中医药干预放射性肺损伤的机制研究进展 *

李青峰，李文婷，李沐涵，吴勉华

(1.南京中医药大学针灸推拿学院·养生康复学院，江苏 南京 210023；2.南京中医药大学第一临床医学院，江苏 南京 210023；3.南京中医药大学江苏省中医药防治肿瘤协同创新中心，江苏 南京 210023)

放射治疗是肺癌、乳腺癌、食管癌、纵隔肿瘤等胸部肿瘤的主要治疗手段之一。仅肺癌而言，2015年，我国约有79万例新增病例[1]，其中不能手术的早期非小细胞肺癌、不可切除的局部晚期非小细胞肺癌和局限期小细胞肺癌均适宜采用放射治疗[2]。因接受放射治疗的胸部肿瘤的位置关系，放疗区域不可避免会覆盖部分正常肺组织，而肺是放疗最主要的剂量限制器官[3]，肺组织容易受射线诱导，所以放射区域易形成放射性肺损伤(Radiation-induced lung injury，RILI)。RILI临床上主要分为两个阶段，第一阶段为放射性肺炎(Radiation pneumonitis，RP)，是急性损伤阶段，通常发生在治疗后6个月内(通常在12周内)，临床主要表现为咳嗽、咯痰，胸痛；第二阶段为放射性肺纤维化(Radiation-induced pulmonary fibrosis，RIPF)，是慢性损伤阶段，通常发生在治疗后1年[4-5]，出现胸闷气短、呼吸困难等症状，严重者甚至死亡。目前，现代医学对RILI的治疗多以抗生素及糖皮质激素等对症处理为主，但易导致二重感染、菌群失调、免疫抑制等诸多副作用，总体效果欠佳[6]。然而，近年来中医中药在改善RILI方面取得了良好的疗效，大量的临床研究表明中医药能预防并改善RILI的临床症状及严重程度[7]，也有越来越多的学者在现代医学研究的基础上进行了大量有关中医药防治RILI的实验研究[8]，取得了一定的成效，本文就中医药干预RILI的作用机制进展展开综述。

1 中医对RILI的病因病机认识

放射性肺炎是伴随近现代放射治疗技术而出现的疾病，中医古代典籍中并无放射性肺炎的记载，但“咳嗽”“肺痿”“喘证”等病与放射性肺炎的临床表现相似。中医学普遍认为放射线属于热性杀伤性物质，为热毒之邪，会耗伤机体阴血，导致肺热津伤，肺的宣发和肃降功能失常。现代中医学者[9]认为RILI是一种弥漫性间质性肺疾病，归属祖国医学“肺痹”和“肺痿”等范畴。病因为热毒之邪犯肺，病机多为肺热津伤，气阴两伤，瘀热相搏，治则为益气养阴，凉血散瘀，培补脾胃，滋肾养肝等[10-11]，临床上通过中医药辨证干预RILI疗效显著，有效地避免了西药治疗RILI的不良反应。

2 中医药干预RILI的相关作用机制

RILI的发病机制复杂，至今尚未被完全认识，目前认识到的发生机制有靶细胞学说，细胞因子级联学说、氧化应激损伤学说、免疫反应学说等[12]。目前较为公认的细胞因子学说，认为RILI的病变过程主要是正常肺组织在照射到一定剂量的射线时激活肺泡巨噬细胞、肺间质细胞(成纤维细胞)、肺泡上皮细胞及淋巴细胞等靶细胞[13]，分泌产生细胞因子而产生多细胞间相互作用及产生一系列的复杂动态变化过程，最终导致肺纤维化的过程。近年来研究发现，中医药可以通过保护靶细胞，调节免疫平衡，抑制炎症因子释放及纤维化因子释放以及抑制相关信号通路活化等方面防治RILI发挥作用，目前实验研究内容主要分为几大类别，中药单体，单味中药以及中药方剂和中药复方，以中医理论为基础，使用的多是益气养阴清肺，清热凉血散瘀类方剂及中药或单体，有明显治疗效果。

2.1 保护靶细胞

从靶细胞层面，放疗给肺脏带来的损伤主要是由电离辐射对肺细胞的直接细胞毒性作用，以及对肺血管壁的损伤作用。电离辐射直接促进活性氧(ROS)的产生，活性氧诱导DNA损伤，导致肺泡上皮细胞和毛细血管内皮细胞的损伤[14]。其中，急性期电离辐射对Ⅰ型和Ⅱ型肺细胞的损伤，导致肺泡表面活性物质的丢失以及血清蛋白转移进入肺泡。研究指出，当Ⅱ型肺泡上皮细胞受损时，其分泌活性物质的功能受损甚至丧失，会导致成纤维细胞的异常增生，同时还对Ⅰ型肺泡上皮细胞的修复功能带来干扰，严重的可导致不可逆的肺纤维化的产生[15]。

