李躍彤 黃平平

隨著國際核技術(shù)的發(fā)展，核輻射事故成為國家最大安全威脅之一，其表現(xiàn)為急性輻射綜合癥，根據(jù)受輻射劑量的不同，可表現(xiàn)為不同的器官綜合征，即造血、胃腸、皮膚和神經(jīng)血管[1-2]。毫無疑問，輻射防護劑成為放射核威脅對策研究領(lǐng)域的重中之重。經(jīng)歷了半個多世紀(jì)的努力研發(fā)，最近只有兩種輻射治療對策，即粒細(xì)胞集落刺激因子Neupogen（非格司亭）[3]和聚乙二醇粒細(xì)胞集落刺激因子Neulasta[4]被美國食品和藥物管理局（FDA）批準(zhǔn)用于治療放射性核事件患者，二者均屬于造血生長因子類藥物，說明使用造血生長因子刺激患者自身的骨髓恢復(fù)，治療急性輻射綜合征是一種潛在的有效對策[5]。

造血因子是細(xì)胞因子家族中一類相對特異的細(xì)胞因子，在調(diào)節(jié)造血細(xì)胞的增殖、分化、凋亡和衰退等方面具有重要的生物學(xué)功能。依據(jù)其對造血功能的影響，又可分為促進因子（生長因子）和抑制因子，其中生長因子是調(diào)節(jié)造血的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對于誘導(dǎo)、促進造血細(xì)胞的增殖和分化具有重要作用[6]。造血生長因子（hematopoietic growth factor，HGF）主要包括粒細(xì)胞集落刺激因子（granulocyte colony stimulating factor，G-CSF），促血小板生成素（thrombopoietin，TPO），促紅細(xì)胞生成素（erythropoietin，EPO），粒細(xì)胞巨噬細(xì)胞集落刺激因子（granulocyte macrophage colony stimulating factor，GM-CSF），巨噬細(xì)胞集落刺激因子（macrophage colony stimulating factor，M-CSF），白介素（interleukin，IL），這些因子具有不同的生物學(xué)功能，單獨或協(xié)同調(diào)節(jié)體內(nèi)造血各個階段的細(xì)胞增殖、分化和成熟等。造血生長因子的臨床應(yīng)用廣泛，可用于治療多種疾病，如貧血[7]、骨髓移植[8]和各種原因造成的中性粒細(xì)胞減少癥[9-10]。近年來，應(yīng)用造血生長因子治療急性輻射綜合征獲得了較好的臨床療效并積累了豐富的經(jīng)驗。但是，對其治療輻射損傷的機制研究，用藥時機、劑量及合理的配伍等問題，需進一步探討和總結(jié)，本文對此研究現(xiàn)狀及進展做一綜述。

一、 造血生長因子治療急性輻射損傷的機制研究

應(yīng)用造血生長因子治療急性輻射損傷，與其減少輻射后造血細(xì)胞凋亡，加速造血細(xì)胞進入細(xì)胞周期進行增殖和分化，促進造血功能恢復(fù)有關(guān)[11]。一項研究表明，G-CSF通過誘導(dǎo)單核（巨噬）細(xì)胞成熟發(fā)揮在急性輻射綜合征中的治療作用[12]。除了對造血細(xì)胞增殖的刺激作用外，還與造血生長因子在輻射誘導(dǎo)的骨髓抑制中抗凋亡作用有關(guān)[13]。為了進一步探究造血生長因子是通過何種信號通路治療急性輻射損傷的，應(yīng)用聚乙二醇G-CSF（Neulasta）治療放射后小豬[14]，發(fā)現(xiàn)體內(nèi)IGF-1配體的明顯增加同時伴有IGF-1R/ Akt/ eNOS級聯(lián)通路的激活。此外，Neulasta還通過誘導(dǎo)貼壁蛋白的膜定位，防止NADPH氧化酶的激活和氧化應(yīng)激的過度產(chǎn)生，穩(wěn)定了受輻射的細(xì)胞屏障。另一項研究也發(fā)現(xiàn)，照射后激活JAK-2/STAT3信號轉(zhuǎn)導(dǎo)因子并增強了Nrf-2相關(guān)的細(xì)胞保護機制，從而解除了輻射誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激，也為造血因子治療輻射損傷提供了理論基礎(chǔ)[15]。類似的研究也證實了Nrf-2介導(dǎo)的Notch信號通路可以增強急性輻射后造血干細(xì)胞功能，減輕輻射誘導(dǎo)的骨髓抑制，降低死亡率[16]。這一途徑可能為對抗急性輻射損傷效應(yīng)提供一個的新對策。

