性肺炎是伴隨近現(xiàn)代放射治療技術而出現(xiàn)的疾病，中醫(yī)古代典籍中并無放射性肺炎的記載，但“咳嗽”“肺痿”“喘證”等病與放射性肺炎的臨床表現(xiàn)相似。中醫(yī)學普遍認為放射線屬于熱性殺傷性物質(zhì)，為熱毒之邪，會耗傷機體陰血，導致肺熱津傷，肺的宣發(fā)和肅降功能失?！，F(xiàn)代中醫(yī)學者[9]認為RILI是一種彌漫性間質(zhì)性肺疾病，歸屬祖國醫(yī)學“肺痹”和“肺痿”等范疇。病因為熱毒之邪犯肺，病機多為肺熱津傷，氣陰兩傷，瘀熱相搏，治則為益氣養(yǎng)陰，涼血散瘀，培補脾胃，滋腎養(yǎng)肝等[10-11]，臨床上通過中醫(yī)藥辨證干預RILI療效顯著，有效地避免了西藥治療RILI的不良反應。

2 中醫(yī)藥干預RILI的相關作用機制

RILI的發(fā)病機制復雜，至今尚未被完全認識，目前認識到的發(fā)生機制有靶細胞學說，細胞因子級聯(lián)學說、氧化應激損傷學說、免疫反應學說等[12]。目前較為公認的細胞因子學說，認為RILI的病變過程主要是正常肺組織在照射到一定劑量的射線時激活肺泡巨噬細胞、肺間質(zhì)細胞(成纖維細胞)、肺泡上皮細胞及淋巴細胞等靶細胞[13]，分泌產(chǎn)生細胞因子而產(chǎn)生多細胞間相互作用及產(chǎn)生一系列的復雜動態(tài)變化過程，最終導致肺纖維化的過程。近年來研究發(fā)現(xiàn)，中醫(yī)藥可以通過保護靶細胞，調(diào)節(jié)免疫平衡，抑制炎癥因子釋放及纖維化因子釋放以及抑制相關信號通路活化等方面防治RILI發(fā)揮作用，目前實驗研究內(nèi)容主要分為幾大類別，中藥單體，單味中藥以及中藥方劑和中藥復方，以中醫(yī)理論為基礎，使用的多是益氣養(yǎng)陰清肺，清熱涼血散瘀類方劑及中藥或單體，有明顯治療效果。

2.1 保護靶細胞

從靶細胞層面，放療給肺臟帶來的損傷主要是由電離輻射對肺細胞的直接細胞毒性作用，以及對肺血管壁的損傷作用。電離輻射直接促進活性氧(ROS)的產(chǎn)生，活性氧誘導DNA損傷，導致肺泡上皮細胞和毛細血管內(nèi)皮細胞的損傷[14]。其中，急性期電離輻射對Ⅰ型和Ⅱ型肺細胞的損傷，導致肺泡表面活性物質(zhì)的丟失以及血清蛋白轉(zhuǎn)移進入肺泡。研究指出，當Ⅱ型肺泡上皮細胞受損時，其分泌活性物質(zhì)的功能受損甚至喪失，會導致成纖維細胞的異常增生，同時還對Ⅰ型肺泡上皮細胞的修復功能帶來干擾，嚴重的可導致不可逆的肺纖維化的產(chǎn)生[15]。

中醫(yī)藥對肺泡Ⅱ型上皮細胞、肌成纖維細胞等RILI靶細胞具有一定的保護作用。有學者研究單味中藥對RILI靶細胞的保護作用，腫節(jié)風具有清熱涼血,活血消斑,祛風通絡等功效,現(xiàn)代藥理研究其具有抗菌和消炎作用[16]。胡凱等[17]研究中藥腫節(jié)風防治肺纖維化機制，通過構(gòu)建小型豬RILI模型，觀察SP-A為分子標記的肺泡Ⅱ型上皮細胞數(shù)目以及以α-SMA為標記的肌成纖維細胞數(shù)目，發(fā)現(xiàn)腫節(jié)風干預組肺組織SP-A表達明顯高于單純照射組，而α-SMA表達低于單純照射組，腫節(jié)風發(fā)揮防護RILI的作用機制是減少肺泡Ⅱ型上皮細胞損傷、抑制肌成纖維細胞的轉(zhuǎn)化增殖。

