涎腺放射性损伤机制及其防治的研究进展

李秀秀 综述，向 彬 审校

(1.大连大学医学院 医学检验系，辽宁 大连 116622；2.大连大学医学院 口腔医学系，辽宁 大连 116622)

放射治疗是治疗头颈部恶性肿瘤的综合治疗方法之一，但涎腺与头颈部恶性肿瘤的相对位置及其对放射线的高度敏感性，使恶性肿瘤细胞被杀伤的同时，邻近涎腺组织也受到损伤，引起放射性涎腺炎的发生，涎液分泌减少，导致病人口腔黏膜及牙齿等组织器官发生系列并发症，影响咀嚼、吞咽和语言等各项功能，严重影响病人生活质量。因此，对涎腺放射损伤的机制及其防治措施的研究一直是国内外学者关注的热点。

1 涎腺放射损伤的临床及功能改变

涎腺是人体对放射线极其敏感的器官之一，同一涎腺因其细胞结构不同对放射线的敏感性也不同。浆液性腺泡细胞对放射线较为敏感，粘液性腺泡细胞次之，导管细胞对放射线相对有一定的抵抗能力[1]。在放射线照射后1～10 d，涎腺呈急性炎症过程，主要表现为腺体的急性肿胀，唾液分泌量可减少至正常状态下的50%～60%，唾液淀粉酶和pH值也显著降低，SIgA分泌增多，Na+浓度减小，K+浓度变化不明显[2-3]。在放射线照射后14 d至数年间，涎腺呈持续慢性炎症过程，损伤的腺体肿大、疼痛，涎液流量持续减少，粘稠度增加。涎液中蛋白质分泌异常，淀粉酶分泌量及活性持续降低，SIgA分泌减少，K+和Na+浓度增加[3-4]。该期间相继出现口腔黏膜干燥、充血、水肿、溃疡等口腔黏膜炎症征状，味觉功能减低，吞咽困难，易发龋齿和牙周炎等[5]。文献表明涎腺损伤和功能恢复程度与放射剂量相关，若放射剂量<25 Gy，涎腺功能可在1～2年内有部分恢复；放射剂量>30 Gy，多数患者的涎腺功能永久性低下[1]。

2 放射性涎腺损伤的组织病理学特点

涎腺放射损伤后早期，腺泡细胞发生变性和萎缩，出现细胞水肿、细胞空泡化、线粒体内颗粒聚集及核固缩等现象。相对而言，浆液性腺泡细胞病变较重，粘液性腺泡细胞和肌上皮细胞病变较轻。涎腺放射损伤后期，部分腺泡细胞萎缩、消失，导管扩张，导管细胞出现杯状细胞或鳞状细胞化生，间质纤维化，单核细胞及淋巴细胞浸润，脂肪组织增生等[5-6]。

3 放射性涎腺损伤的分子机制

3.1 早期放射性涎腺损伤的分子机制

涎腺尤其是腮腺对放射线极其敏感，浆液性腺泡细胞的凋亡是早期涎腺损伤的主要机制之一。Limesand等[7]的研究证明，5 Gy放射线照射小鼠涎腺，可诱导p53转录活化及腺泡细胞凋亡；在过表达抗凋亡激酶Akt(myr-Akt1)的转基因小鼠中，因p53活性低，腺泡细胞凋亡也受到抑制；P53蛋白质水平的负调控是通过MDM2(murine double minute clone 2, MDM2)的活化介导的：MDM2与p53结合，使之成为蛋白水解酶降解的分子靶点。静脉注射胰岛素样生长因子的小鼠腮腺内源性Akt的表达增加，而腺泡细胞凋亡显著减少[8]。Avila等[9]的研究也有力支持了p53在放射诱导的腺泡细胞凋亡过程中的重要作用。DNA在放射损伤后，诱导P53蛋白积聚及基因转录激活，引起细胞周期停滞，使p53正向凋亡调节因子 (p53 upregulated modulator of apoptosis, PUMA)和Bax表达增加。在PUMA与Bax共同作用下，诱导腺泡细胞凋亡。在敲除p53基因的小鼠腮腺中，放射线照射后1～4 d，未检测到腺泡细胞凋亡；并且在放射线照射后3～30 d时间内，涎液流量无明显减少[9]。Limesand和Avila等学者的研究都一致指出，抑制p53信号分子通路，在使涎腺腺泡细胞凋亡减少的同时，腺体的分泌功能亦得到有效保护。