二、 造血生長因子對急性輻射損傷的治療作用

（一）造血生長因子對動物模型的治療作用

1983年首次報道了G-CSF對造血的刺激作用[17]，九十年代起，就有多種造血生長因子廣泛用于各種急性輻射損傷的動物模型，如鼠[18]、狗[19]及非人靈長類動物[20-21]，均取得較好的治療效果。近年來的動物實驗研究表明，應(yīng)用重組人血小板生成素治療放射性小鼠[22]和犬[23]，不僅在一定程度上促進了造血祖細(xì)胞的再生，增加了外周血白細(xì)胞和血小板計數(shù)，還顯著提高了小鼠和犬的存活率，表明重組人血小板生成素是一種有價值的治療急性放射性損傷的手段。應(yīng)用重組G-CSF治療經(jīng)1.78 Gy60Coγ全身照射的哥廷根迷你豬[12]，照射后24 h開始注射重組G-CSF，劑量為10 μg·kg-1·d-1，連續(xù)給藥17 d，不僅誘導(dǎo)中性粒細(xì)胞的產(chǎn)生并加速其恢復(fù)，刺激造血祖細(xì)胞的增殖，而且使迷你豬的生存率從12.5%提高到37.5%。該研究首次證實了G-CSF可以提高輻照小型豬的生存率，也為小型豬作為大型動物模型用于輻射對策測試的適宜性提供了依據(jù)。Legesse等[14]使用了新藥聚乙二醇G-CSF（Neulasta），該藥可使CSFs逐漸釋放，從而大大減少使用頻率，治療經(jīng)2.2 Gy全身照射的小豬，于照射后第1天和第8天給藥（300 μg·kg-1· d-1），Neulasta組45 d的存活率為80%，明顯高于對照組的30%（P＜ 0.05）。將實驗組和對照組CRP和IGF-1歸一到各自的輻照前值后，Neulasta組IGF-1的峰值水平比相應(yīng)的輻照前值高10倍，明確了G-CSF在保護血管系統(tǒng)免受輻射損傷方面的保護性作用。重組人白介素-12（rHuIL-12）在治療急性輻射綜合征方面也具有較好的刺激造血恢復(fù)的作用，研究[24]比較了rHuIL-12（175 ng/kg×1）與G-CSF（10 μg · kg-1· d-1×18）對受照700 cGy恒河猴的治療作用，發(fā)現(xiàn)與G-CSF相比，單獨應(yīng)用rHuIL-12不僅增加了紅細(xì)胞、髓細(xì)胞和巨核細(xì)胞計數(shù)，還顯著提高了60 d存活率（56%vs31%），該發(fā)現(xiàn)為rHuIL-12作為一種單一的藥物來對抗人類的急性輻射綜合征提供了理論支持。

急性輻射綜合征的嚴(yán)重程度是劑量及時間依賴型的，不同的動物模型對急性放射的首要器官損傷可能不盡相同。為了研究不同的動物模型治療方案對于人類的輻射損傷治療及藥物研發(fā)是否都具有指導(dǎo)意義，F(xiàn)ish等[25]比較了WAG/RijCmcr大鼠模型與非人靈長類動物（NHP）模型在受到高劑量急性輻射損傷的反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)：大鼠、NHP與人類相似，在受到放射損傷后表現(xiàn)出相同的后遺癥，依次為放射性腸損傷、造血器官損傷、肺、心和腎等器官的損傷。也有研究表明[26]，美國的7個研究中心大多數(shù)采用恒河猴進行輻照的，NHP模型是FDA藥品開發(fā)和批準(zhǔn)的金標(biāo)準(zhǔn)動物模型，但是，由于缺乏預(yù)測人體反應(yīng)的NHP模型的合適替代品，發(fā)展輻射對策進入瓶頸期。總之，在選擇急性輻射損傷的模型時，要綜合考慮輻射劑量、輻照年齡、實驗環(huán)境、護理條件和終點定義的差異等，還要建立更多的大型動物模型，以支持新的輻射對策的研發(fā)。

（二）造血生長因子對急性輻射綜合征患者的治療作用

八十年代末，首次報道了應(yīng)用重組人粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子（rHuGM-CSF）治療8例暴露于137 Cs輻射后患者[27]，他們受照的累計劑量為2.5 ～ 6 Gy,在受照約32 d后接受靜脈輸注500 μg/（m2·d）的rHuGM-CSF治療，當(dāng)粒細(xì)胞計數(shù)連續(xù)3 d ＞ 2×109個/L時停止給藥，該案例為應(yīng)用造血生長因子治療人類急性輻射放射性提供了可靠依據(jù)。到目前為止，臨床應(yīng)用造血生長因子治療放射性損傷多為個案報道，以應(yīng)用G-CSF、EPO聯(lián)合抗感染、營養(yǎng)支持等治療經(jīng)驗較為豐富。國內(nèi)外應(yīng)用造血生長因子治療急性輻射綜合征案例具體情況見表1。