2.2 調(diào)節(jié)免疫平衡

在損傷后的免疫應答過程中，大量激活的CD4+T細胞可以分化為兩個亞型:Th1細胞和Th2細胞，兩者在推動炎癥反應和纖維化反應的進展方面發(fā)揮著重要作用。Th1/Th2免疫反應在小鼠肺輻射損傷中的差異激活為研究RILI發(fā)病機制提供了一個新的方向[18-19]。近年來，分子免疫學的一個重要發(fā)現(xiàn)是CD4+T細胞的亞群Th17和Treg，促進免疫炎癥反應的Th17細胞與抑制免疫應答的Treg細胞兩者之間存在著平衡，與Th1和Th2等共同參與維持機體的免疫功能，并維持其動態(tài)平衡[20]。

中醫(yī)藥在免疫平衡方面發(fā)揮重要調(diào)節(jié)作用，有研究者[21]用養(yǎng)陰清熱化瘀方(桑葉、太子參、麥冬、黃芪、連翹、北沙參、當歸等)干預RILI大鼠模型，研究發(fā)現(xiàn)其通過調(diào)控TLR4/NF-κB信號轉(zhuǎn)導通路調(diào)節(jié)Th1/Th2細胞因子水平，從而恢復Th1、Th2免疫平衡，減輕RILI的發(fā)生。李錚等[22]觀察養(yǎng)陰清肺方(麥冬、地黃、炒梔子、連翹、川貝粉、魚腥草等)對放射性肺炎大鼠外周血Th17/Treg平衡的影響，將50只大鼠分為4組，4周觀察肺組織病理學改變及檢測Th17、Treg和Th17/Treg的變化，結(jié)果顯示模型組與空白組比較，Th17比例增高，激素組、中藥組、中藥加激素組分別與模型組比較，Treg比例均降低，模型組與空白組比較，Th17/Treg比值增大，存在Th17/Treg失衡，放射性肺炎期SD大鼠存在外周血Th17比例增多，Th17/Treg向Th17偏移，而用藥組Th17/Treg向Treg偏移，認為養(yǎng)陰清肺方可有效減輕放射性肺炎大鼠局部肺組織炎癥和局部纖維化程度，其機制是通過作用于Treg細胞，下調(diào)Treg比例來發(fā)揮調(diào)節(jié)免疫平衡的作用。

2.3 抑制炎癥因子釋放及相關通路活化

參與局部損傷與炎癥反應的細胞因子中，主要有IL-1、IL-4、IL-6、IL-17A、TNF-α等。其中TNF-α較為重要，是體內(nèi)細胞因子調(diào)節(jié)網(wǎng)絡的啟動因子，啟動和維持放射性肺炎的發(fā)生和發(fā)展過程。此外，TNF-α還能促進成纖維細胞的生長，刺激IL-1、IL-6等其他細胞因子的生成和釋放，產(chǎn)生細胞因子的級聯(lián)反應[14,23]。ILs是由巨噬細胞及淋巴細胞等分泌的一種細胞因子，介導白細胞間相互作用。其中，IL-6能刺激成纖維細胞的增殖以及促進膠原合成，抑制細胞外基質(zhì)的分解，進而促進RILI的發(fā)展[23]。在炎癥因子相關通路中，NF-κB信號通路是RILI研究的熱點之一，在炎性反應的發(fā)生中發(fā)揮關鍵作用[24]。NF-κB是一類具有多向轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)作用的核蛋白因子，廣泛存在于多種組織細胞中，易被輻射激活[25-26]，并且釋放大量炎性細胞因子，參與急性放射性肺炎以及放射性肺纖維化的過程，通過抑制NF-κB的活性能夠有效減輕炎性反應[27]。肺組織經(jīng)放射線照射后，其中的NF-κB及細胞間黏附分子1(ICAM-1)的表達均明顯增強[28]，認為NF-κB和ICAM-1是導致急性RILI的重要因素，可以通過減少NF-κB的活化調(diào)控ICAM-1的表達來減少RILI。Mi等[29]研究發(fā)現(xiàn)抑制NF-κB可增加放射敏感性以及減少肺癌放射性毒性。