放射线照射后，涎腺腺泡细胞内水分经激发和电离，产生活性氧(reactive oxygen species, ROS)等大量自由基，使腺泡内分泌颗粒破裂，释放蛋白水解酶，造成腺泡细胞膜损伤，细胞自溶死亡[10]。同时，放射线照射后，涎腺腺泡细胞内还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶(NADPH oxidase, Nox)也可诱导ROS生成[11]。10 Gy γ-射线照射放射敏感的腺泡细胞系(NS-SV-AC)后，细胞内Nox1 mRNA表达水平显著增高，并且ROS水平表达增加至照射前的3倍；而转染Nox1-siRNA 的NS-SV-AC细胞内ROS水平的增加受到抑制，Nox1 mRNA表达水平明显降低，腺泡细胞凋亡显著减少[11]。上述结果表明，Nox1在放射诱导的腺泡细胞ROS生成及ROS相关的涎腺细胞损伤中起重要作用，Nox1基因将成为保护涎腺功能免受放射损伤的靶点。

众所周知，涎液的水样分泌是受α1-肾上腺素受体(α1-adrenoceptor, α1-AR)和毒蕈碱-胆碱受体(muscarinic-cholinergic receptor, mAChR)信号分子通路共同介导的。放射线照射前，联合应用苯肾上腺素(α1-AR激动剂)和氨基甲胆碱(M3AChR激动剂)，可减少早期和后期大鼠腮腺损伤，其相关机制可能与PLC/PIP2第二信使通路有关[12]。AQP1及AQP5是涎腺细胞膜上重要的水通道蛋白，介导涎液中水的主动运输。放射线照射后，在小型猪和大鼠中，AQP1及AQP5的蛋白质表达均显著降低[13-14]。经导管将人AQP1基因转染至小型猪腮腺，发现可明显促进放射损伤后的尚有功能的导管细胞分泌涎液[13]。还有学者将小鼠热休克蛋白(heat shock protein, HSP)基因(如HSP25、HSP70i)转染至大鼠颌下腺，也可抑制放射损伤后AQP5表达下降，促进涎液分泌[15]。所以，α1-AR和 mAChR信号通路中蛋白质分子及水通道蛋白亦可能在调控放射损伤后涎腺的功能恢复中起重要作用。

3.2 后期放射性涎腺损伤的分子机制

涎腺间质纤维化是放射损伤后期涎腺功能低下的主要机制之一。研究表明，腱糖蛋白-C(tenascin-C, TN-C)及胞外基质蛋白(层粘连蛋白、纤维粘连蛋白、胶原蛋白III及IV)是放射损伤后涎腺组织纤维化的分子标志[16-17]。正常大鼠颌下腺腺泡细胞与肌上皮细胞中有少量TN-C表达；而放射线照射后，腺泡细胞与肌上皮细胞中TN-C表达显著增加；且肌上皮细胞中TN-C表达增加可持续至放射线照射后6个月[16]。提示TN-C参与颌下腺腺泡细胞和肌上皮细胞的晚期损伤。正常大鼠颌下腺腺泡、闰管、颗粒曲管与纹状管均有少量胞外基质蛋白表达；放射线照射后，胞外基质蛋白表达均明显增多，且与照射剂量呈正相关，并主要分布在腺体内的神经组织及内皮细胞下的血管壁等间质中[17]。上述研究表明TN-C和胞外基质蛋白参与放射损伤后涎腺组织间质纤维化。

放射线照射导致腺体血管内皮细胞改变亦是涎腺损伤的机制之一。研究表明，放射线照射后，小型猪腮腺血液流速与微血管密度显著降低，并始终低于正常水平[18]。经小鼠颌下腺导管逆行注入血管内皮生长因子基因，可使放射线照射后颌下腺微血管密度显著增加[19]。相同的方法给予小鼠颌下腺转染人角化细胞生长因子基因，可使放射损伤后腺体内皮细胞数量显著增多，促进腺体血管生成[20]。因此，从蛋白质和基因水平寻找分子靶点，改善放射损伤后腺体血管内皮细胞的状态，亦可能成为促进放射损伤后腺体功能修复的有效手段。