總之，暴露于電離輻射后，臨床醫(yī)生要基于患者的臨床表現(xiàn)，特別是造血參數(shù)的動態(tài)來預(yù)測急性輻射損傷的嚴(yán)重程度。同時，結(jié)合受害者的早期臨床表現(xiàn)，受損部位、器官，受輻射劑量而制定合理的治療策略。

三、不同給藥條件下造血生長因子對急性輻射損傷的治療作用

（一）不同給藥時間下造血生長因子的治療作用

多項研究評價了不同給藥時間，造血生長因子對急性輻射損傷的救治作用。Farese等[33]比較了對保留2.5%骨髓的恒河猴施行10.0 Gy部分體照射后，于照射后第1，8，15天或第3，10，17天注射聚乙二醇粒細(xì)胞集落刺激因子（Neulasta）的療效，發(fā)現(xiàn)后者中性粒細(xì)胞減少癥（絕對中性粒細(xì)胞計數(shù)＜ 500個/μl）的平均持續(xù)時間為22.4 d，而Neulasta組為13.0 d。對照組中性粒細(xì)胞計數(shù)的絕對最低點為48 個 /μl，而注射 Neulasta 的兩組分別有 117 個 / μl和40 個 / μl。本研究表明，在放射后早期給藥更有利于造血系統(tǒng)的恢復(fù)。類似的研究也表明[34-35]，輻照后早期、及時應(yīng)用G-CSF等造血生長因子，在治療急性輻射綜合征事件中具有潛在的好處，不僅可以顯著增加30 d的生存率（P＜ 0.01），促進白細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、紅細(xì)胞和血小板更快的恢復(fù)，還可以顯著增加造血祖細(xì)胞數(shù)量（P＜ 0.01），有利于造血功能的加速恢復(fù)。

表1 核輻射事故中造血生長因子使用情況列表

總之，在輻射損傷后早期及時給予造血生長因子治療，一方面有利于殘留造血祖細(xì)胞或干細(xì)胞的增殖、分化和成熟，加速造血功能的重建[36]，具體可以表現(xiàn)為提高外周血小板、白細(xì)胞和紅細(xì)胞總數(shù)，縮短輻射損傷所致全血細(xì)胞嚴(yán)重低下的持續(xù)時間，另一方面有利于降低出血、感染和貧血的發(fā)生[37]，對促進急性輻射損傷患者康復(fù)、提高臨床救治成功率具有重要的現(xiàn)實意義。

（二）不同給藥劑量下造血生長因子的治療作用

部分研究表明，造血生長因子在急性輻射損傷的應(yīng)用呈劑量依賴性，適當(dāng)提高給藥劑量有利于輻射損傷的救治。對于全身受照700 cGy恒河猴24 ～ 25 h給予不同劑量的rHuIL-12 治療[25]，劑量分別為0，50，100，250，或 500 ng/ kg，60 d后的存活率分別為11%，33%，39%，39%和50%，且經(jīng)rHuIL-12處理的猴子在受照后骨髓再生明顯大于對照組。本研究的數(shù)據(jù)表明，輻射后1 d單次注射rHuIL-12一 方面可以顯著提高生存率，另一方面可以降低輻射誘導(dǎo)的造血毒性。應(yīng)用不同劑量G-CSF治療急性輻射損傷得到了同樣的印證。受到9.25 Gy輻射的小鼠，在0.17 mg/ kg至0.51 mg/kg劑量下的小鼠30 d存活率沒有提高；然而，與對照組相比，單劑量0.68 mg/kg的G-CSF顯著提高了存活率（66%）[38]。說明適當(dāng)提高給藥劑量有利于輻照小鼠的存活。Rozhdestvenski?等[23]對于受到3.5 Gy急性輻射的雜交犬應(yīng)用不同劑量的重組TPO治療，發(fā)現(xiàn)給予小劑量（5 microg · kg-1·d-1）的TPO治療是無效的，當(dāng)加大劑量至10 microg·kg-1·d-1時，TPO對犬的血小板及白細(xì)胞均有有益作用，45 d存活率顯著優(yōu)于對照組。不同于以上研究，與較低的給藥計劃相比[39]，較高的給藥計劃并沒有提供顯著的額外生存益處。他們觀察了0.3 mg/kg和1 mg/kg的PEG-G-CSF對受照射小鼠的治療作用，統(tǒng)計小鼠30 d的存活率分別為95%和100%。在不影響生存率的情況下降低藥物劑量，可以減輕輻射事件后的經(jīng)濟負(fù)擔(dān)。