中医药对肺泡Ⅱ型上皮细胞、肌成纤维细胞等RILI靶细胞具有一定的保护作用。有学者研究单味中药对RILI靶细胞的保护作用，肿节风具有清热凉血,活血消斑,祛风通络等功效,现代药理研究其具有抗菌和消炎作用[16]。胡凯等[17]研究中药肿节风防治肺纤维化机制，通过构建小型猪RILI模型，观察SP-A为分子标记的肺泡Ⅱ型上皮细胞数目以及以α-SMA为标记的肌成纤维细胞数目，发现肿节风干预组肺组织SP-A表达明显高于单纯照射组，而α-SMA表达低于单纯照射组，肿节风发挥防护RILI的作用机制是减少肺泡Ⅱ型上皮细胞损伤、抑制肌成纤维细胞的转化增殖。

2.2 调节免疫平衡

在损伤后的免疫应答过程中，大量激活的CD4+T细胞可以分化为两个亚型:Th1细胞和Th2细胞，两者在推动炎症反应和纤维化反应的进展方面发挥着重要作用。Th1/Th2免疫反应在小鼠肺辐射损伤中的差异激活为研究RILI发病机制提供了一个新的方向[18-19]。近年来，分子免疫学的一个重要发现是CD4+T细胞的亚群Th17和Treg，促进免疫炎症反应的Th17细胞与抑制免疫应答的Treg细胞两者之间存在着平衡，与Th1和Th2等共同参与维持机体的免疫功能，并维持其动态平衡[20]。

中医药在免疫平衡方面发挥重要调节作用，有研究者[21]用养阴清热化瘀方(桑叶、太子参、麦冬、黄芪、连翘、北沙参、当归等)干预RILI大鼠模型，研究发现其通过调控TLR4/NF-κB信号转导通路调节Th1/Th2细胞因子水平，从而恢复Th1、Th2免疫平衡，减轻RILI的发生。李铮等[22]观察养阴清肺方(麦冬、地黄、炒栀子、连翘、川贝粉、鱼腥草等)对放射性肺炎大鼠外周血Th17/Treg平衡的影响，将50只大鼠分为4组，4周观察肺组织病理学改变及检测Th17、Treg和Th17/Treg的变化，结果显示模型组与空白组比较，Th17比例增高，激素组、中药组、中药加激素组分别与模型组比较，Treg比例均降低，模型组与空白组比较，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，而用药组Th17/Treg向Treg偏移，认为养阴清肺方可有效减轻放射性肺炎大鼠局部肺组织炎症和局部纤维化程度，其机制是通过作用于Treg细胞，下调Treg比例来发挥调节免疫平衡的作用。

2.3 抑制炎症因子释放及相关通路活化

参与局部损伤与炎症反应的细胞因子中，主要有IL-1、IL-4、IL-6、IL-17A、TNF-α等。其中TNF-α较为重要，是体内细胞因子调节网络的启动因子，启动和维持放射性肺炎的发生和发展过程。此外，TNF-α还能促进成纤维细胞的生长，刺激IL-1、IL-6等其他细胞因子的生成和释放，产生细胞因子的级联反应[14,23]。ILs是由巨噬细胞及淋巴细胞等分泌的一种细胞因子，介导白细胞间相互作用。其中，IL-6能刺激成纤维细胞的增殖以及促进胶原合成，抑制细胞外基质的分解，进而促进RILI的发展[23]。在炎症因子相关通路中，NF-κB信号通路是RILI研究的热点之一，在炎性反应的发生中发挥关键作用[24]。NF-κB是一类具有多向转录调节作用的核蛋白因子，广泛存在于多种组织细胞中，易被辐射激活[25-26]，并且释放大量炎性细胞因子，参与急性放射性肺炎以及放射性肺纤维化的过程，通过抑制NF-κB的活性能够有效减轻炎性反应[27]。肺组织经放射线照射后，其中的NF-κB及细胞间黏附分子1(ICAM-1)的表达均明显增强[28]，认为NF-κB和ICAM-1是导致急性RILI的重要因素，可以通过减少NF-κB的活化调控ICAM-1的表达来减少RILI。Mi等[29]研究发现抑制NF-κB可增加放射敏感性以及减少肺癌放射性毒性。

