放疗联合免疫检查点抑制剂治疗肺癌致放射-免疫相关性肺炎的研究进展

成超 李杰

作者单位：030000 太原 1山西医科大学；
2山西省肿瘤医院，中国医学科学院肿瘤医院山西医院，山西医科大学附属肿瘤医院

肺癌是目前全球第二常见的恶性肿瘤，也是癌症死亡的第一大主要原因[1]。放疗和免疫检查点抑制剂（immune checkpoint inhibitors，ICI）是肺癌重要的治疗手段，目前研究显示放射治疗联合ICI治疗在肺癌中可以起到1+1＞2的效果，这也推动了更多患者接受联合治疗并从中获益[2]。在联合治疗过程中，相关性肺炎是常见的严重并发症，可能导致治疗进程中断，从而影响患者预后。近年来，有关放疗和ICI以及两者联合治疗所致的相关性肺炎及其发生机制的研究不断涌现，本文就放射性肺炎（radiation pneumonitis，RP）和免疫检查点抑制剂相关性肺炎（checkpoint inhibitor-related pneumonitis，CIP）以及放射-免疫相关性肺炎的可能发病机制及其诊断与治疗展开综述。

1.1 RP的发生机制

在肺癌放疗过程中，正常肺组织损伤不可避免。放射性肺损伤（radiation-induced lung injury，RILI）是胸部放射治疗常见的并发症，主要表现为早期（治疗后12周内）出现的RP和晚期（治疗6月后）出现的放射性肺纤维化（radiation pulmonary fibrosis，RPF）[3]。肺组织受到照射后电离辐射诱导肺泡上皮细胞出现退行性变、基底膜增厚，释放出转化生长因子-α（transforming growth factor-α，TGF-α）、转化生长因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β）、γ-干扰素（interferon-γ，IFN-γ）、白介素（interleukin，IL）等多种细胞因子，进而诱导外周免疫细胞分化、分泌细胞因子促进炎症反应。随着剂量的增加及时间的延长，血管通透性增加，导致血液渗出物和炎症细胞集聚肺泡腔，Ⅰ型肺泡细胞裂解、凋亡，Ⅱ型肺泡细胞分泌、增殖分化能力减退，造成肺泡塌陷及肺不张，最终出现RP[4]。此后，成纤维细胞异常增生，受损的血管内皮细胞及肺泡细胞经过上皮间质转化（epithelialmesenchymal transition，EMT）过程，逐渐修复受损肺组织，形成RPF[5]。

此外，CD4+T淋巴细胞、巨噬细胞、间充质干细胞等也全程参与了RILI的形成。CD4+T淋巴细胞是一种重要的免疫细胞，主要有Th1细胞、Th2细胞、Th17细胞、Tregs细胞等亚型。其中，Th1细胞由IFN-γ、IL-12诱导分化而来，通过分泌TGF-α、IFN-γ、IL-12等细胞因子参与急性炎症反应，并影响RPF进程，在RP早期形成中扮演了重要的角色。Th2细胞通过分泌IL-4、IL-10和IL-13等细胞因子抑制Th1细胞因子产生，推动RILI向RPF发展。有研究表明，Th1细胞因子与Th2细胞因子比例失调可能是RPF的病因之一[6]。巨噬细胞主要分布在肺泡、肺泡隔的结缔组织中，可被不同类型细胞因子诱导极化为M1巨噬细胞、M2巨噬细胞，其中M1巨噬细胞可以清除病原体，推动RP的进展，M2巨噬细胞通过表达IL-10、TGF-β等细胞因子抑制炎症反应，促进RPF。综上所述，RILI是一个由电离辐射导致细胞损伤，多种细胞因子及其相关通路调节、参与的损伤及损伤后修复的过程。

