放射性誘導(dǎo)腸損傷發(fā)病機制及中醫(yī)病因病機探討

夏 霖，張 梅

(1.安徽中醫(yī)藥大學(xué)研究生院，安徽 合肥 230012；2.安徽醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院，安徽 合肥 230022)

放射治療是臨床上治療盆腔、腹腔、腹膜后惡性腫瘤的重要手段之一，在接受放射治療時，原發(fā)病灶及相應(yīng)淋巴引流區(qū)均需達到一定照射劑量及重復(fù)照射才能獲得有效臨床療效，而周圍正常組織和器官由于重復(fù)的輻射暴露，導(dǎo)致組織損傷和愈合不及時，易引發(fā)放射性誘導(dǎo)腸損傷(radiation-induced intestinal injury，RIII)。有研究[1]顯示，超過75%接受盆腔放射治療的患者會發(fā)生急性腸損傷，15%的患者會發(fā)展為慢性腸損傷，但由于僅有55%的患者尋求就醫(yī)，實際上RIII發(fā)病率極有可能遠高于目前統(tǒng)計。

RIII的主要病理變化是腸道上皮細胞和血管內(nèi)皮細胞受到放射性損傷，造成局部黏膜炎癥水腫、壞死，甚至纖維化。根據(jù)腸損傷的發(fā)病時間及病程變化，RIII可分為急性期和慢性期。急性期發(fā)生在放射治療期間或之后的3個月之內(nèi)，表現(xiàn)為惡心嘔吐、腹痛腹瀉、里急后重及血便等，大多可緩解，呈現(xiàn)一過性和自愈性，但出現(xiàn)上述癥狀可能需要減少放射劑量，甚至中斷放射治療，從而影響腫瘤治療效果；慢性放射性腸損傷多由急性期遷延而來，或始發(fā)于根治性放射治療結(jié)束3個月后或數(shù)年后，出現(xiàn)反復(fù)發(fā)作的腹痛、便血、乏力，嚴重者可出現(xiàn)腸道狹窄、潰瘍和瘺管，甚至直接導(dǎo)致患者死亡[2]。目前，RIII發(fā)生機制尚未明確，現(xiàn)代醫(yī)學(xué)防治RIII手段進展緩慢，缺乏統(tǒng)一的治療策略及流程，且針對已經(jīng)發(fā)生不可逆性的放射性損傷無有效的治療方法。臨床實踐[3-4]證明，中醫(yī)藥在防治RIII方面具有較好療效?，F(xiàn)就RIII發(fā)病機制及中醫(yī)病機分析的研究進展綜述如下，為臨床制定合理有效的中西醫(yī)結(jié)合防治RIII提供思路。

1 RIII發(fā)病機制

RIII發(fā)生發(fā)展的基本機制復(fù)雜，受放射治療技術(shù)、照射劑量、照射范圍及個體差異等多因素影響，涉及的發(fā)病機制包括自由基的過度產(chǎn)生、炎癥途徑的激活、腸干細胞損傷和血管內(nèi)皮功能障礙及腸道微生物群變化等。

1.1 自由基的過度產(chǎn)生 據(jù)報道，電離輻射引起的DNA損傷75%是由羥基自由基引起的[5]，原因是細胞內(nèi)有大量水，電離輻射會引起水的輻射分解，刺激氮氧化物合成酶分別產(chǎn)生活性氧(reactive oxygen species，ROS)和活性氮(reactive nitrogen species，RNS)。同時，輻射還會導(dǎo)致電子從線粒體泄漏，線粒體通過有氧呼吸產(chǎn)生，從而產(chǎn)生強大的ROS超氧化物[6]。過量的ROS和RNS能使DNA/RNA鏈斷裂以及蛋白質(zhì)氧化和脂質(zhì)過氧化，導(dǎo)致核酸損傷、突變以及細胞內(nèi)蛋白質(zhì)和脂質(zhì)的破壞，最終引起受輻射細胞的衰老、凋亡和壞死[7]。因而腸道細胞的氧化損傷是RIII發(fā)生的關(guān)鍵。