2.3.1 中药方剂 周燕萍等[30]研究沙参麦冬汤(北沙参、玉竹、麦冬、天花粉、扁豆、桑叶、生甘草、地骨皮等)干预RILI的作用机制，结果显示用药组血浆中IL-6、TNF-α显著降低，提示沙参麦冬汤通过降低血浆中IL-6、TNF-α而发挥抑制放射性肺炎，减缓肺纤维化进展的作用。自拟方桑杏护肺颗粒根据清营汤化裁而成，具有清营热、外透伏热、益气养阴、化痰祛瘀功效。桑杏护肺颗粒防治RILI，同样是通过下调IL-6和TNF-α发挥作用[31]。IL-17A属于白介素17细胞因子家族，在RILI发生发展中具有重要作用。张解玉[32]运用自拟养阴清肺解毒方防治RILI，养阴清肺解毒方功效为清热解毒，益气养阴，该方主要是通过下调IL-17A的表达发挥防护作用。此外，当归补血汤对急性RILI有防护作用[33]，当归补血汤出自李东垣所著的《内外伤辨惑论》，由黄芪、当归两味中药组成，具有益气养血活血之功，实验结果显示用药组血清中NF-κB p65和内皮素1(ET-1)的含量降低，NF-κB p65和ET-1 mRNA转录活性下降，肺组织中NF-κB p65和ET-1的蛋白表达水平降低，提示当归补血汤通过抑制NF-κB p65和ET-1的表达及活性而发挥放射防护作用。

2.3.2 单味中药或中药单体 当归提取物当归多糖是防治肺纤维化的有效成分，能改善肺纤维化大鼠模型的各项肺功能[34]，对放射损伤具有防护作用[35-37]。Xie等[38]研究当归对辐射的抑制作用，观察TNF-α的表达，接受放射治疗的当归干预组小鼠的肺组织中TNF-α阳性的炎性细胞数量较单纯接受放射治疗的小鼠减少，同时伴有TNF-α水平的中度下降，提示中药当归通过抑制辐射诱导的肺组织中TNF-α在小鼠体内的表达发挥防护作用。中药单体槲皮素[39]对RILI小鼠的疗效及机制作用方面，结果显示对照组小鼠肺组织出现明显炎症反应，给药组肺泡炎症程度明显减轻，小鼠肺组织胞核NF-κB蛋白表达降低，提示槲皮素可以通过抑制NF-κB蛋白的表达，减轻RILI肺组织的炎性渗出，对RILI具有一定的防治作用。此外，槲皮素对RILI起保护作用，其机制可能与抑制MAPK通路以及NF-κB信号通路有关[40-41]。此外，中药黄芩性寒，味苦，具有清热燥湿，泻火解毒的功效，现代药理研究发现黄芩苷和黄芩素具有抑制细胞因子活性，解热抗炎等作用[42]。何志坚等[43]研究表明黄芩提取物黄芩苷对大鼠RILI的保护作用主要通过下调TNF-α、TGF-β1和IL-1的水平而实现。

2.4 抑制纤维化因子释放及相关通路活化

参与组织修复与纤维化的因子中，主要有血小板衍化生长因子(PDGF)、表皮生长因子(EGF)和转化生长因子-β(TGF-β)等，以TGF-β最为重要[44]。TGF-β1是RILI发生、发展最重要的细胞因子[3]，由肺泡巨噬细胞释放，能增加细胞外基质(ECM)，主要参与组织的纤维化作用，还可间接促进成纤维细胞增殖。尽管放射性肺纤维化往往到放疗结束后的1年后[45]才能观察到，但据研究显示，TGF-β1[46]的改变在接受放射治疗早期就已经出现，是目前国内外学者公认的预测RILI的因子。此外，近年研究发现基质金属蛋白酶(MMPs)以及金属蛋白酶组织抑制剂(TIMPs)在肺纤维化病理过程中起着重要作用[47]，其主要作用是参与ECM的代谢。有研究证实，MMPs、TIMPs家族成员中MMP-2与TIMP-1的比例失衡[48]是肺纤维化发生及发展的关键，因此寻求它们之间的平衡已成为干预肺纤维化形成的途径之一，为肺纤维化的研究提供了一个新的突破点。

RILI相关纤维化细胞因子的产生，是调配了多种信号通路的结果，其中Smad信号通路是TGF-β主要且特异性的信号转导通路[49]，TGF-β/Smad信号通路在诱导RILI的发生、发展过程中起着关键性作用，尤其在放射性肺纤维化阶段[50]。Smad蛋白是目前发现唯一的TGF-β受体的胞内激酶底物，将信号由内膜转至细胞核[51]。其中Smad3、Smad4、Smad7是放射性肺纤维化发生和发展相关的主要靶点[52]，并呈一定时效性动态分布。放射性肺纤维化过程中最活跃的细胞是由肺成纤维细胞在照射后转化而成的肌纤维母细胞，Li等[53]研究Smad3基因敲除对放射性肺纤维化的影响，发现影响肌纤维母细胞生产的最主要的细胞因子是TGF-β1及其下游Smad3分子，提示TGF-β1/Smad3通路是调控肌成纤维细胞分化的主要途径，发挥抑制放射性肺纤维化形成的作用。