1.2 RP的预测因素

严重RILI是导致肺癌放射治疗终止的因素之一，对放疗疗效和结局具有重要影响。因此，明确RILI相关危险因素有助于评估肺部情况、筛选高风险患者并及时采取预防措施。有研究将RILI的危险因素分为患者自身因素及治疗因素，在患者自身因素方面，女性、年龄＞60岁、较差的体力状态评分、长期吸烟史、既往肺部疾病史包括慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmonary disease，COPD）、间质性肺疾病（interstitial lung disease，ILD）、治疗前较差的肺功能参数等均与高RP发生率相关[7-9]。在治疗因素方面，目前研究显示，肺平均受照剂量（mean lung dose，MLD）、肺V5、肺V20、肺V30等与RP发生相关，但受限于回顾性研究的局限性，部分指标的边界值尚未达成共识，甚至不同研究可能会得出矛盾的结果，因此仍需开展更多的前瞻性试验进一步探索[7-10]。

近年来，随着对RILI发生机制研究的深入及放射基因组学、影像学技术的发展，单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphism，SNP）、外周血指标如细胞因子以及淋巴细胞亚群等与RILI发生的关系也成为研究的新热点。SNP是人类可遗传的变异中最常见的一种，是在基因组水平上由单个核苷酸的变异所引起的DNA序列多态性。以TGF-β1为例，NIU等[11]研究发现，在我国肺癌患者群体中，TGF-β1（rs11466345）的AG/GG基因型与＞3级RP的发生相关。除TGF-β外，共济失调毛细血管扩张突变基因、5，10-亚甲基四氢叶酸还原酶等的SNP也被报道与RILI相关[12]。另有研究显示，在治疗过程中监测细胞因子及免疫细胞指标的波动也可用于预测RILI的发生。WANG等[13]通过前瞻性研究观察到治疗前IL-8低水平及治疗前/后2周的TGF-β1高比值与RP的发生密切相关。BAI等[14]回顾性分析129例接受放疗的肺癌患者放疗前后淋巴细胞亚群的变化趋势，发现治疗过程中外周血淋巴细胞数显著减少与＞3级RP相关，并在小鼠模型中验证了这一发现。

影像学技术的深入发展不仅丰富了临床检查手段，也给放射治疗提供新的指导。X线暗场成像是一种通过分析X射线与不同密度物质（比如肺和空气之间的界面）交互时形成的小角度散射，得到非常精细的组织结构及与其相关的额外信息（如肺泡完整性）的一种成像技术。GASSERT等[15]利用X线暗场成像技术对RILI模型小鼠进行评估，发现X线暗场成像相较于普通成像技术能更早发现RILI，且灵敏度更高（95%vs50%）。

2.1 CIP的发生机制

CIP是一种严重且有可能致命的免疫相关不良反应（immune-related adverse events，irAEs）。免疫检查点主要包括程序性死亡受体-1（programmed cell death protein 1，PD-1）、程序性死亡配体-1（programmed cell death 1 ligand 1，PD-L1）以及细胞毒性T淋巴细胞相关蛋白 4（cytotoxic T-lymphocyte-associated protein 4，CTLA-4）等，ICI通过与对应的靶点结合促进T细胞的活化与增殖，起抗肿瘤细胞的作用。关于CIP的发生机制目前尚不明确，多数研究者认为CIP的发生与ICI在调节免疫稳态中发挥的作用有关，如ICI导致的CD4+T淋巴细胞各亚型比例失调、细胞因子抗体水平以及自身抗体水平升高等。少数研究还发现肠道微生物菌群、SNP等与CIP发生相关，但确切的发生机制尚无定论[16-17]。

2.1.1 ICI造成CD4+T淋巴细胞各亚型比例失调 CD4+T淋巴细胞主要有Th1细胞、Th2细胞、Th17细胞、Tregs细胞等亚型。SURESH等[18]分析了12例接受ICI治疗的非小细胞肺癌患者的肺泡灌洗液标本，发现CIP患者的灌洗液T细胞趋化因子含量升高，CD4+T细胞显著增加。提示ICI可以促进Th1细胞的产生并抑制Th2相关细胞因子分泌，从而诱导急性炎症的产生。Tregs细胞同时表达PD-1和PD-L1，可导致免疫抑制及Th1细胞数量减少[19]。在小鼠模型中应用ICI后可观察到Tregs细胞数量下降、功能低下，从而提高了T细胞抗感染及抗肿瘤免疫能力，并有可能导致自身免疫反应[20]。除上述2个细胞亚型外，还有研究发现ICI应用于小鼠后Th17细胞数量增加，但Th17细胞同时具有募集CD8+T淋巴细胞及促进肿瘤血管生成的功能，目前对CIP的影响尚无定论[21]。

