TNF-α、NF-κB与放射性肺损伤的关系.doc

1、TNF-、NF-B 与放射性肺损伤的关系【摘要】 放射性肺损伤是胸部肿瘤放射治疗常见并发症。肿瘤坏死因子 （TNF-）在放射性肺损伤的发病机制中起着关键作用,它是放射性肺损伤早期的致炎因子，在后期参与了纤维化的形成。许多研究已经证明辐射可以激活核因子 B（NF-B） ，在放射性肺损伤中起着刺激前炎症因子产生的作用。本文综述了最近几年对放射性肺损伤中 TNF-、NF-B 的研究进展。 【关键词】 肿瘤坏死因子 核因子 B 放射性肺损伤 放射治疗（放疗）是肿瘤现代治疗的三大手段之一,肺癌、乳腺癌、食管癌等胸部肿瘤及骨髓移植预处理等均需接受胸部放射治疗。肺是辐射中度敏感器官,放射治疗可使肿瘤邻近的肺

2、组织因受到的放射剂量超过其发生生物效应的域值而产生不同程度的肺损伤 。另外，化学治疗（化疗）后患者接受放疗结束后，再行化疗可导致放射性肺损伤，即临床上所说的“回忆效应”(recall effect) 。放射性肺损伤发生与受照体积、放射剂量、剂量率、分割方式、受照部位、治疗前原发病、放疗时是否使用化疗药物等有关1 。放射性肺损伤的发病率为16.750.32 ，成为严重制约胸部肿瘤放射治疗的并发症。 放射性肺损伤分为早期放射性肺损伤和晚期放射性肺损伤。早期放射性肺损伤主要为放射性肺反应（radiation lung response） ，包括放射性肺炎(radiation response pne

3、umonia,RIP） 。RTO(美国放射肿瘤治疗协作组) 放射性损伤评价标准中，将放疗开始后 90 天内发生的放射性肺损伤称为急性放射性损伤,发生在 90 天以后者称为后期放射性损伤,放射性肺炎通常发生在放射治疗后 13 个月。晚期放射性肺损伤主要为放射性肺纤维化（radiation pulmonary fibrosis,RPF） ，多发生在放射后 6个月。 肺泡是放射性肺损伤的主要部位,前期基本病变为肺充血、水肿、肺间质增厚,后期肺损伤以肺泡间隔的进行性纤维化为特征,逐渐出现肺泡萎缩并由结缔组织填充。国内有学者将放射性肺损伤的病理改变分为渗出期、肉芽生长期、纤维增生期和胶原化期3 ，分别见

4、于放射后1、13、36 个月内及 6个月以后。 放射性肺炎临床主要表现为呼吸困难、咳嗽、咳痰、咯血、发热、胸痛等。 重者数天内发生呼吸衰竭和急性肺心病, 危及生命。放射性肺纤维化主要表现为程度不同的呼吸困难,严重影响患者的生活质量。 放射性肺损伤的发病机制研究始于 20世纪 50年代，至今主要有以下几种学说：肺泡上皮损伤、肺血管平滑肌损伤、肺泡巨噬细胞生长因子、免疫反应、淋巴管受累、巨细胞病毒参与学说等。其中比较有影响力的观点是细胞因子介导的多细胞间相互作用学说及自由基过度生成学说45 。 介导放射性肺损伤的细胞因子主要有两类：一类是参与局部损伤与炎症反应的因子，如肿瘤坏死因子 （TNF-）

5、、白细胞介素 1、6、8（IL-1、IL-6、IL-8）等，以 TNF- 和 IL-1最为重要。另一类是参与组织修复和器官纤维化的因子，有转化生长因子 （TGF-） 、碱性成纤维细胞生长因子（bFGF） 、血小板来源的生长因子（PDGF）和胰岛素样生长因子 1（IGF-1）等，以 TGF-1 最重要。 有人认为放射性纤维化是一个前炎症因子和前纤维化因子连锁反应的过程，这些因子刺激成纤维细胞增生，促进胶原基因启动，从而形成纤维化6 。 辐射可引起炎症基因产物合成，已知基因转录是蛋白质合成的先决条件，它是在助催化剂和转录因子一组蛋白的控制下完成的。核因子 B（NF-B）是一种控制编码细胞因子、生长