1.2 炎癥途徑的激活

1.2.1 核轉(zhuǎn)錄因子kappa B(nuclear factor-kappa B，NF-κB)信號通路 NF-κB信號通路是經(jīng)典的炎癥信號通路，其是真核生物中普遍存在的一種核轉(zhuǎn)錄因子，在細胞增殖、分化、凋亡以及炎癥、免疫反應(yīng)中均起到關(guān)鍵作用，涉及炎癥細胞因子、趨化因子和生長因子等基因表達[8]。在正常細胞中，NF-κB以沒有活性的形式存在于細胞質(zhì)內(nèi)，與NF-κB抑制因子(inhibitor kappa B，IκB)形成復(fù)合體而被抑制，當(dāng)受到放射線刺激后，其變?yōu)榛罨问?，隨之轉(zhuǎn)移到細胞核中，發(fā)揮促進基因轉(zhuǎn)錄的作用，活化下游信號分子，從而增加了炎癥細胞因子和炎癥物質(zhì)的表達，前者包括腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor，TNF)，白介素1(interleukin 1，IL-1)和白介素6(interleukin 6，IL-6)等，后者包括一氧化氮(nitric oxide，NO)、一氧化氮合酶(nitric oxide synthase，NOS)及環(huán)氧化酶(cyclooxygenase，COX)等，產(chǎn)生大量線粒體膜電位(mitochondrial membrane potential，MMP)，又進一步降解細胞外基質(zhì)以及放大促炎癥因子生成信號[9]。

1.2.2 磷脂酰肌醇-3-激酶(phosphatidylinositol-3-kinase,PI3K)/蛋白激酶B(protein kinase B,Akt)/哺乳動物雷帕霉素蛋白(mammalian target of rapamycin,mTOR)信號通路 PI3K/Akt/mTOR信號通路涉及各種細胞過程，包括細胞增殖、分化、代謝，細胞免疫和炎癥。研究[10]報道，輻射可以激活PI3K，進而通過一系列信號轉(zhuǎn)導(dǎo)催化Akt的轉(zhuǎn)運和磷酸化，從而調(diào)節(jié)mTOR的激活。C57BL/6小鼠以10 Gy的X射線照射后，炎癥反應(yīng)產(chǎn)生的TGF-β1通過激活PI3K/AKT/mTOR信號通路，促進腸黏膜纖維化，說明PI3K/AKT/mTOR信號通路參與RIII的發(fā)生發(fā)展。已有研究證明，PI3K抑制劑在各種體外和體內(nèi)研究中均可以降低巨噬細胞的活化作用，為結(jié)腸炎的有效抗炎藥。Radman等[11]研究證實，白藜蘆醇通過調(diào)節(jié)PI3K/AKT/mTOR通路，降低腸炎癥細胞因子TNF-α、IL-1β的含量，緩解放射治療后腸道炎癥。

1.3 腸干細胞損傷 多項研究[12-13]表明，在腸上皮組織保持穩(wěn)態(tài)時，有兩群腸道干細胞維持腸上皮的更新：一種是Lgr5陽性的快速循環(huán)的隱窩基底柱狀細胞；另一種是Lrig1、Hopx、Tert及Bmi1(+4)陽性的慢循環(huán)干細胞。然而，腸干細胞對輻射最為敏感，主要原因在于其具有輻射損傷后細胞周期檢驗點適應(yīng)性[14]，即干細胞能在DNA損傷修復(fù)完成之前就進入細胞周期進行分裂增殖，從而導(dǎo)致大量腸上皮干細胞基因組不穩(wěn)定和增殖性死亡，導(dǎo)致細胞數(shù)量急劇下降，嚴重影響上皮細胞再生，從而破壞腸道屏障結(jié)構(gòu)和功能的完整，使水分、電解質(zhì)及蛋白質(zhì)等物質(zhì)滲漏于腸腔。因此，有學(xué)者認為腸干細胞大量凋亡，腸上皮更新受限是引發(fā)RIII的主要原因之一。其中，Lgr5+干細胞大量凋亡是黏膜損傷的關(guān)鍵。Lu等[15]發(fā)現(xiàn)，用3,3′-二吲哚基甲烷(3,3′-diindolylmethane，DIM)可抑制經(jīng)射線照射后小腸隱窩Lgr5+干細胞凋亡而起到治療作用，從而證實了輻射通過誘導(dǎo)腸Lgr5+干細胞發(fā)生調(diào)亡，干擾干細胞的增殖和定向分化，影響腸上皮損傷后的修復(fù)，損害腸上皮的屏障功能。另一方面，位于腸隱窩+4位置相對靜止的Bmi1+干細胞被認為是腸內(nèi)干細胞貯存庫，可修復(fù)由感染、炎癥或放射損傷導(dǎo)致的組織損傷；同時，放射損傷后間充質(zhì)干細胞向腸上皮的募集增加[16]。但由于放射治療通常涉及多個療程，輻射毒性作用會逐漸累積，如果隱窩內(nèi)整個干細胞群體均發(fā)生凋亡、壞死，則會延長修復(fù)過程，這可能是急性RIII向慢性RIII演變的潛在機制。

