肺表面活性物质相关蛋白A、D与放射性肺损伤关系的研究进展

蒋 健(综述)，王仁生(审校)

(广西医科大学第一附属医院放疗科，南宁 530021)

肺是胸部肿瘤放射治疗时的主要剂量限制器官，当放射剂量超过其发生生物效应的阈值时即可发生放射性肺损伤[1]。放射性肺损伤是胸部恶性肿瘤放射治疗后的常见并发症，最多见于肺癌、乳腺癌及食管癌，发病率为16.7%～50.3%[2]，情况危急者，可引起严重的呼吸衰竭甚至死亡，应引起高度的临床重视。

放射性肺损伤分为两个连续的过程，即急性期的放射性肺炎(radiation pneumonitis,RP)和慢性期的肺纤维化，两个阶段之间并无明显的界限[3]。在临床上，急性期的RP通常发生在放射治疗后的1～3个月，晚期肺损伤主要表现为纤维化，多发生在照射后6个月左右。如何对放射性肺损伤进行早期诊断一直是国内外学者们关注的问题，随着从分子生物学角度解释肺损伤发生机制理论的逐渐成熟，肺表面活性物质相关蛋白(pulmonary surfactant-associated protein,SP)与放射性肺损伤的相关性日益得到重视，且已取得了一定进展。

1 放射性肺损伤的机制及早期炎性介质

早在20世纪50年代，学者们就开始对放射性肺损伤的发病机制进行研究，但多集中在靶细胞损伤的阶段。随着研究的不断深入以及大量动物实验的进行，学者们发现放射性肺损伤不仅仅是单一靶细胞损伤的结果，而是由多种细胞参与及其相互作用的级联反应过程[4]。目前较推崇的细胞因子学说认为肺泡巨噬细胞和成纤维细胞是肺的效应细胞，照射后肺泡巨噬细胞会产生白细胞介素1(interleukin 1,IL-1)、IL-6、肿瘤坏死因子α等炎性细胞因子，吸引并活化淋巴细胞等炎性细胞，产生转化生长因子β1等介质，通过一系列的自分泌和旁分泌过程刺激成纤维细胞增殖，最终导致肺纤维化的形成。其中IL-1是RP的启动因子之一，而转化生长因子β1则是一种重要的纤维化形成因子[5]。另外，自由基的产生也与放射性肺损伤的发生密切相关。放射治疗后，肺吞噬细胞受炎性分泌物刺激产生过量自由基，导致肺组织脂质过氧化损伤并刺激成纤维细胞增殖[6-7]。目前，与RP有关的早期炎性介质主要有转化生长因子β1、肿瘤坏死因子α、IL-1、IL-6、细胞间黏附分子1等，均可由肺泡细胞、纤维细胞及巨噬细胞产生和分泌。

肺泡Ⅱ型上皮细胞是放射性肺损伤重要靶细胞之一，也是对放射线最敏感的细胞之一，它在放射后最早出现形态学变化[8]。肺泡Ⅱ型上皮细胞分泌的肺表面活性物质可表达SP。近年来，许多学者将放射性肺损伤的发病机制的研究转向SP，认为它是放射性肺损伤的早期标志，因此随着SP的深入研究，它将在预测早期放射性肺损伤的过程中发挥重要作用。

2 SP-A、SP-D的生物学作用及防护机制

肺表面活性物质是由肺泡Ⅱ型上皮细胞分泌的一种复杂的脂蛋白,其中90%以上是以二棕榈酰卵磷脂和磷脂酰甘油为主的磷脂部分，10%是与脂质特异结合的蛋白质即SP，它们分布于肺泡液体分子层表面,维持着大小肺泡容量的相对稳定。SP又分为疏水性蛋白和亲水性蛋白，前者包括SP-B、SP-C；后者包括SP-A、SP-D[9]。而最具临床意义的为SP-A和SP-D，其中SP-A占SP总量的50%～70%，是最先发现且强烈表达、信号最丰富的蛋白[10]。SP-A和SP-D同属C型凝集素超家族中的胶原凝集素家族成员[11]，SP-A大分子是由六个三联螺旋亚单位组成的十八聚复合物，形成“郁金香束”结构；而SP-D则是由4个三聚体亚单位组成的十二聚体大分子复合物，以“十字架形”结构排列。研究表明，SP-A、SP-D具有多种生物学效应，其含量的减少与肺部疾病密切相关[12-13]。有学者认为当肺受到放射性损伤时，SP-A可通过调制肺泡巨噬细胞的功能参与机体的防御机制，SP-D同样具有肺的主动防御功能并参与细胞外肺表面活性剂的重组和更新[14]。其机制尚不十分明确。核因子κB信号通路的激活并引起炎症失控可能在RP发生的过程中起关键作用。放射线可通过直接损伤肺组织，或通过产生炎性细胞因子(如肿瘤坏死因子α)，或通过产生活性氧类激活核因子κB，然后活化的核因子κB进入细胞核内与DNA结合，启动基因转录。

