肺癌患者放射性肺损伤相关危险因素的研究进展*

涂莉佳，郑泰浩，廖荣鑫，谭本旭，张晓月 综述，杨镇洲 审校

(重庆医科大学附属第二医院肿瘤中心 400010)

肺癌是常见的恶性肿瘤之一，其病死率居全球恶性肿瘤首位。放疗是肺癌广泛应用的治疗方式之一，可提高肿瘤的局部控制率。但由于照射野内正常肺组织受到照射，会引起放射性肺损伤(radiation-induced lung injury,RILI)的发生。RILI包括急性期的放射性肺炎和晚期的放射性肺纤维化。据报道，接受胸部放疗后5%～20%的患者会发生RILI[1]。RILI的存在制约了放疗疗效，因此，预测并减少RILI的发生对肺癌放疗具有重要意义。研究表明，吸烟、肿瘤位置、基础疾病、治疗模式、辐射剂量等因素是RILI发生的危险因素[2]。本文总结了近年来广泛研究的一些危险因素，以期帮助医务工作者为患者选择并制订合理的治疗计划及对患者治疗进行有效管理。

1 临床因素

1.1 年龄

年龄是RILI发生的危险因素之一。1项前瞻性多中心研究显示[3]，>60岁的肺癌患者对放疗的耐受性较差；新近研究[4]亦证实上述发现。主要原因可能为老年患者合并症较多，且随着年龄增长，患者肺修复放射性损伤的能力较差。

1.2 吸烟史

有报道显示吸烟史与肺癌患者RILI的发生风险降低相关[5]。可能原因在于，一方面吸烟导致肺受损，使肺纤维化或形成无功能的空隙，从而对辐射不敏感；另一方面烟草可能会诱导免疫抑制。然而，这些发现绝不应视为鼓励患者吸烟的理由，因为吸烟者的肺储备往往有限，即使肺功能轻度下降，发生呼吸衰竭的风险也更大。

1.3 肿瘤部位

据报道，肺癌的位置与RILI发生风险有关。1项大型meta分析表明[6]，中叶或下叶肿瘤的肺癌者发生RILI风险较高(P=0.002)，提示肺部不同区域对放射敏感性具有差异。可能原因在于，肺下部氧合更好，使该区域放射敏感性增加；此外，肺下部活动度更大，放疗期间肿瘤运动增加，使得正常肺组织的受照面积增大。因此，当放疗靶区中包括肺的下半部分时应谨慎处理。

1.4 基础疾病

既往肺部疾病，如慢性阻塞性肺疾病或间质性肺疾病，会加剧肺部结缔组织的炎症和破坏，从而增加肺癌患者放疗后发生RILI的风险[5]。1项前瞻性研究证实，肺气肿是RILI发生的独立危险因素(P<0.05)[7]；且肺气肿越严重，RILI发生率越高。但其他研究人员并未发现这种联系[8]。最新研究表明，既往有间质性肺疾病的肺癌患者放疗后发生RILI的风险更高[9]。即使是亚临床的间质性肺疾病，也与严重的RILI相关。总之，针对这类患有基础肺疾病的患者可能需要应用比正常剂量更严格的剂量限制。

2 治疗模式

2.1 剂量学参数

RILI的发生率与肺内的辐射剂量分布有关。肺平均剂量(mean lung dose,MLD)和V20是临床常用的剂量学危险因素。研究表明，照射剂量、MLD、V20和基线中性粒细胞/淋巴细胞百分比(neutrophil to lymphocyte ratio,NLR)值与大于或等于3级RILI的发生率显着相关[10]，且为RILI发生的独立预测因素，进一步基于相关危险因素建立RILI的预测模型表明，MLD、V20和NLR联合的预测作用优于单独使用这3个变量中的任何1个。对于基线NLR水平较高的患者来说，限制MLD和V20的量是有意义的：当MLD和V20低于阈值时，NLR水平高的患者大于或等于3级RILI的发生率可由63.3%降至8.7%。综上所述，剂量与RILI的发生相关，MLD、V20和NLR的联合诊断可能为RILI的预测提供更准确的模型。

