張福鵬，趙曉燕，汪欣文，高晉生，劉麗坤，白晉陽

1山西省中醫(yī)藥研究院/山西省中醫(yī)院腫瘤科，太原030012

2山西省中西醫(yī)結合醫(yī)院腎內科，太原030012

放射性食管炎（radiation esophagitis，RE）是肺癌、食管癌、縱隔惡性腫瘤等胸部腫瘤在放射治療過程中最為常見的并發(fā)癥，主要發(fā)生機制：放射線對正常食管黏膜造成損傷后出現(xiàn)局部充血、水腫、黏膜上皮細胞變性與壞死，從而發(fā)生以輕中度為主的無菌性炎癥反應。國內外對于RE發(fā)生率的報道不一，但當放射劑量達到30～40 Gy時，食管黏膜上皮逐漸發(fā)生壞死脫落，形成點狀潰瘍，引起RE[1]。目前，對于RE的治療手段尚不統(tǒng)一，現(xiàn)代醫(yī)學以解痙止痛、消炎抗菌、保護消化道黏膜的對癥處理為主要治療原則，而傳統(tǒng)醫(yī)學則以清熱燥濕、益氣養(yǎng)陰、活血行氣、消腫生肌為主要治療原則[2]。目前，對于RE的發(fā)病機制尚無一致性觀點，鑒于關于放射后黏膜修復在RE發(fā)病機制中的作用的研究較少，現(xiàn)就RE發(fā)病機制的研究進展作一簡要綜述。

1 機制研究

1.1 動物模型

對于任何疾病發(fā)病機制的研究都離不開動物模型，而RE的確診需行胃鏡下活檢明確，但是食管穿孔的風險較大，因此，臨床上以美國腫瘤放射治療協(xié)作組（Radiation Therapy Oncology Group，RTOG）和歐洲癌癥治療研究組織（European Organization for Research on Treatment of Cancer，EORTC）的診斷標準對RE進行診斷，而對于RE發(fā)病機制的研究則以動物實驗為主。早在1979年，Northway等[3]報道了關于RE的研究，該研究以負鼠作為模型，應用放射劑量為22.5 Gy的60Co-γ射線構建模型，結果發(fā)現(xiàn)，其與目前臨床所采用的6MV-X射線照射的差異較大，無法很好地模擬實際臨床治療。有學者應用X射線照射BALB/c、C57B1/6小鼠并建立了RE模型，造模劑量設定為12 Gy×5，更接近臨床實際RE的發(fā)生，該實驗還提示表皮生長因子（epidermal growth factor，EGF）可能成為RE的治療方向，但是BALB/c、C57B1/6小鼠體積較小，構建模型時操作性不強[4]。Barnes等[5]通過實驗發(fā)現(xiàn)，術中對狗進行30、40 Gy的射線照射后均可誘發(fā)食管炎的發(fā)生。雖然獼猴、狗等動物從形體上可以模擬人體，而且具有對輻射敏感的特點，但是價格昂貴。沈莉等[6]以Wistar大鼠為實驗對象，采用劑量為43 Gy的60Co射線對其進行照射，結果顯示，大鼠RE動物模型構建成功。路軍章等[7]應用6MV-X射線照射Wistar大鼠，對不同照射劑量、照射時間及構建模式的RE進行比較，結果發(fā)現(xiàn)，照射40 Gy后，RE大鼠動物模型構建成功，且更符合臨床實際，因此，目前多采用6MV-X射線照射Wistar大鼠從而構建RE模型。

1.2 炎癥機制

炎癥反應的激活是RE發(fā)生和發(fā)展過程中重要的病理變化，放射線對食管黏膜的作用能夠造成炎癥信號通路被激活，并導致淋巴細胞、單核巨噬細胞等炎癥細胞在食管黏膜內發(fā)生浸潤，分泌大量炎癥介質并引起局部組織充血、水腫及損傷[8]。