1.4 腸血管內(nèi)皮細胞損傷 RIII發(fā)病的另一個重要因素是放射線能對腸血管造成損傷，使局部血液處于高凝狀態(tài)，引起血管內(nèi)皮細胞的腫脹、滲透性增加，炎癥細胞黏附、遷出以及形成微血栓，造成閉塞性動脈內(nèi)膜炎和靜脈內(nèi)膜炎，致腸壁缺血、黏膜糜爛及潰瘍。Han等[17]研究發(fā)現(xiàn)，替普瑞酮可影響內(nèi)皮細胞遷移，恢復(fù)腸血管內(nèi)皮細胞功能，促進腸道血管生成，對放射性腸損傷具有治療作用，從而揭示了RIII的發(fā)病機制與腸血管內(nèi)皮細胞損傷有關(guān)。Mintet等[18]發(fā)現(xiàn)，纖溶酶原激活物抑制劑1型(plasminogen activator inhibitor-type 1，PAI-1)通過內(nèi)皮依賴性機制在RIII中發(fā)揮作用，并在體內(nèi)證明腸壁的血管內(nèi)皮細胞由于炎癥反應(yīng)可向間質(zhì)細胞轉(zhuǎn)化，從而參與放射性腸炎的發(fā)生發(fā)展。Jang等[19]發(fā)現(xiàn)黃芩素可通過恢復(fù)內(nèi)皮損傷而對放射線引起的腸道炎癥具有治療作用。

1.5 腸道微生物群失調(diào) 微生物群在黏膜免疫系統(tǒng)防御機制中起著重要作用，越來越多的證據(jù)表明腸道微生物組與輻射誘發(fā)腸損傷的發(fā)病機制有關(guān)[20]。Gerassy-Vainberg等[21]發(fā)現(xiàn)，患者在接受放射治療后腸道微生物顯著改變，并提出微生物群在輻射誘導(dǎo)中的變化有潛在的致病性。Ding等[22]在小鼠模型中也證實了輻射誘發(fā)的腸道微生物群的改變能造成腸損傷，并驗證了糞便移植對改善輻射引起的小鼠腸損傷具有治療作用。另有臨床研究表明，輻射引起的微生物群變化程度與放射治療后腹瀉之間可能存在關(guān)聯(lián)。Wang等[23]研究發(fā)現(xiàn)，在放射治療期間，未出現(xiàn)腹瀉的患者微生物群與健康對照者的微生物群存在60%的相似特征，而發(fā)生腹瀉的患者在放射治療結(jié)束時僅維持29%的相似性，說明腸道微生物群的變化可被用來預(yù)測RIII腹瀉癥狀的發(fā)生。

2 RIII中醫(yī)病因病機

中醫(yī)古籍無RIII的記載，根據(jù)惡心嘔吐、腹痛腹瀉、里急后重、下痢膿血等臨床癥狀，可將其歸納入中醫(yī)學(xué)“腹痛”“腸澼”“泄瀉”“臟毒”“腸風(fēng)”“內(nèi)癰”“痢疾”“便血”等疾病范疇，病位在腸腑，與脾、胃、腎有關(guān)。關(guān)于RIII的病因病機，各醫(yī)家看法不一。

2.1 放射線屬“火熱之毒” 有醫(yī)家認為RIII的病理因素為火毒(放射線)[24-25]。謝夢達等[26]認為，RIII的病機關(guān)鍵在于熱毒蘊結(jié)于陰分，肝腎造化不及，耗傷氣陰。祝朝富等[27]認為，腫瘤患者在“內(nèi)虛”基礎(chǔ)上經(jīng)歷放射火毒，正氣愈虛，無力御邪，熱毒濕濁則乘虛而入，郁積下焦腸內(nèi)，發(fā)而為病。馮敬霞等[28]歸納RIII致病因素主要為火熱毒邪和正氣虧虛，主要病機為熱傷脈絡(luò)，熱瘀交結(jié)。放射治療初期，火熱毒邪直中腸腑，致脾胃功能失常，脾失健運，內(nèi)生濕濁，又與外入火熱毒邪交結(jié)，濕熱叢生，大腸傳導(dǎo)失司，則見腹瀉、腹痛、里急后重；后期此亢烈之火灼傷氣血脈絡(luò)，癥見便血，久則耗傷人體氣陰，致脾腎陽虛，先天元氣虛衰，后天元氣不能自復(fù)，形成火熱夾氣虛之證，氣因火盛而衰，火因氣衰而更盛，虛實夾雜，故病情反復(fù)發(fā)作，遷延難愈。在反復(fù)發(fā)作的過程中，元氣逐漸被消耗，與中醫(yī)“壯火食氣”理論不謀而合。“壯火食氣”源自《素問·陰陽應(yīng)象大論》，原意為藥物、飲食的純陽剛烈之性消蝕耗散人體的元氣，后世亦指亢烈之病理之火戕害人體、消耗元氣[29]。因此，RIII初期病機為“火毒內(nèi)蘊，脾胃濕熱”，中晚期的病機為“脾腎陽虛，元氣虛衰”，其病機演變以火為主，以元氣漸衰為核心。治療上，病初從火論治，清除壯火保護元氣不受耗散，但藥味應(yīng)避大寒之屬，以防傷陽；后期從氣論治，重點扶植少火以生元氣。因而，瀉熱存陰、固本培元應(yīng)是治療RIII的關(guān)鍵，且固本培元應(yīng)貫穿治療全過程。