2.2 放疗联合靶向治疗

表皮生长因子受体酪氨酸激酶抑制剂(Epidermal growth factor receptor-tyrosine kinase inhibitors,EGFR-TKIs) 是EGFR突变的非小细胞肺癌(nonsmall-cell lung cancer,NSCLC)患者的一线治疗药物。同时，EGFR-TKIs可增强放疗敏感性[11]。因此，多学科国际实践指南(NCCN,IASLC)推荐立体定向放疗(stereotactic body radiotherapy,SBRT)联合EGFR-TKIs以提高晚期EGFR突变的NSCLC患者疗效。然而，放疗的肺毒性是临床面临的1个重要问题，EGFR-TKIs与放疗的联合治疗可能会增加RILI的发生率。1项大型meta分析显示，与化疗或安慰剂组比较EGFR-TKIs单药治疗即可增加肺炎的发病率[12]。TANG等[13]亦通过1项前瞻性临床试验证实，与单纯放疗比较，放疗联合EGFR-TKIs治疗更容易发生RILI。未来的研究需要更多的患者和更长的随访期来验证这一发现。

对于不可手术切除的局部晚期NSCLC患者，同步放化疗后再行度伐利尤单抗巩固治疗是目前的标准治疗方案。然而，对于同步放化疗阶段，先前研究表明，缺氧的肿瘤微环境不仅有助于肿瘤细胞对放化疗的抵抗，而且会促进转移。因此，迫切需要通过改善缺氧微环境来增强放化疗敏感性的新疗法。临床前期研究表明，内皮抑素能够使肿瘤血管系统正常化，缓解缺氧并增加肿瘤对放疗的敏感性。因此，同步放化疗联合内皮抑素治疗局部晚期NSCLC或可提高疗效，但其安全性是临床医生需要关注的问题。近期1项meta分析[14]显示，内皮抑素联合放疗或同步放化疗治疗局部晚期NSCLC疗效确切，且不良反应较小。对于可耐受同步放化疗但不能耐受免疫治疗的患者，在同步放化疗的基础上加用内皮抑素或可成为1种更有效的治疗策略。

2.3 放疗联合免疫治疗

程序性细胞死亡蛋白-1(programmed cell death protein-1,PD-1)/程序性细胞死亡配体-1(programmed cell death ligand-1,PD-L1)抑制剂与放疗的结合越来越多地用于NSCLC的治疗。多项临床研究显示，放疗联合免疫治疗可为晚期NSCLC患者带来临床获益[15-16]。然而，由于2种治疗方式均可独立导致肺炎的发生，因此这种联合治疗的安全性和有效性受到广泛关注。1项回顾性研究显示[17]，立体定向体部放射治疗(SBRT)联合免疫治疗组较单纯SBRT组，发生3级肺炎的风险更高(P=0.03)，但2组发生任何级别肺炎的风险差异无统计学意义(P=0.75)。SHAVERDIAN等[16]研究表明，接受派姆单抗(pembrolizumab)治疗的患者中，对比非放疗组，有胸部放疗史的患者肺损伤发生率明显增加(13%vs.1%,P=0.046)。但2组大于或等于3级肺炎的发生率相似(每组各1例患者)。近期1项meta分析进一步证实[18]，PD-1/PD-L1抑制剂联合放疗未增加大于或等于3级肺炎的发生风险。综上所述，放疗联合免疫治疗未显着增加肺炎发生率，其肺毒性处于可耐受范围内。同时，放疗后PD-1/PD-L1抑制剂的给药顺序和精准放疗技术或可为接受这种联合治疗的患者提供更大的益处。

3 遗传因素

RILI的发生具有明显的个体差异，提示遗传因素可能通过影响个体的放射敏感性从而影响RILI的发生。单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism,SNP)，即在基因组水平上由单个核苷酸的变异引起的DNA序列的多态性。目前对SNP与RILI的研究已有相关报道，这些特定基因的SNP或可成为RILI的重要预测因素，从而指导制订个体化放疗方案以降低RILI的发生率。