γ射線可使食管組織中的H2O大量分解成羥自由基，導致食管組織發(fā)生嚴重損傷[9]。而放射線作用于食管黏膜不僅能夠激活炎癥反應，還能夠通過電離作用將食管中的H2O大量分解成氧自由基。局部組織中大量生成的氧自由基能夠引起食管黏膜發(fā)生氧化性損傷，同時生成產(chǎn)物丙二醛（malondialdehyde，MDA）、超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD），從而引起細胞膜的通透性增加，破壞溶酶體，誘導細胞凋亡，加劇炎癥反應[10-11]?？寡趸甘菣C體清除氧自由基的重要自身代償機制，谷胱甘肽過氧化物酶（glutathione peroxidase，GPX）能夠將過氧化物還原為羥基化合物，促進過氧化氫的分解。SOD和含Mn金屬輔基的超氧化物歧化酶（Mn-superoxide dismutase，Mn-SOD）是機體將氧自由基還原為過氧化氫的關鍵酶，同時具有抗氧化的作用[12-13]。

腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-alpha，TNF-α）是在炎癥反應被激活的過程中最先發(fā)生改變的炎癥介質，同時參與了炎癥反應的級聯(lián)激活及局部組織的炎癥損傷過程[14]。白細胞介素-1β（interleukin-1β，IL-1β）、白細胞介素-6（interleukin-6，IL-6）和白細胞介素-8（interleukin-8，IL-8）是白細胞介素家族中重要的促進炎癥發(fā)生的介質，能夠促進炎癥反應的級聯(lián)激活及局部組織炎癥介質的瀑布式釋放[15-16]。周育夫等[17]通過檢測食管癌患者放療前后血清中炎癥反應指標（包括TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-8等），發(fā)現(xiàn)放療能夠激活炎癥反應；同時，分析了放療前后患者血清中氧化應激反應指標，發(fā)現(xiàn)放療能夠激活氧化應激反應，并造成組織發(fā)生氧化反應從而引起食管損傷。

2 黏膜修復及相關細胞因子的作用

食管受到放射線照射后，成纖維細胞和炎癥細胞趨向肌層，其病理改變過程為基底細胞增厚、水腫、纖維化，從而重建食管黏膜結構[18-20]。放射性食管損傷的修復與食管照射部位的瘢痕形成過程可能是同步的。

2.1 黏膜修復與瘢痕形成

創(chuàng)面愈合的過程與瘢痕形成的過程是同一種事物的兩種表達過程，其既是疾病恢復的結果，也是致病因素作用的結果。創(chuàng)面愈合前如何加快創(chuàng)面上皮化是預防瘢痕形成的關鍵，而創(chuàng)面愈合及瘢痕形成均與TGF-β/Smads信號轉導通路密切相關，因此，人為地調控TGF-β/Smads通路的平衡，促進創(chuàng)面快速修復的同時預防瘢痕的形成將是今后研究的重要方向[21]。

在人體組織或細胞受到損傷時，人體會自發(fā)地啟動修復機制，其中，最主要的方式是纖維性修復，這種修復可以恢復組織結構，而轉化生長因子-β（transformating growth factor-beta，TGF-β）及其下游的Smads信號轉導通路在纖維修復過程中發(fā)揮著關鍵性的作用，但當此通路過度激活時，會刺激相關細胞增殖、遷移以及膠原蛋白過度分泌，最終導致過度纖維化，從而形成病理性瘢痕。放射性食管損傷后的自限性修復過程亦是纖維性修復過程[22]。