6、因子、细胞黏附分子、化学激活物、健康和各种疾病状态下一些急性期蛋白基因表达的普遍存在的转录因子，越来越多的研究已经证明辐射可以激活 NF-B，它与放射性肺损伤有很密切的关系，在放射性肺损伤中起着刺激前炎症因子产生的作用。 1 TNF- 与放射性肺损伤 肿瘤坏死因子（TNF）是 Carswell等7在 1975年发现的一种能使肿瘤发生出血坏死的物质。TNF 分为 TNF- 和 TNF- 两种，前者主要由活化的单核巨噬细胞产生，抗原刺激的 T细胞、活化的 NK细胞和肥大细胞也分泌 TNF-。 TNF- 为体内细胞因子调节网络的启动因子,是启动炎症反应的关键细胞因子，和白细胞介素等被称为前炎症细胞因

7、子。在放射性肺炎的发生和维持过程中占有重要地位，其具有局部促炎性反应作用, 改变血管内皮细胞的通透性,增加血管渗出,刺激中性粒细胞等炎性细胞的趋化反应，从而启动炎性反应,加强单核巨噬细胞的吞噬功能, 诱导前列腺素的合成等。同时促进成纤维细胞生长，刺激 IL-l 、IL-6、单核细胞趋化蛋白（MCP）等其他细胞因子合成释放，产生细胞因子的瀑布效应。因此，TNF- 等致炎性细胞因子在放射性肺损伤的发病机制中起着关键作用。1991 年，Jaattela8在 Lab Invest杂志发表文章认为 TNF- 能促进肺部炎症细胞募集, 增加巨噬细胞和内皮细胞产生 IL-1 、TGF-及其受体表达，刺激成纤

8、维细胞增殖等, 从而加重组织的炎症反应。Xavier等9亦认为 TNF- 和 IL-1在引发炎症应答中具有明显的促进作用。1994 年，Haagmans 等10还发现 TNF- 具有促进辐射免疫抑制大鼠巨细胞病毒的复制，加重肺炎进展的作用。2004 年, Rbe等11实验表明,C57BL 小鼠接受 12 Gy 照射后, 其肺组织中 TNF-、IL-1 和 IL-6 等前炎性因子存在一个双向升高的表达峰, 第 1个峰值出现在照射后数小时内( 16 h)，这表明细胞因子的表达比先前认为的要早得多; 而第 2 个峰出现在照射后 8 周左右, 这正好同组织病理学上的急性放射性肺炎出现的时间相吻合。Rb

9、e 等12接着的实验证实, 细胞因子表达的增加及这些细胞因子诱发的各种反应是放射性肺损伤的决定因素。2005 年，Rbe 等13另外的一个实验发现，C57BL 小鼠接受 12 Gy 照射后，TNF- mRNA水平在照射后 1 h升高，蛋白水平在照射后 6 h升高，一直持续升高到照射后 4周，说明辐射最先引起的是基因水平的改变，从而导致蛋白的变化。有研究表明14 ，在肺纤维化动物模型中，肺泡巨噬细胞增加 TNF- 的合成及释放，刺激了成纤维细胞的增殖，对胶原合成有一定促进作用，最后导致纤维化，有效降低体内 TNF- 水平可减轻肺纤维化的程度。因此，我们认为 TNF- 与放射性肺损伤密切相关，它是

10、早期的致炎因子，在后期参与了纤维化的形成。由此人们利用 TNF- 抑制剂来治疗放射性肺损伤。Rbe 等15发现,辐照前 1周内在饮用水中加入 500 mg/L 己酮可可碱( pentoxifylline，PTX) 可抑制 12 Gy 光子辐照小鼠胸部引起的支气管上皮细胞、血管内皮细胞、血管平滑肌细胞 TNF- 表达和炎性反应。Ozturk 等16对 40 例乳腺癌和肺癌患者的临床研究证明，PTX 对早期与晚期的放射性肺损伤均有明显的防护作用，其通过抑制 TNF 起作用。在目前的临床研究中有人想通过检测放疗前的血浆 TNF- 从而预测症状性放射性肺炎发生的关系，未发现其间有关系17 。 2 NF

11、-B 与放射性肺损伤 核转录因子(nuclear transcription factor) 是一类具有和某些基因上启动子(promotor) 区的固定核苷酸序列结合而启动该基因转录功能的蛋白质。NF-B 是 1986 年从成熟的 B 淋巴细胞、浆细胞核中抽提出,并能与免疫球蛋白 链基因增强子结合的核因子18 ，是一种具有多向性调节作用的核转录因子。NF-B 的主要功能是调控许多基因, 包括免疫炎症反应相关基因、病毒相关基因和原癌基因的转录表达，为调节炎性因子基因表达的关键转录因子之一。 NF-B 家族有 5 个成员，为由 Rel 蛋白家族P50、P52、P65 (RelA) 、RelB、C-