3.1 共济失调毛细血管扩张突变(ataxia telangiectasia mutated,ATM)基因

ATM基因是同源重组修复通路的调控因子，在DNA双链断裂的检测和修复、控制细胞周期检查点和细胞凋亡等方面发挥重要作用。体内和体外研究均表明ATM基因SNP与放疗敏感性相关。XIONG等[19]对362例NSCLC患者ATM基因进行基因分型发现，携带ATM rs189037 GG/AG或rs228590 TT/CT基因型或rs189037G/rs228590T/rs1801516G (G-T-G)单倍型的非西班牙裔白人患者患严重RILI(≥3级)的风险较未携带以上基因型的低(rs189037：GG/AGvs.AA，P=0.009；rs228590：TT/CTvs.CC，P=0.036；单倍型：G-T-Gvs.A-C-G，P=0.002)。YAN等[20]通过meta分析证实ATM rs189037G>A多态性与RILI的发生风险增加显着相关。这些研究提示ATM基因多态性可作为预测RILI易感性的生物标志物。

3.2 多功能DNA修复酶1(multifunctional DNA repair enzyme 1,APEX1)

APEX1是碱基切除修复途径的关键基因，可在DNA损伤早期检测并切割嘌呤/嘧啶(AP) 位点，并通过调节核因子-κB(NF-κB)在炎性反应中发挥作用。本课题组前期研究表明[21]金雀异黄素可通过减少APEX1表达降低NF-κB活性，进而减轻小鼠急性RILI的发生。APEX1基因SNP也与RILI相关。LI等[22]研究表明，APEX1 rs1130409的GT基因型在RILI组明显高于非RILI组(P=0.025)。携带G等位基因的肺癌患者发生大于或等于3级的RILI的风险是携带野生TT基因型患者的5.83倍(P=0.024)。这些研究支持APEX1基因在预测RILI中的作用。

3.3 转化生长因子β1 (transforming growth factor β1,TGF-β1)

TGF-β1 是1种被广泛研究的细胞因子，介导细胞生长、分化、迁移、趋化和凋亡等细胞过程。近年来，TGF-β1基因SNP被认为不仅与放疗敏感性有关，而且还是RILI易感性的标志物，但结论不尽相同。SHEN等[23]综合各人群研究数据的meta分析结果表明，TGF-β1 rs1982073 SNP与RILI风险相关，而rs1800471 SNP与RILI易感性无关。未来需要更多的前瞻性试验来验证这一结果。

3.4 血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)

放疗在肿瘤组织及正常组织中均可以发挥抗血管生成和诱导血管内皮细胞凋亡的作用。因此，放疗与抗血管生成药物联合应用很可能会增强肿瘤及其周围正常组织的放射敏感性，导致放疗相关毒性增加。YIN等[24]对VEGF基因的SNP进行分析发现，在195例NSCLC患者中，rs2010963 (G>C) CC和rs3025039 (C>T) TT基因型与RILI的发生风险相关。随后，TUCKER等[25]得出了相同的结论。因此，VEGF基因的SNP可作为预测放射性肺炎的生物标志。

3.5 肺表面活性蛋白D(surfactant protein D,SP-D)

SP-D是1种肺表面活性物质，具有降低肺泡表面张力、调节表面活性物质的合成与分泌，以及参与肺免疫防御等作用。相关研究表明SP-D基因多态性与肺损伤相关，如哮喘、间质性肺炎、肺癌[26]。本课题组研究证实SP-D基因的3个SNP(rs1998374 T、rs2255326 A和rs911887 C)与大于或等于2级RILI的发生风险增加显着相关[27]；与携带最常见单倍型C-G-T的肺癌患者相比，携带单倍型T-A-C(rs1998374-rs2255326-rs911887)的患者发生大于或等于2级RILI及大于或等于3级RILI的风险均显着增加。该研究首次证实SP-D基因的SNP与RILI之间存在相关性，提示SP-D基因的SNP或可作为预测肺癌患者发生RILI的遗传生物标志物。