2.2 放射線屬“燥邪” 李仝認為放射線是一種特殊的“燥熱邪氣”，其致病不同于一般的火熱之邪，放射線因長時間反復(fù)作用于局部臟腑，使邪氣具有漸進性、持久性及蓄積性，燥邪則更能突出放射性損傷的動態(tài)演變過程[30]。放射治療初期多屬新感，燥邪傷及氣分，致脾胃氣虛，失于運化和降，則見惡心嘔吐；脾氣不升，中氣下陷，癥見里急后重；氣機升降失調(diào)，出現(xiàn)納差、腹瀉；若燥熱邪氣未及時清解，或繼續(xù)放射治療，新感燥熱邪氣則引動潛伏在內(nèi)的溫燥之邪，傷津耗氣，津液煎熬日久，傷及血分，毒傷血絡(luò)，可動血耗血，發(fā)為便血。因此，RIII初期病機為“燥邪犯胃，脾胃氣虛”，中晚期的病機為“伏邪內(nèi)動，氣血虧虛”。

3 結(jié)語

RIII的西醫(yī)發(fā)病機制雖錯綜復(fù)雜，但在某種角度上與中醫(yī)病機不謀而合。其一，西醫(yī)認為RIII早期以炎癥改變?yōu)橹鳎嗅t(yī)認為RIII初期放射之邪內(nèi)聚，多表現(xiàn)熱象，治宜瀉熱存陰。其二，腸道干細胞的嚴重缺失是腸黏膜損傷的關(guān)鍵所在，放射線無論屬“火熱之毒”還是“燥邪”，終將導(dǎo)致元氣漸衰，而干細胞在功能上與中醫(yī)學(xué)中“元氣”的概念相近[31-32]。其三，腸道微生物群失調(diào)是RIII致病因素之一，放射之邪直中腸腑，易傷及脾胃功能，而腸道菌群作為“代謝器官”，廣義上當(dāng)屬中醫(yī)學(xué)“脾”的范疇，故在助脾運化及優(yōu)化精微布散的過程中具有重要作用[33]。

盡管目前對RIII的發(fā)生機制有所闡釋，但RIII的治療尚處在缺乏高效低毒的藥物階段。首先，放射治療雖在“物理精準”上取得了長足進步，但“物理精準”方法仍然無法徹底解決輻射對正常組織的毒性問題，而諸如抗生素、腸內(nèi)腸外營養(yǎng)、腸黏膜保護劑、生長抑素、抗氧化劑、細胞保護劑、高壓氧療、介入治療、外科手術(shù)及灌腸等對癥治療方法，臨床治療效果并不理想，且不良反應(yīng)大，價格昂貴，患者接受度不高，不僅影響患者腫瘤相關(guān)的其他治療，還嚴重影響患者身心健康。其次，部分基礎(chǔ)及臨床試驗雖證實了中藥內(nèi)服聯(lián)合灌腸、針灸、耳穴埋豆等中醫(yī)療法在治療RIII中的有效性[34-35]，但由于各時期RIII的中醫(yī)病機不同，多種治療有效的方法不具有重復(fù)性，難以大規(guī)模推廣應(yīng)用。因此，亟需從中西醫(yī)角度進一步深入分析RIII的發(fā)病機制，從源頭著手，尋求最佳的中西醫(yī)結(jié)合方案，以期探尋高效、安全且經(jīng)濟的防治方法，降低RIII發(fā)病率，減輕臨床癥狀，改善患者生存質(zhì)量。