2.1.2 细胞因子抗体水平提升 细胞因子是一类由免疫细胞合成和分泌、具有广泛生物学活性的小分子蛋白质，可以调节先天免疫和获得性免疫，影响肿瘤生长并参与炎症反应。有研究发现应用ICI后多种细胞因子如IL-1、IL-2和IL-13等在治疗早期显著上调，并与高级别irAEs的发生有关[22]。说明ICI可以激活T细胞，导致细胞因子的过度释放和强大的促炎反应，从而诱导irAEs的发展。虽然目前已发现大量与irAEs发生相关的细胞因子，但是肺癌患者发生CIP的证据尚缺乏，仍需更多的研究去探索和发现。

2.1.3 自身抗体水平提升 irAEs的发生可能与人类免疫中先前存在的和新出现的自身抗体增加有关。多变量分析表明，体内存在的自身抗体，如类风湿因子、抗核抗体、抗甲状腺球蛋白和抗甲状腺过氧化物酶等可能与不同器官中irAEs的发展独立相关，在CIP患者中发现ICI治疗后抗CD74自身抗体的中位数增加1.34倍，表明CD74自身抗体可能与肺炎的发生有关[23]。由此可见，自身抗体水平升高在免疫相关不良事件的发生中可能发挥了作用，值得进一步深入研究。

2.2 CIP的预测因素

CIP的发生与多种因素相关，目前研究显示患者个体特征和治疗过程中的实验室检查项目与CIP的发生密切相关。多项系统综述发现，相对于其他类型的恶性肿瘤，肺癌患者CIP发生率更高，且年龄＞70岁、COPD病史和胸部放疗史可能与CIP的发病率增加有关[24-26]。除COPD病史外，一项韩国的回顾性研究分析了167例接受ICI治疗的肺癌患者，发现ILD患者相较于无肺部疾病患者肺炎发病率明显增高（18.2%vs2.8%；
P=0.002）[25]。在实验室检查方面，一项纳入300例患者的回顾性分析观察到CIP患者外周血嗜酸性粒细胞绝对计数高于无CIP患者，并分析出最佳预测值为 0.125×109/L[27]。WANG等[28]发现IL-17A和IL-35水平升高与CIP的发生发展相关。WUSSLER等[29]发现与基线水平相比，阿替利珠单抗治疗后发生CIP的非小细胞肺癌患者CRP和IL-6水平升高。另外，不同类型ICI的选择也会影响CIP的发生，已有研究显示应用PD-1单抗免疫治疗肺炎发生率高于单独应用抗细胞毒T淋巴细胞-4（CTL-4）或PD-L1单抗免疫治疗，并且联合免疫疗法（抗PD-1/PD-L1联合抗CTL-4）与单药疗法相比肺毒性发生率更高[30]。

3.1 放射-免疫相关性肺炎的发生率

相较于单独放疗和免疫治疗，联合治疗可明显提高疗效，但同时也增加了肺炎的发生率。在Ⅲ期临床PACIFIC试验中，与安慰剂组相比，放化疗后接受度伐利尤单抗治疗的肺癌患者发生肺炎的比例更高（33.9%vs24.8%）[31]。Ⅱ期临床DETERRED 试验得出类似结果，即接受放化疗同步阿替利珠单抗治疗的患者任意级别和≥3级肺炎发生率相较于放化疗序贯阿替利珠单抗治疗患者更高（23%vs3%，30%vs0）[32]；
Ⅱ期临床ETOP 6-14试验纳入了79例接受放化疗同步纳武利尤单抗治疗的患者，其中有9例患者经历了≥3级肺炎事件，8例为3级，1例为5级[33]；
在Ⅱ期LUN 14-179试验中，不可切除非小细胞肺癌患者接受放化疗后给予帕博利珠单抗巩固治疗，其≥2级和≥3级肺炎发生率分别为17.2%和6.5%[34]。综上所述，放疗和ICI序贯治疗较同步治疗所致的治疗相关性肺炎发生率更低。但上述各研究中，患者分期、放疗技术选择、剂量分割方式等均不相同，因此联合治疗的安全性仍需进一步研究评估。