12、Rel任意 2种蛋白所组成的同源或异源二聚体,P105 和 P100 也是 Rel 蛋白家族成员,二者分别是 P50 和 P52 的前体: P50/ P105 (NF-B1) 、P65 (Rel A) 、C-Rel 、P52/P100 (NF-B2) 和RelB。不同的 NF-B 二聚体具有不同的结合序列,而且具有不同的转录激活特性18 。NF-B 最常见的形式是由 P50和 P65 组成的异源二聚体。在绝大多数静止期的细胞中，NF-B 与其阻抑物 IBs 蛋白相结合,以非活性形式存在于细胞质中,NF-B 可以被许多刺激物所激活,这些刺激物可以通过对 IB 的磷酸化而使其降解,并与 NF-B

13、解离,暴露 NF-B 的核识别位点,使其进入核内,促进靶基因的转录。IB 的磷酸化是激活 NF-B 通路中关键的一步,这一步由 IB 激酶复合物 IKK所催化。 NF-B 的半衰期只有 30 min ,因此其活性的维持就需要持续的蛋白合成及不断的刺激。其激活刺激物主要有：细胞因子，如 TNF-、TNF-、IL-1、IL-1、IL-2、巨噬细胞集落刺激因子(M-CSF)、粒-巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF); 有丝分裂原，如某些抗原、刀豆球蛋白A(ConA)、植物凝集素(PHA)等; 某些细菌、病毒及产物，如脂多糖(LPS)、乙型肝炎病毒(HBV)、人类免疫缺陷病毒(HIV-1)、腺病毒、E

14、B 病毒、合胞病毒；其他如紫外线、氧自由基、放射线、化疗药等19 ，其中活性氧可能起着较为重要的作用。 在体内,NF-B 的激活过程受精细的反馈调节。 正反馈调节: NF - B 激活后, 可增强 TNF- 和 IL-1 等的基因转录, 促使 TNF-和 IL-1 产生和释放增多, 后者又导致 NF-B 的进一步激活。负反馈调节: 当细胞内 NF-B 激活时, 胞质内的 IB mRNA 表达和蛋白合成增强 20 。这是因为 IB 基因启动子上游调节区内含有多个能与NF-B 结合的 B 序列。新合成的 IB- 进入细胞核内,与 NF- B 结合抑制其 DNA 结合。 目前研究的最为清楚的是 TN

15、F-、LPS 和 IL-1 诱导的 NF-B 激活信号转导途径。Sherman 等21在 1991年的研究就表明辐射可以激活 TNF基因，且是通过转录的机制发挥激活作用。接着 Brach等22根据 TNF基因的激活中 NF-B 起重要的作用，研究辐射对 NF-B的影响，发现人类 KG-1 骨髓白血病细胞在 250 Gy辐射后 NF-B 在蛋白水平和核酸水平都被激活。以后更多的研究发现，辐射不仅可以激活肿瘤组织的 NF-B 的活性，还可以激活正常组织 NF-B 的活性2327 。肿瘤细胞往往表达高水平的 NF-B 的活性。在肿瘤的放射治疗中， 辐射激活了 NF-B , 这可进一步促使肿瘤发生，这

16、对肿瘤的治疗不利。许多研究已经表明 NF-B 的激活具有抗凋亡的作用，可以促使肿瘤的发生发展。因此很多人想用 NF-B 抑制剂配合肿瘤的放化疗治疗肿瘤。1999 年 Zhou 等28研究辐射小鼠，发现辐射激活 NF-B 具有组织特异性，致死性剂量照射的小鼠，其骨髓、脾的外周淋巴结、肠系膜淋巴结中 NF-B 激活，但在肝、肺、大肠、胸腺、脑中则没发现。在放射治疗中，特别是在放射性肺损伤中放射线可直接或通过产生炎性细胞因子如 TNF- 或通过活性氧激活 NF-B，从而启动和调控一系列参与炎症反应的炎症因子基因表达从而产生炎性细胞因子如 TNF-、IL-1 等，通过这些细胞因子又进一步促使放射性肺炎

17、的发生，进而产生放射性肺纤维化。 目前，Chen 等29发现放射线增加正常肺泡细胞和肺癌细胞的 NF-B 的核结合，Haase 等30报告大剂量照射后的鼠肺中 NF-B 的 DNA结合活性持续增高超过 6个月，他认为这可能起着在照射后维持慢性炎症和间质细胞增殖的作用。他描述辐射后鼠肺组织呈现一个增高的 IB 激酶活性和选择性核 IB 的减少，在正常大鼠肺组织中NF-B DNA结合复合体为 P50-P65异构体，而辐射后的 DNA结合复合体则是 P50同聚体。目前临床上还没有关于 NF-B 与辐射损伤的报道。 【参考文献】 1 吴开良，李艳如，蒋国梁.放射性肺损伤.实用癌症杂志,2001,16(

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