房蕓和王海穎[23]在糖尿病腎損傷小鼠動物模型中發(fā)現(xiàn)，TGF-β1對纖維粘連蛋白（fibronectin，F(xiàn)N）等細胞外基質的分泌具有重要的調節(jié)作用，其通過TGF-β1促使成纖維細胞增殖并產(chǎn)生更多的FN，共同參與糖尿病腎纖維化的形成。劉英等[24]采用60Co射線照射易發(fā)生纖維化的C57BL/6J小鼠和抗纖維化的C3H/HeN小鼠復制放射性肺損傷動物模型，通過免疫組織化學法檢測肺組織中FN的表達情況，說明FN主要參與C57BL/6J小鼠的早期纖維化形成過程。張翠影等[25]選取雌性C57BL/6小鼠建立放射性肺損傷動物模型，應用實時定量聚合酶鏈反應（quantitative real time-polymerase chain reaction，qRT-PCR）檢測細胞因子TGF-β1和纖維化標志α-平滑肌肌動蛋白（alpha-smooth muscle actin，α-SMA）、I型膠原α1（collagen type Ialpha 1 chain，COL1A1）基因、纖維粘連蛋白信使RNA（fibronectin messenger RNA，F(xiàn)N mRNA）在放射性肺炎和肺纖維化組織中的表達情況，結果顯示，TGF-β1與α-SMA、COL1A1、FNmRNA的表達均呈正相關（P＜0.05），表明TGF-β1可能通過促進肌成纖維細胞的成熟和活化調節(jié)細胞外基質蛋白的表達，參與放射性肺纖維化的形成。肖蕾等[26]利用瓦里安XIM-CX型模擬定位機，瓦里安2300C/D直線加速器單次大劑量照射斯伯雷格（Sprague Dswley，SD）大鼠肝臟，結果發(fā)現(xiàn)放射導致肝臟細胞分泌的TGF-β增加，從而啟動因子激活磷脂酰肌醇3-激酶（phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K）/絲氨酸-蘇氨酸蛋白激酶（serine-threonine protein kinase，AKT）信號通路后引起磷酸化AKT（p-serine/threonine protein kinase，p-AKT）表達上調，該通路可能最終導致肝纖維化的發(fā)生。由此可見，無論是放射線所致的肺纖維化和肝纖維化，還是其他疾病所致的腎纖維化，均可證實黏膜修復與瘢痕形成有關。

2.2 細胞因子與細胞外基質

TGF-β1是啟動和終止細胞修復的重要因子，經(jīng)放射線照射后，上皮組織中的TGF-β1水平有所增加，但對于單純傷口，TGF-β1水平增加可能是導致放射性損傷愈合延遲的原因[27]。TGF-β1能夠直接刺激成纖維細胞外基質蛋白（包括纖維蛋白）、膠原蛋白、氨基葡糖等的合成，并對新合成的細胞外基質的降解具有明顯的抑制作用，局部注射TGF-β1可以促進傷口的愈合和典型肉芽組織的形成[28]。一項體外實驗的研究發(fā)現(xiàn)，TGF-β1可以刺激肌成纖維細胞的成熟及活化，并且促進細胞外基質成分COL1A1基因、FNmRNA和蛋白質的表達[29-31]。

FN是廣泛存在于動物組織和組織液中的一種高分子糖蛋白，在促進細胞黏附、遷移、增殖和分化等方面發(fā)揮著重要的作用，具有促進細胞再生與修復的生物學功能[32]。付小兵[33]通過觀察發(fā)現(xiàn)，潰瘍創(chuàng)面FN基因的表達水平較正常皮膚和瘢痕組織減少1/3，這表明潰瘍創(chuàng)面FN基因表達水平的下調除了與傳統(tǒng)觀念所認為的與相應蛋白酶的分泌增加有關外，更重要的原因在于FN基因的表達下調使FN蛋白的合成減少，從而導致組織修復細胞的移動支架遭到破壞，造成創(chuàng)面延遲愈合。國外學者研究發(fā)現(xiàn)慢性傷口創(chuàng)面FN的mRNA水平較正常皮膚組織明顯下降（P＜0.01）[34]。