總之，G-CSF，TPO，rHuIL-12等造血生長因子的藥理作用不同，藥物發(fā)揮時間不同，應(yīng)通過動物實驗和臨床案例總結(jié)最適合的給藥劑量，以期為選擇合適劑量的藥物治療急性輻射損傷提供證據(jù)支持。

（三）造血生長因子聯(lián)合用藥的治療作用

早在1990年，Weiss等[40]就已經(jīng)深入討論了使用聯(lián)合藥劑治療方案來改善輻射損傷的問題。應(yīng)用造血因子治療急性輻射損傷在動物實驗上已經(jīng)取得了較好的治療效果。應(yīng)用聚乙二醇化G-CSF和Alxn 4100 TPO聯(lián)合治療受輻射的雌性小鼠[41]，不僅增加了小鼠水的攝入量，減輕了白細(xì)胞的耗竭，尤其是中性粒細(xì)胞，淋巴細(xì)胞，單核細(xì)胞和嗜酸性粒細(xì)胞的數(shù)量。此外，小鼠的造血和回腸功能均有明顯改善，30 d內(nèi)的存活率從35%提高到55%。將rhG-CSF和rhIL-11多種造血生長因子聯(lián)合應(yīng)用[42]，對治療輻射損傷具有更好的協(xié)同作用，不僅可以改善骨髓細(xì)胞DNA含量，還保護了受輻照損傷的免疫、造血和生殖器官，提高機體的抗氧化能力胸腺和睪丸的損傷。在以往的輻射事故醫(yī)療救治中，應(yīng)用造血生長因子聯(lián)合其他療法，如聯(lián)合抗菌、抗病毒[32]，聯(lián)合間充質(zhì)干細(xì)胞治療[29]，聯(lián)合抗嘔吐劑、止痛劑等[31]都可以緩解輻射損傷造成的器官損傷，延緩受照人員的生存期。

總之，單一的治療方法不太可能對任何受輻射損傷的器官有顯著的療效，聯(lián)合用藥一方面可以發(fā)揮各自藥物的優(yōu)勢，擴大治療的效力范圍，提高治療的療效，另一方面還可以降低輻射造成的致死率。需要在不同的時間使用不同的醫(yī)療對策，以期對人體輻射事故受害者的傷害降低到最低。

四、造血生長因子治療后可能出現(xiàn)的副作用

為了探究急性輻射綜合征后給予G-CSF治療是否會影響造血干細(xì)胞的功能，Li等[43]設(shè)計了小鼠全身照射模型，經(jīng)4 Gy照射后2 h和6 h給每只小鼠腹腔注射1 mg的G-CSF，余后6 d每日注射2次，結(jié)果顯示雖然G-CSF減輕了輻射誘導(dǎo)的白細(xì)胞水平下降，但卻抑制了輻射后1個月小鼠造血干細(xì)胞的自我更新能力。研究同時表明，G-CSF移植后加重輻射誘導(dǎo)的骨髓損傷，可能與活性氧生成增加、激活了p38絲裂原活化蛋白激酶，從而誘導(dǎo)造血干細(xì)胞衰老有關(guān)。

但是，有關(guān)G-CSF或其它造血生長因子在治療輻射損傷時可能出現(xiàn)的副作用報道較少，如短暫的肌痛，發(fā)燒，甚至出現(xiàn)脾腫大或Sweet's綜合征[44]。綜合評價造血生長因子治療急性輻射綜合征的利與弊，治療作用遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于副作用，因此，在嚴(yán)重急性輻射照射后的治療中仍然可以優(yōu)先考慮應(yīng)用此方案[45]。

綜上所述，造血生長因子在急性放射病的治療中發(fā)揮著重要作用，在輻射損傷后早期單獨使用或在延長的幾天治療方案中使用時都是有效的。多種造血生長因子聯(lián)合用藥或與抗感染、營養(yǎng)支持等治療方式相結(jié)合，可以改善治療效果，降低致死率。盡管如此，關(guān)于造血生長因子仍有一些值得進一步研究的課題，如造血生長因子治療急性輻射損傷患者后是否會導(dǎo)致基因突變，會不會導(dǎo)致體內(nèi)造血干（祖）細(xì)胞的枯竭等?？梢灶A(yù)期，多種造血生長因子在治療急性輻射損傷方面將會發(fā)揮更加重要的作用。