放射线照射导致涎腺干细胞和祖细胞死亡是近年发现的放射损伤后期涎腺损伤的机制之一。干细胞和祖细胞死亡，腺体细胞的更新能力下降[21]。Lombaert等[22]给予小鼠15 Gy放射线照射，照射后30 d通过静脉注射将培养的干细胞移植到涎腺。移植后90 d，腺体内导管细胞和腺泡细胞数量显著增加，涎液流量也明显增加，证明培养的干细胞能够修复放射损伤的腺体。另有研究发现，骨髓源细胞(bone marrow-derived cells, BMDC)可刺激涎腺干细胞、腺泡细胞和导管细胞增生[23]。给小鼠静脉注射颗粒细胞克隆刺激因子、FMS-样络氨酸激酶及干细胞因子，8周后对小鼠进行15 Gy放射线照射。照射后30 d，小鼠颌下腺内BMDC显著增多，腺泡细胞数和涎液分泌量明显增加[24]。Tran等[25]应用组织工程技术培养恒河猴腮腺细胞，使之发育为涎腺并移植到受者口腔。因此，通过移植涎腺干细胞，刺激干细胞增殖，以及应用组织工程技术，将有望成为修复放射损伤后期腺体功能的有效措施。

4 放射性涎腺损伤的防治

4.1 放射治疗手段的改进

放射性涎腺损伤的程度与放射剂量有关，放射剂量越大，涎腺损伤越严重。近年来临床多应用适形放疗、调强放疗、三维策划放疗和加速分割放疗等技术提高治疗增益比，最大限度地将放射剂量集中到靶区，缩小照射野和照射野内涎腺的体积，减轻涎腺放射性损伤[26]。但是，由于涎腺对放射线极其敏感，改进的放射治疗技术仍不可避免地造成涎腺损伤[3]。

4.2 促涎剂的应用

放射性涎腺损伤的患者常出现口腔干燥症状。轻度口干患者，通过口服胆碱能受体激动剂(如毛果芸香碱、环戊硫酮、氨基甲胆碱及西维美林等)，刺激涎腺尚有功能的腺泡细胞分泌唾液，以改善放射性口干[27-28]。但胆碱能受体激动剂半衰期较短，特异性低，常引起尿频、多汗、轻度腹胀、腹痛、恶心和食欲不振等不良反应，因此不能长久用于放射性口干的治疗[29]。

4.3 细胞保护剂的应用

文献报道一些细胞保护剂可减轻涎腺细胞的放射性损伤。虽然氨磷汀为美国FDA认证的预防放射性口干的药物[30]，能减轻自由基对组织细胞的损伤，改善头颈部恶性肿瘤患者放疗后早期和晚期的口干症状。然而，静脉注射氨磷汀常引起低血压、呕吐、头晕乏力和过敏等不适，且其价格昂贵，不能广泛用于临床[31]。尚有其它细胞保护剂的研究处于实验室研究阶段：组胺可保护放射后大鼠颌下腺细胞的分泌颗粒，抑制导管及腺泡细胞溶解死亡，维持涎液分泌[32]；磷脂化过氧化物歧化酶和亚硒酸钠可减轻小鼠涎腺及大鼠腮腺线粒体的过氧化损伤，发挥保护腺泡细胞的作用[33-34]；奥曲肽可与大鼠腮腺上的生长抑素受体结合，使腮腺处于低代谢状态，避免细胞的过氧化损伤[35]。

4.4 自体颌下腺移植

为减轻放射治疗对涎腺的损伤，张晔等[36]将3例头颈部恶性肿瘤患者颌下腺在放疗前转位到颏下间隙，放疗时屏蔽转位的颌下腺。转位术前后及放疗后分别检测颌下腺涎液流量，经涎液流量分析表明3例转位的颌下腺均成活。其中2例放疗患者在随访的20个月内，转位的颌下腺保存一定的分泌功能，患者无主观口干症状。

5 展 望

放射线照射造成涎腺结构和功能的改变，是涎腺损伤的主要原因。目前，临床主要通过改进的放射治疗技术、自体颌下腺移植及促涎剂的应用，减轻放射性涎腺损伤。由于腺体自身修复能力低下，不能从根本上解决放射性涎腺损伤。深入探索放射治疗后促进涎腺腺体修复的方法和分子新机制，对于从蛋白质和基因水平防治放射性涎腺炎的进行性发展，以及研发有效的基因治疗手段，均具有重大意义。

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