除上述基因外，近年来的研究表明，同源结构域相互作用蛋白激酶2 (homeodomain-interacting protein kinase 2,HIPK2)[28]rs2030712 CC基因型与大于或等于2级RILI的发生率增加密切相关；携带自噬相关基因ATG16L2[29]rs10898880 CC基因型具有发生重度RILI的风险；谷胱甘肽S-转移酶GSTP1[30]Ile/Val和Val/Val基因型与Ile/Ile基因型比较，发生大于或等于2级RILI的风险显着增高。以上研究表明一些特定基因的SNP与RILI易感性相关。

4 功能肺

研究表明，基于计算机断层扫描(computed tomography,CT)的V20、V30和MLD等解剖剂量参数是RILI的重要影响因素。然而，这些参数的预测效果是有限的，因为它们将肺作为一个同质器官对待，并没有考虑区域性的功能差异[31]。事实上，由于肿瘤或其他肺部疾病的存在，肺功能是不均匀的，对功能相对较高的肺进行照射会比功能相对较低的肺产生更严重的肺损伤。因此，迫切需要研究出更有效、更准确地基于功能学的剂量参数对RILI进行预测并指导放疗。WANG等[32]发现，功能性指标是基线肺功能差的患者发生RILI的更好预测因素。XIAO等[33]通过1项纳入113例Ⅰ～Ⅲ期NSCLC患者的前瞻性研究表明，发生大于或等于2级RILI的患者在放疗中期的加权剂量功能直方图(dose-function histogram,DFH)参数有明显升高。且基于Q-SPECT的放疗中期DFH参数，比传统的解剖学参数更能预测这些患者RILI的发生。但这种差异未达到统计学意义，可能是由于病例数有限的原因。因此，建立以功能肺为基础的RILI分子诊断指标，可指导临床减少对高功能肺的放疗剂量，同时确保目标靶区的充分覆盖。功能肺的进一步研究有望使个体化放疗成为可能。

5 预测模型

RILI的预测模型有助于早期识别高危人群，进行积极干预，从而降低RILI的发生率。临床上，建议用于预测RILI风险的因素包括剂量学参数、年龄、化疗方案、细胞因子(如TGF-β1)等，但单一因素预测准确度较低。目前相关研究建议结合多种临床和剂量学参数建立模型，如LKB模型及其改进版本[25,34]、TFS5参数[35]和QUANTEC模型[36]。上述模型的建立提高了RILI的预测敏感度。近期DU等[37]的1项前瞻性研究创新性地综合大量遗传变异建立预测模型，或可为未来预测模型的进一步发展提供新的思路。研究发现39个预测发生大于或等于2级RILI风险的有效SNP，并进一步测定它们的协同效应系数。该系数值能成功区分大于或等于2级RILI人群，其灵敏度为92.0%，特异度为100%。该研究提示综合多种遗传变异的模型或算法比单一的生物标志物更能有效地进行风险评估，或许是未来的发展方向。

6 小结与展望

RILI是肺癌放射治疗中常见的不良反应，可导致放疗剂量限制及患者生活质量下降。现代精准放疗技术可能会减少正常组织对辐射的暴露，但许多患者仍会产生不良反应。相关研究表明，年龄、中下肺肿瘤、既往肺部疾病、剂量、联合治疗、遗传因素等均为RILI的危险因素。近期研究指出，对比传统的解剖学参数，避免照射功能肺可预防RILI发生。目前许多学者已建立针对RILI的风险预测模型，但大多数未纳入遗传因素及功能肺指标。因此，未来研究方向应致力于综合考虑多种危险因素并进一步增加病例数，从而建立1种普适性、精确度高的预测模型。根据模型预测结果，可制订个体化放疗方案并在不同人群中进行验证，实现在放疗前准确评估RILI的发生风险，进而有效防治RILI的发生。