2.3.1 中藥方劑 周燕萍等[30]研究沙參麥冬湯(北沙參、玉竹、麥冬、天花粉、扁豆、桑葉、生甘草、地骨皮等)干預RILI的作用機制，結(jié)果顯示用藥組血漿中IL-6、TNF-α顯著降低，提示沙參麥冬湯通過降低血漿中IL-6、TNF-α而發(fā)揮抑制放射性肺炎，減緩肺纖維化進展的作用。自擬方桑杏護肺顆粒根據(jù)清營湯化裁而成，具有清營熱、外透伏熱、益氣養(yǎng)陰、化痰祛瘀功效。桑杏護肺顆粒防治RILI，同樣是通過下調(diào)IL-6和TNF-α發(fā)揮作用[31]。IL-17A屬于白介素17細胞因子家族，在RILI發(fā)生發(fā)展中具有重要作用。張解玉[32]運用自擬養(yǎng)陰清肺解毒方防治RILI，養(yǎng)陰清肺解毒方功效為清熱解毒，益氣養(yǎng)陰，該方主要是通過下調(diào)IL-17A的表達發(fā)揮防護作用。此外，當歸補血湯對急性RILI有防護作用[33]，當歸補血湯出自李東垣所著的《內(nèi)外傷辨惑論》，由黃芪、當歸兩味中藥組成，具有益氣養(yǎng)血活血之功，實驗結(jié)果顯示用藥組血清中NF-κB p65和內(nèi)皮素1(ET-1)的含量降低，NF-κB p65和ET-1 mRNA轉(zhuǎn)錄活性下降，肺組織中NF-κB p65和ET-1的蛋白表達水平降低，提示當歸補血湯通過抑制NF-κB p65和ET-1的表達及活性而發(fā)揮放射防護作用。

2.3.2 單味中藥或中藥單體 當歸提取物當歸多糖是防治肺纖維化的有效成分，能改善肺纖維化大鼠模型的各項肺功能[34]，對放射損傷具有防護作用[35-37]。Xie等[38]研究當歸對輻射的抑制作用，觀察TNF-α的表達，接受放射治療的當歸干預組小鼠的肺組織中TNF-α陽性的炎性細胞數(shù)量較單純接受放射治療的小鼠減少，同時伴有TNF-α水平的中度下降，提示中藥當歸通過抑制輻射誘導的肺組織中TNF-α在小鼠體內(nèi)的表達發(fā)揮防護作用。中藥單體槲皮素[39]對RILI小鼠的療效及機制作用方面，結(jié)果顯示對照組小鼠肺組織出現(xiàn)明顯炎癥反應，給藥組肺泡炎癥程度明顯減輕，小鼠肺組織胞核NF-κB蛋白表達降低，提示槲皮素可以通過抑制NF-κB蛋白的表達，減輕RILI肺組織的炎性滲出，對RILI具有一定的防治作用。此外，槲皮素對RILI起保護作用，其機制可能與抑制MAPK通路以及NF-κB信號通路有關[40-41]。此外，中藥黃芩性寒，味苦，具有清熱燥濕，瀉火解毒的功效，現(xiàn)代藥理研究發(fā)現(xiàn)黃芩苷和黃芩素具有抑制細胞因子活性，解熱抗炎等作用[42]。何志堅等[43]研究表明黃芩提取物黃芩苷對大鼠RILI的保護作用主要通過下調(diào)TNF-α、TGF-β1和IL-1的水平而實現(xiàn)。