2.4.1 中药方剂 Hong等[54]通过观察养阴清肺汤(生地黄、连翘、玄参、甘草等)对大鼠RILI模型的作用研究其机制，结果显示与对照组相比，养阴清肺汤干预组大鼠肺中MMP-12和TIMP-1的mRNA和蛋白表达在各时间点均较低，从而维持了MMP-12/TIMP-1的平衡，导致了ECM的合成与降解达到平衡，最终减轻了肺纤维化的发生，表明养阴清肺汤对辐射所致的肺损伤早期具有预防和治疗作用，其机制可能与抑制MMP-12和TIMP-1有关。以苦参、白茯苓为原料经提取加工精制而成的纯中药制剂复方苦参注射液具有清热利湿，凉血解毒，散结止痛之功效，经研究复方苦参注射液[55]可以通过降低上皮间质转化(EMT)相关通道蛋白的表达以及抑制TGF-β/Smads和Wnt/β-catenin信号通路来达到防治RILI的目的。

2.4.2 单味中药或中药单体 中药黄芪发挥作用的主要成分是黄芪多糖、黄芪总黄酮和黄芪总皂苷，其中黄芪黄酮对抑制肺纤维化炎症反应及后期的纤维化过程效果更显著，并且与下调TGF-β1和TNF-α具有密切关系[56]。现代研究发现[57-58]黄芪中有效成分黄芪多糖，黄芪甲苷对辐射损伤起保护作用。林白桦等[59]研究黄芪多糖干预RILI小鼠，对部分肺组织行超氧化物歧化酶(SOD)检测，ELISA法测定血清中TGF-β1，结果显示组织中血清中TGF-β1明显降低，SOD活性明显较高，炎性细胞募集较少。表明黄芪多糖能明显缓解RILI，其作用机制可能为降低TGF-β1、保护SOD活性、减轻炎症反应。赵蓉等[60]通过实验研究发现在放射治疗早期使用黄芪注射液干预，可通过抑制TGF-β1/Smads的信号通路的活化，抑制放射性肺纤维化的发展。氧化苦参碱是中药苦参的有效成分之一，现代药理研究具有抗炎，抗过敏，平喘等作用[61]。王文龙等[62]发现氧化苦参碱能够通过抑制TGF-β/Smads及Wnt/β-catenin相关的信号传导通路，改善RILI模型小鼠肺纤维化病变。徐婷贞等[63]发现中药虎杖能够降低TGF-β1蛋白的表达，抑制受体激活性蛋白Smad3的表达，下调通用性蛋白Smad4的表达，促进抑制性蛋白Smad7的表达，从而抑制RILI大鼠肺脏中TGF-β/Smad信号传导通路的激活来预防RILI。张彦伟等[64]建立小鼠肺照射模型以及小鼠成纤维细胞株模型，通过体内外实验，观察雷公藤内酯醇(TPL)对放射性肺纤维化中肌成纤维细胞(MFBs)的减少活化与TGF-β1/ERK/Smad3通路的相关性，得出结论雷公藤内酯醇可通过抑制TGF-β1/ERK/Smad3通路，减少肺部照射后MFBs的活化，从而抑制放射性肺纤维化的进展。

3 小结及展望

RILI是胸部肿瘤放射疗法常见的并发症，现代医学尚无特异性的治疗手段和切实有效的治疗药物。RILI发病机制错综复杂，尚未完全明确，中医药可以从保护靶细胞、调节免疫、改善肺组织炎症及纤维化层面发挥治疗作用，有效地干预RILI的发生发展过程。目前的研究仍存在一些不足，如研究较为分散，应在中医理论指导之下挖掘临床的经方验方，并筛选其有效成分进行机制和靶点的探究。此外，目前的机制研究多集中在TGF-β1/Smad和NF-κB等信号通路，可探索更多如放射性肺纤维化相关的信号通路；除开展RILI治疗相关研究外，中医药预防RILI也值得关注，如补益类中药可以有效预防RILI的发生和发展[65]。随着对RILI疾病机制的更深入的认识,加强中医药干预RILI机制的研究是今后防治RILI的一条重要途径，具有重大的研究价值以及应用前景，能使更多胸部肿瘤患者受益。