3.2 放射-免疫相关性肺炎的发生机制

放射-免疫相关性肺炎的发生机制目前尚无定论，多项研究认为放射-免疫相关性肺炎并不是一种独立于RP和CIP的特殊类型肺炎，而是RP和CIP的单独出现或单纯叠加。放疗和ICI均可造成肺毒性，一方面，肺组织受到射线照射后可导致DNA和蛋白质产生氧化损伤，诱导肿瘤抗原和炎症因子的释放，从而诱导更多细胞因子及炎症细胞聚集于肺泡腔而产生炎症反应[35]。另一方面，ICI通过诱导淋巴细胞分化、上调细胞因子及自身抗体水平来强化抗肿瘤免疫反应，使更高水平的细胞因子和更多的免疫细胞进入受照射的肺组织[36]。协同两种治疗能增强抗肿瘤作用，但同时也可能加剧了肺毒性[37]。

放疗和ICI还可以诱导免疫细胞活化，释放IL-3、IL-4、IL-10、IL-17、TNF-α、TGF-β等多种炎症因子介导肺损伤。研究发现RILI及ICI相关性肺损伤可能存在信号通路交叉，形成协同效应，增强对肺组织的损伤。以cGAS-STING信号通路为例，cGAS-STING信号通路在炎症的发展、检测肿瘤驱动的DNA以及介导抗肿瘤免疫中发挥重要作用。肺组织受照射后，局部细胞DNA受损并由细胞核或线粒体释放至胞浆及内环境中，从而导致cGAS-STING信号通路的激活，最终引发炎症反应并导致纤维化[38]。还有研究报道，应用ICI后机体抗肿瘤效应增强，而死亡的肿瘤细胞释放的自身DNA积累可触发cGAS-STING信号通路，从而诱导干扰素和炎性细胞因子的产生[39]。CHUNG等[40]在小鼠模型研究中发现，通过阻断cGAS-STING信号通路可使小鼠模型肾脏纤维化得到改善，这也为防治相关肺损伤提供了新的途径。除cGAS-STING信号通路外，TGF-β1/smad信号通路、细胞焦亡也被发现存在RILI及ICI相关性肺损伤的交叉并可能介导治疗相关肺损伤[41-42]。

3.3 放射-免疫相关性肺炎的诊断和鉴别

鉴别和诊断放射-免疫相关性肺炎是其治疗的关键。RP和CIP症状均无特异性，大多表现为咳嗽、咳痰、呼吸困难，但与RP相比，CIP较少出现发热及胸痛。在发病时间方面，RP多发生于放疗后的6个月内，以放疗后1～3个月内最为常见，CIP则在治疗后2～24个月内均有可能发生。在影像学表现方面，RP一般表现为局限于放射野内的渗出、实变及纤维化改变，CIP的影像学表现则多种多样，目前根据影像学表现及发病机制的不同可分为以下5种类型：⑴离散的斑片状或融合影的隐源性组织性肺炎（cryptogenic organizing pneumonia，COP）；
⑵边缘或胸膜下的磨砂玻璃样结节的磨玻璃样混浊（ground glass opacities，GGO）；
⑶小叶间隔增厚并侵犯支气管血管周围的间质性肺炎；
⑷小叶中心结节或细支气管微小结节的超敏反应性肺炎；
⑸未明确定义的肺炎[43]。目前大多以病灶位置来鉴别RP与CIP，其中RP多发生于受到照射的高剂量区域，并与放疗剂量参数密切相关，而CIP多发生于高剂量区域以外的肺野。

在临床实践中，除了要明确放射-免疫相关性肺炎性质外，鉴别放射-免疫相关性与其他可能导致类似症状的疾病也具有重要意义，但仅凭临床症状与影像学表现尚无法明确诊断。在临床表现上，RP和CIP均为无菌性炎症，与感染性疾病相比，较少出现发热、白细胞升高等感染性疾病特征性表现。在影像学方面，感染性肺炎早期影像表现为毛玻璃样阴影，细菌性肺炎病变多局限于肺叶或肺段，病毒性肺炎可为多发毛玻璃样阴影。此外，还需要注意放射-免疫相关性肺炎与肿瘤进展的鉴别。肿瘤进展多表现为咳嗽、咯血、胸痛、体重减轻、呼吸困难和咳嗽，并可观察到肿瘤标志物升高，影像学则多表现为肺癌原发灶增多，并伴有新的结节状影、片状影、毛玻璃影等。