2.4 抑制纖維化因子釋放及相關通路活化

參與組織修復與纖維化的因子中，主要有血小板衍化生長因子(PDGF)、表皮生長因子(EGF)和轉(zhuǎn)化生長因子-β(TGF-β)等，以TGF-β最為重要[44]。TGF-β1是RILI發(fā)生、發(fā)展最重要的細胞因子[3]，由肺泡巨噬細胞釋放，能增加細胞外基質(zhì)(ECM)，主要參與組織的纖維化作用，還可間接促進成纖維細胞增殖。盡管放射性肺纖維化往往到放療結(jié)束后的1年后[45]才能觀察到，但據(jù)研究顯示，TGF-β1[46]的改變在接受放射治療早期就已經(jīng)出現(xiàn)，是目前國內(nèi)外學者公認的預測RILI的因子。此外，近年研究發(fā)現(xiàn)基質(zhì)金屬蛋白酶(MMPs)以及金屬蛋白酶組織抑制劑(TIMPs)在肺纖維化病理過程中起著重要作用[47]，其主要作用是參與ECM的代謝。有研究證實，MMPs、TIMPs家族成員中MMP-2與TIMP-1的比例失衡[48]是肺纖維化發(fā)生及發(fā)展的關鍵，因此尋求它們之間的平衡已成為干預肺纖維化形成的途徑之一，為肺纖維化的研究提供了一個新的突破點。

RILI相關纖維化細胞因子的產(chǎn)生，是調(diào)配了多種信號通路的結(jié)果，其中Smad信號通路是TGF-β主要且特異性的信號轉(zhuǎn)導通路[49]，TGF-β/Smad信號通路在誘導RILI的發(fā)生、發(fā)展過程中起著關鍵性作用，尤其在放射性肺纖維化階段[50]。Smad蛋白是目前發(fā)現(xiàn)唯一的TGF-β受體的胞內(nèi)激酶底物，將信號由內(nèi)膜轉(zhuǎn)至細胞核[51]。其中Smad3、Smad4、Smad7是放射性肺纖維化發(fā)生和發(fā)展相關的主要靶點[52]，并呈一定時效性動態(tài)分布。放射性肺纖維化過程中最活躍的細胞是由肺成纖維細胞在照射后轉(zhuǎn)化而成的肌纖維母細胞，Li等[53]研究Smad3基因敲除對放射性肺纖維化的影響，發(fā)現(xiàn)影響肌纖維母細胞生產(chǎn)的最主要的細胞因子是TGF-β1及其下游Smad3分子，提示TGF-β1/Smad3通路是調(diào)控肌成纖維細胞分化的主要途徑，發(fā)揮抑制放射性肺纖維化形成的作用。

2.4.1 中藥方劑 Hong等[54]通過觀察養(yǎng)陰清肺湯(生地黃、連翹、玄參、甘草等)對大鼠RILI模型的作用研究其機制，結(jié)果顯示與對照組相比，養(yǎng)陰清肺湯干預組大鼠肺中MMP-12和TIMP-1的mRNA和蛋白表達在各時間點均較低，從而維持了MMP-12/TIMP-1的平衡，導致了ECM的合成與降解達到平衡，最終減輕了肺纖維化的發(fā)生，表明養(yǎng)陰清肺湯對輻射所致的肺損傷早期具有預防和治療作用，其機制可能與抑制MMP-12和TIMP-1有關。以苦參、白茯苓為原料經(jīng)提取加工精制而成的純中藥制劑復方苦參注射液具有清熱利濕，涼血解毒，散結(jié)止痛之功效，經(jīng)研究復方苦參注射液[55]可以通過降低上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)相關通道蛋白的表達以及抑制TGF-β/Smads和Wnt/β-catenin信號通路來達到防治RILI的目的。