舒崇湘等[35]比較了照射5 Gy的復合創(chuàng)傷組Wistar大鼠與單純創(chuàng)傷組Wistar大鼠的傷口愈合情況，結果發(fā)現(xiàn)，巨噬細胞分泌的FN細胞外基質、TGF-β細胞生長因子均直接參與和調控組織的修復，從而影響傷口的愈合，且復合創(chuàng)傷組中FN、TGF-β水平的下降更為明顯，提示在放射性損傷的愈合過程中，巨噬細胞受損及其分泌的FN、TGF-β水平的下降均可能導致傷口愈合延緩。Tian等[36]認為FN最能夠有效地消除電離輻射產(chǎn)生的抗聚集效應，該研究通過將FN與乳腺良性組織共培養(yǎng)后分為加入FN抑制劑組和不加入FN抑制劑組，結果發(fā)現(xiàn)電離輻射劑量依賴性地抑制了FN的生成，從而導致放射后傷口愈合速度減慢。沈莉等[37]對RE大鼠進行干預后發(fā)現(xiàn)，RE組織中EGF和TGF-β1的表達水平均較干預前有所提高，且縮短了傷口愈合時間（P＜0.05）。谷慶陽等[38]為研究EGF和表皮生長因子受體（epidermal growth factor receptor，EGFR）在急性放射性皮膚潰瘍組織中的表達情況及對潰瘍形成、發(fā)展、愈合的影響，以雌性Wistar大鼠為實驗對象，采用60Co射線局部照射法建立急性放射性皮膚潰瘍模型，證實經(jīng)輻射損傷的皮膚組織細胞合成并分泌EGF的功能在潰瘍形成后明顯下降，該機制可能是導致潰瘍形成、發(fā)展及難以愈合的原因之一。

TGF-β1、EGF、FN等細胞因子及細胞外基質參與了RE的修復，那么直接補充這類因子能否使傷口愈合？實驗表明，外源性補充EGF并不能夠減輕或防治放射性損傷，反而可能加重損傷。其原因可能包括以下兩個方面：①經(jīng)照射后，外源性EGF持續(xù)存在，使存活的上皮細胞持續(xù)處于“增殖狀態(tài)”，延遲了本身的成熟過程；②由于動物小腸的DNA合成和細胞增殖呈節(jié)律性，外源性EGF能否導致細胞增殖取決于小腸上皮細胞所處的細胞周期[39]。血小板膠是由富血小板血漿、鈣離子、凝血酶混合而成，其釋放TGF-β、EGF等細胞因子；其中，TGF-β是創(chuàng)面愈合階段的必需因子。臨床研究顯示，局部增加EGF能夠縮短植皮術后、深靜脈潰瘍、糖尿病足潰瘍的創(chuàng)面愈合時間[40-41]。

FN是一種分子量為450 kD的糖蛋白大分子，其分子結構中含有多種結構域，可以選擇性地與細胞外基質中的多種分子及細胞表面受體結合，發(fā)揮多種生物學效應，如細胞黏附與擴展、細胞運動、生長和分化等[42]，且參與了細胞與細胞、細胞與基質之間的粘連，從而在糖尿病足、周圍神經(jīng)損傷等的修復中能夠有效促進細胞黏附、遷移，達到難治性損傷愈合的目的[43]。因此，無論是在創(chuàng)傷早期，還是在創(chuàng)傷后期，F(xiàn)N在創(chuàng)傷修復的過程中均發(fā)揮了重要的作用。FN與纖維蛋白交聯(lián)后有助于成纖維細胞的移動，而成纖維細胞是慢性潰瘍愈合的主要修復細胞之一，其分泌的重要介質之一是細胞外基質，并為細胞的增殖和遷移提供骨架，同時使TGF-β活化，從而對成纖維細胞轉化為肌纖維母細胞的纖維化進程具有明顯的促進作用[44]。FN目前應用較為廣泛，主要對褥瘡、燒傷、臁瘡、糖尿病足、頑固性潰瘍、術后不愈合等疾病效果良好[45]。

綜上所述，RE的發(fā)病雖然與炎癥密切相關，但其作為一種自限性疾病，黏膜的自我恢復與瘢痕形成亦是其發(fā)病的重要機制之一。