综上，放射-免疫相关性肺炎的诊断应综合患者的放疗史、ICI应用史、临床症状、起病时间、影像学表现、实验室检查并且排除其他可能导致类似表现的疾病。但联合治疗后RP、CIP的鉴别困难，单纯通过放疗剂量区域确定病灶类型，灵敏度及特异性均不理想，仍需更多研究从不同角度如影像学特征、外周血指标等辅助鉴别，从而实现精准预防和精准干预。

3.4 放射-免疫相关性肺炎的治疗

尽管放射-免疫相关性肺炎的鉴别难度较高，但明确鉴别RP与CIP对后续的联合治疗续存至关重要。以RP为主的患者在RP缓解后可以继续联合治疗，但CIP发生后部分患者需要永久停用ICI，无法继续进行联合治疗。放射-免疫相关性肺炎的治疗目前以激素治疗为核心，但在剂量上略有差别。对于RP，症状轻微（RTOG标准0～1级）的患者通常不需要治疗，可以考虑临床观察；
有明显症状的患者（RTOG标准≥2级）建议接受泼尼松 1 mg/（kg·d），2～4周，再缓慢减量治疗6～12周。对于CIP，1级肺炎无需停用ICI，＞2级肺炎应立即停用ICI，并开始应用激素治疗[2级口服泼尼松1 mg/kg，3～4级甲强龙2～4mg/（kg·d）][44]。除激素治疗外，止咳祛痰、预防性抗感染、扩张支气管等也是放射-免疫相关性肺炎的重要治疗原则。

近年来，放疗、ICI治疗以及两者联合治疗在肺癌的治疗中取得了显著的疗效，但同时也导致部分正常组织毒性叠加，从而导致RP、CIP以及放射-免疫相关性肺炎等并发症发生。关于这些并发症的发生机制目前尚未明确，但相信随着相关研究的深入，以及两者联合治疗方案的广泛应用，将来会有更多的患者纳入研究，相关信号传导通路的研究也将为探索其作用机制指引新方向。此外，放疗与ICI结合的时机、放疗剂量分割方式、不同种类ICI治疗对相关性肺炎发生率的影响等也需更多前瞻性临床试验评估及探索，从而建立有效的诊断标准，以实现治疗效果的最大化，使更多的患者获益。

猜你喜欢性肺炎肺泡淋巴细胞遗传性T淋巴细胞免疫缺陷在百草枯所致肺纤维化中的作用昆明医科大学学报(2022年4期)2022-05-23甲状腺切除术后T淋巴细胞亚群的变化与术后感染的相关性中国医药科学(2022年5期)2022-05-05纤支镜肺泡灌洗在脑死亡边缘性供肺维护中的作用昆明医科大学学报(2022年1期)2022-02-28喘憋性肺炎婴幼儿血清维生素A、D与肺功能的相关性昆明医科大学学报(2022年1期)2022-02-28肝内T淋巴细胞单细胞图谱显示原发性硬化性胆管炎中肝脏幼稚样CD4+T淋巴细胞的扩增临床肝胆病杂志(2021年10期)2021-12-22呼吸机日常养护结合护理干预对降低呼吸机相关性肺炎的作用现代仪器与医疗(2021年5期)2021-12-02重症肺炎肺泡灌洗液miR-127-5p、 miR-3686、 sTREM-1的表达及与病情、预后的关系天津医科大学学报(2021年4期)2021-08-21经支气管肺泡灌洗术确诊新型冠状病毒肺炎1例现代临床医学(2021年4期)2021-07-31老年社区获得性肺炎发病相关因素医学新知(2019年4期)2020-01-02血小板-淋巴细胞比值与冠状动脉病变复杂性的相关分析天津医科大学学报(2019年6期)2019-08-13