2.4.2 單味中藥或中藥單體 中藥黃芪發(fā)揮作用的主要成分是黃芪多糖、黃芪總黃酮和黃芪總皂苷，其中黃芪黃酮對抑制肺纖維化炎癥反應及后期的纖維化過程效果更顯著，并且與下調(diào)TGF-β1和TNF-α具有密切關系[56]?，F(xiàn)代研究發(fā)現(xiàn)[57-58]黃芪中有效成分黃芪多糖，黃芪甲苷對輻射損傷起保護作用。林白樺等[59]研究黃芪多糖干預RILI小鼠，對部分肺組織行超氧化物歧化酶(SOD)檢測，ELISA法測定血清中TGF-β1，結(jié)果顯示組織中血清中TGF-β1明顯降低，SOD活性明顯較高，炎性細胞募集較少。表明黃芪多糖能明顯緩解RILI，其作用機制可能為降低TGF-β1、保護SOD活性、減輕炎癥反應。趙蓉等[60]通過實驗研究發(fā)現(xiàn)在放射治療早期使用黃芪注射液干預，可通過抑制TGF-β1/Smads的信號通路的活化，抑制放射性肺纖維化的發(fā)展。氧化苦參堿是中藥苦參的有效成分之一，現(xiàn)代藥理研究具有抗炎，抗過敏，平喘等作用[61]。王文龍等[62]發(fā)現(xiàn)氧化苦參堿能夠通過抑制TGF-β/Smads及Wnt/β-catenin相關的信號傳導通路，改善RILI模型小鼠肺纖維化病變。徐婷貞等[63]發(fā)現(xiàn)中藥虎杖能夠降低TGF-β1蛋白的表達，抑制受體激活性蛋白Smad3的表達，下調(diào)通用性蛋白Smad4的表達，促進抑制性蛋白Smad7的表達，從而抑制RILI大鼠肺臟中TGF-β/Smad信號傳導通路的激活來預防RILI。張彥偉等[64]建立小鼠肺照射模型以及小鼠成纖維細胞株模型，通過體內(nèi)外實驗，觀察雷公藤內(nèi)酯醇(TPL)對放射性肺纖維化中肌成纖維細胞(MFBs)的減少活化與TGF-β1/ERK/Smad3通路的相關性，得出結(jié)論雷公藤內(nèi)酯醇可通過抑制TGF-β1/ERK/Smad3通路，減少肺部照射后MFBs的活化，從而抑制放射性肺纖維化的進展。

3 小結(jié)及展望

RILI是胸部腫瘤放射療法常見的并發(fā)癥，現(xiàn)代醫(yī)學尚無特異性的治療手段和切實有效的治療藥物。RILI發(fā)病機制錯綜復雜，尚未完全明確，中醫(yī)藥可以從保護靶細胞、調(diào)節(jié)免疫、改善肺組織炎癥及纖維化層面發(fā)揮治療作用，有效地干預RILI的發(fā)生發(fā)展過程。目前的研究仍存在一些不足，如研究較為分散，應在中醫(yī)理論指導之下挖掘臨床的經(jīng)方驗方，并篩選其有效成分進行機制和靶點的探究。此外，目前的機制研究多集中在TGF-β1/Smad和NF-κB等信號通路，可探索更多如放射性肺纖維化相關的信號通路；除開展RILI治療相關研究外，中醫(yī)藥預防RILI也值得關注，如補益類中藥可以有效預防RILI的發(fā)生和發(fā)展[65]。隨著對RILI疾病機制的更深入的認識,加強中醫(yī)藥干預RILI機制的研究是今后防治RILI的一條重要途徑，具有重大的研究價值以及應用前景，能使更多胸部腫瘤患者受益。