这些基因可表达多种细胞因子，包括前炎性因子肿瘤坏死因子α、IL-2、IL-6、细胞间黏附分子1、血管细胞黏附分子1，从而加剧肺的炎性反应及血管内皮细胞的损害。SP-A、SP-D可能通过抑制核因子κB的活性进而抑制某些细胞因子和炎性介质的合成与释放，从而减轻肺的放射性损伤[15]。在一项肺的间接性损伤的研究中，与野生型小鼠相比，SP-D剔除小鼠的肺IL-6和肿瘤坏死因子α水平升高达10倍，且肺内的单核巨噬细胞数量升高接近2倍，但是中性粒细胞数量却没有增加，因此说明SP-D也可通过粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子途径抑制炎性反应，并驱使外周血的单核巨噬细胞迁移入肺[16]。

3 SP-A、SP-D与早期RP的研究

1983年Rubin等[17]就用实验证实肺表面活性物质的释放物是RP的早期生物学指标。他们认为，经放射治疗后，肺泡Ⅱ型上皮细胞立刻向肺泡内释放大量肺表面活性物质并维持数天至数周，同时血管内皮细胞通透性增加，肺泡内的活性物质进入血液循环，引起一系列的生物学效应。急性RP是放射性肺损伤的早期阶段，继发性的肺表面活性物质减少和灭活是其发生的重要机制之一。SP-A、SP-D在早期放射性的炎性反应和代谢变化上均发挥了重要的作用。

目前认为，SP-A、SP-D在急性肺损伤/急性呼吸窘迫综合征患者中存在内源性代谢异常。对大鼠进行全胸照射的研究发现，肺组织SP-A蛋白质印迹(Western Blot)在照射后第1周即可出现蛋白表达的下降[18]。Hallman等[19]对4例间皮瘤患者进行半胸照射，发现照射后肺泡灌洗液中SP-A蛋白水平下降到照射前的12%～55%，提示肺组织受照射后，肺泡Ⅱ型上皮细胞发生进行性损伤，合成SP-A的能力下降，导致肺表面活性物质的功能丧失，促进肺的损伤。在正常人，肺泡-毛细血管屏障完好无损，血清中仅检测出少量的SP-A、SP-D蛋白。Takahashi等[20]对25例肺癌患者进行肺部放射治疗，其中12例RP患者血清SP-A、SP-D蛋白水平较非RP患者显著增高，且对RP患者照射后的第1周和最后1周的血清SP-A、SP-D值进行测量，发现它们分别升高了83% 和85%。由此可以推测放射性损伤使肺泡-毛细血管屏障通透性增高，肺表面活性物质可通过损伤的肺泡-毛细血管膜进入血液，使血清SP-A和SP-D蛋白水平增高，这与Rubin等[17]的结论相符合。Sasaki等[21]测定了胸部肿瘤患者在放疗前、中、后三个时期内的血清SP-A和SP-D水平的变化，发现在发生RP的患者中血清SP-A和SP-D水平在放疗开始后约3周(30～40 Gy)开始升高，5～6周(50～60 Gy)达到最高水平，而未发生RP的患者中未见类似现象发生；同时，在RP患者中，血清SP-D水平在9个月内持续升高，而SP-A水平仅在50～60 Gy剂量水平升高，SP-D表现出更高的灵敏度和对RP诊断的阳性预测值(分别为74% 和 26%、68%和21%)。因此认为血清SP-A和SP-D的检测是早期发现RP的一个有效指标，且SP-D水平比SP-A水平对监测RP的发生更加敏感。而Matsuno等[22]在对SP-D与RP的关系研究中未发现两者有必然的联系。

4 肺表面活性物质与放射性肺损伤的防治

针对放射性肺损伤，目前临床上还没有具体有效的防治措施。除了技术防护外，根据发生机制进行防治的药物目前主要有活性氧类清除剂、血管紧张素转换酶抑制剂、细胞因子抑制剂、酶类抑制剂以及中医药的应用[23]，但主要针对肺Ⅱ型上皮细胞损伤进行缓解治疗的相关研究报道较少。国外有学者对RP患者进行糖皮质激素系统治疗，3周后发现RP患者血清SP-A和SP-D水平明显降低，而未进行治疗者血清SP-A和SP-D水平无明显变化[20]。国内也有相关实验研究[24]，用视黄酸灌服患有RP的小鼠模型，结果发现肺组织SP-A蛋白的表达较单纯照射组有明显恢复，提示视黄酸可能通过减轻照射后肺Ⅱ型肺泡上皮细胞的损伤，促进肺组织SP-A蛋白表达。外源性肺表面活性物质制剂替代治疗在治疗急性肺损伤/急性呼吸窘迫综合征中已获得了巨大成功，但尚无对放射性肺损伤进行防治的相关研究。因此，如何对放疗造成的肺泡Ⅱ型上皮细胞损伤进行有效防治，已经成为了放射性肺损伤防治研究亟待解决的问题。

5 结 语

由于放射性肺损伤的机制还未完全阐明，且无有效的治疗措施，目前对RP的治疗关键在于预防。SP-A和SP-D作为一种炎性物质，其水平在肺受到损伤的早期即可发生改变。因此，在RP发生初期对血清SP-A及SP-D进行动态监测，不仅可以为疾病提供诊断依据，也可对疾病的转归进行预测和评估。随着对肺表面活性物质研究的不断深入，其生物学作用不再仅仅是降低肺泡表面张力及抑菌抗炎，它必将在临床上发挥越来越重要的作用。

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