避开腮腺干细胞可防止头颈癌放疗时的唾液腺损伤

大约40%的头颈癌患者在治疗后出现口腔干燥症——非常折磨人的副作用。然而,荷兰研究者可能发现了在放疗过程中避免唾液腺受到损伤的方法。研究者们说该研究能够提高全球范围内每年50万名头颈癌患者的生活质量。.该研究组发现腮腺(最大的唾液腺)的干细胞位于腺体的主要导管内,因此在放疗过程中很容易避开这些细胞或者通过减小放射剂量使这些干细胞免受损伤。

荷兰大学格罗宁根医学中心助理研究员、Peter van Luijk博士解释说:“这将大幅度降低头颈癌患者在放疗过程中出现的并发症。”该研究发表于欧洲放射肿瘤学会(the European Society for Radiotherapy and Oncology ,缩写为ESTRO31 )第31届会议上。

口腔干燥综合症是一种疾病状态,表现为口腔内唾液分泌不足。受到辐射损害时,唾液腺停止正常分泌唾液的情况下会出现这种疾病状态。口腔干燥综合症的症状包括:睡眠障碍、进食困难、龋齿或牙齿脱落、口臭。这些症状导致的后果包括:生活质量下降,工作困难,以及社会隔离。大多数的治疗方法针对于疾病状态本身和疾病造成的后果,这对于疾病的治疗是远远不够的,而且每个病人每年要为这些治疗支付几千欧元。

van Luijk博士说:“头颈癌放射治疗后出现的腮腺功能异常曾经是一个重要的临床难题,现在仍然是一个重要的临床难题。在放疗过程中,通过降低腮腺受到的平均辐射强度,我们试图降低该并发症的发生风险。这完全基于以下假设:不管腺体什么部位的辐射强度降低,造成的后果是完全相同的。”

不过,根据唾液腺的解剖学特点和我们之前的研究,我们发现对腺体某些部位的辐射强度降低之后,腮腺的功能可以复原,而在其他部位则不能使其功能重建。因此,我们决定找到这种区域性差别的原因。我们认为观察到的结果可以用干细胞的不均匀分布来解释。这些干细胞对于器官功能的长期稳定是必须的,在受到辐射后,他们的功能会受到影响。

研究小组首先在啮齿动物(小鼠和大鼠)模型中进行了实验,以研究干细胞的定位情况和腺体特定区域受到辐射后受到的影响。他们随后对头颈癌患者接受颈部切开手术后得到的腮腺和唾液腺组织进行了检查。动物模型和人体组织的结果都显示:干细胞主要存在于主要导管中。van Luijk博士说:“在之前的工作中,我们已经发现:在腮腺受到辐射损伤后,如果移植这些干细胞,那么这些干细胞能够重建腮腺。”将大鼠的腮腺切开并且在培养皿中培养腺体的不同部分,研究者发现大量的细胞聚集在腺体的中心部位,这里也是主要导管存在的地方。在随后的大鼠活体实验中,研究小组精确的将辐射集中在腺体中心部位。他们发现与其他部位的辐射相比,辐射腺体中心部位能够显著降低唾液分泌。

Van Luijk博士说:“干细胞在大鼠中的位置相当于人类腺体的颅腹侧延伸部位,这里是分泌管离开位于腹侧(或者说脸外侧)腺体的部位。因此,即使该腺体在大鼠和人类中的形状不同,干细胞所在位置的确切解剖结构完全相同。”为了测试该理论的正确性,在36名患者的治疗基础上,该小组随后建立了数学模型。该模型使他们在知道了干细胞受到的辐射剂量的情况下,可以预期腮腺的功能状态。

van Luijk博士说:“令我们惊喜的是:颅腹侧突起(该部位包含主要导管)受到的辐射剂量能够对辐射引起的唾液分泌下降情况提供最好的预测。另外,我们发现:在不增加整个腺体的平均辐射剂量或者头颈区其他关键结构剂量、不减少足够的靶标覆盖率的情况下,我们可以降低该部位(干细胞集中部位)50%的辐射剂量。

使用该数学模型,我们估计在应用这种剂量降低方法的情况下,没有哪个病人会出现腮腺功能异常。不过,猜想需要进行随机化的、对照性的临床试验来证实。其对照性要求对两组患者的腮腺功能进行比较,其中一组病人使用当前的标准疗法治疗,另一组使用我们推荐的干细胞避开技术以最大程度的减小干细胞受到的辐射剂量。只有我们的研究证实干细胞避开技术能够像我们预测的那样确确实实给病人带来好处,该技术才能在放疗诊所中应用。”

van Luijk博士接着说:“我们的发现可以看作是对原理的证明,阐明了并发症的生物机制。这可能导致对该器官的关键亚结构的确定,很有可能为减少正常组织受到损害提供了新的机遇。尽管我们的研究在腮腺中显示了这种可能,这种方法可能也适用于其他器官。”研究小组说在放疗中很容易避免该腺体受到辐射损害。van Luijk博士说;“该干细胞区域是腺体中离癌细胞所在的放疗靶向区域最远的位置。只有癌细胞所在区域需要高剂量的辐射,由于离辐射区域最远,干细胞所在区域比其他区域受到的辐射少很多。

基于我们的研究结果,我们推测:避开腮腺干细胞区域的额外花费只有每人每小时100欧元,却可能有效的避免腮腺功能异常。这将使病人在无需依赖医疗护理和社会救济的情况下更容易过上正常生活。”他总结说:“可能更重要的是:了解到该疗法的成本降低远远超过了医疗支出,癌症患者将会仍然是社会的生产成员。最后,该疗法会提高每年50万名进行放疗的头颈癌患者的生活质量。”

哲学博士、加拿大多伦多市玛嘉烈公主医院安大略省癌症学院放射生物学家、放射生物学大会主席、Bradly G. Wouters教授说:“这个令人激动的临床研究确定了腮腺中包含干细胞的关键区域,在头颈癌患者中,这些干细胞能够使腺体再生并且恢复其功能。研究者使用高级放射技术,显示了避免该区域受到辐射影响的可能,因此能够在不对患者产生更多有害作用的同时,提供更高的治疗剂量。”