氨磷汀与褪黑素通过抑制氧化应激和纤维化重塑减轻大鼠声带及声门下腺的放射性损伤

《Biomedicine & Pharmacotherapy》：Amifostine and melatonin attenuate radiation-induced oxidative stress, inflammation, and fibrotic remodeling in the vocal folds and subglottic glands of rats

本研究针对头颈部放疗常导致的声带(VF)和声门下腺(SG)放射性损伤问题，探讨了氨磷汀(Amifostine)和褪黑素(Melatonin)的放射防护作用。通过大鼠模型发现，两种药物可显著减轻辐射引起的胶原沉积、TGF-β1表达升高及弹性纤维破坏，其中褪黑素在声带抗纤维化方面效果更显著。该研究为临床放疗中保护喉部功能提供了新的辅助治疗策略。

　　

头颈部癌症是全球常见的恶性肿瘤类型，放疗是其重要治疗手段。然而，放疗在杀灭癌细胞的同时，往往会对周围的正常组织造成损伤，尤其是喉部的声带（Vocal Folds, VF）和声门下腺（Subglottic Glands, SG）。这些结构对发声功能和气道润滑至关重要，一旦受损，可能导致声音嘶哑、黏膜干燥、慢性纤维化等功能障碍，严重影响患者的生活质量。尽管临床上已有一些放射防护剂，如美国FDA批准的氨磷汀（Amifostine），用于预防口腔黏膜炎和唾液腺功能障碍，但对于声带及声门下腺的保护作用及其机制尚不明确。褪黑素（Melatonin）作为一种具有强抗氧化和抗炎特性的激素，在近年来的 preclinical 研究中显示出放射防护潜力，但其在喉部组织中的效果仍有待深入探索。因此，研究人员通过大鼠模型，系统评估了氨磷汀和褪黑素在减轻辐射引起的声带及声门下腺损伤中的作用，并探讨了其潜在的分子机制。

本研究由韩国釜山国立大学医学研究所的团队开展，他们使用24只雄性Sprague Dawley大鼠，随机分为四组：对照组（CON）、单纯放疗组（RT）、放疗+氨磷汀预处理组（RT+AMI）以及放疗+褪黑素预处理组（RT+MEL）。大鼠接受单次15 Gy剂量的头颈部放疗，并在照射后第10天采集组织样本。氨磷汀（200 mg/kg）和褪黑素（100 mg/kg）均在照射前30分钟通过腹腔注射给药。研究采用了多种技术方法，包括：组织学染色（H&E、Alcian Blue、Verhoeff's、Masson's trichrome）以评估形态学变化和细胞外基质成分；免疫组织化学染色检测胶原I/III、TGF-β1、α-SMA、AQP5和AMY等蛋白表达；实时定量PCR（qRT-PCR）分析多种基因（如HAS1、HAS2、HAS3、Col1a1、Col1a2、Col3a1、ELN、TGF-β1、TNF-α、IL-1β、IL-6、NRF2、HO-1、NQO1、COX-2、iNOS等）的mRNA表达水平；使用ImageJ和Aperio ImageScope进行图像分析和 morphometric 定量。统计分析采用单因素方差分析（one-way ANOVA）和Tukey事后检验。

3.1. Anatomical localization of the VF lamina propria and SGs in rats

通过H&E染色，研究人员首先确认了大鼠喉部声带固有层和声门下腺的解剖位置。声带固有层位于真声带内侧边缘的复层鳞状上皮下方，而声门下腺则位于声带下方的黏膜下层，由浆液黏液腺泡和明确的导管结构组成，呈双侧分布。这一解剖学确认为后续评估辐射引起的形态和功能变化提供了参考。

3.2. Radiation-induced histological damage in VFs and SGs

组织学评估显示，辐射暴露主要影响声门下腺，而声带的变化较小。在声带中，上皮层和固有层在各组中基本保持完整，但RT组偶尔出现肌纤维紊乱。相比之下，声门下腺在照射后表现出明显的形态损伤，包括导管扩张、腺泡萎缩、上皮变平、间质扩张和炎症细胞浸润。这些病理变化在RT+AMI和RT+MEL组中得到部分缓解，表明两种药物对辐射引起的声门下腺损伤具有保护作用。定量分析显示，辐射后声带厚度无显著变化，但声门下腺导管面积显著增加（表明导管扩张），而腺泡大小显著减小（表明腺泡萎缩）。氨磷汀预处理减轻了腺泡萎缩，但褪黑素组未见显著恢复。

3.3. Extracellular matrix remodeling: hyaluronic acid, collagen, and elastin changes

Alcian Blue染色显示，声带中的透明质酸（HA）分布在各组间均匀，无显著变化。qPCR分析表明，辐射降低了HAS1 mRNA表达，而氨磷汀和褪黑素预处理使其部分恢复；HAS2表达在RT组与对照组相似，但两种药物处理后有所上调；HAS3表达无显著变化。在声门下腺中，辐射倾向于减少透明质酸，但两种药物未见保护效果。免疫组化显示，辐射显著增加声带中胶原I和III的沉积，而氨磷汀和褪黑素（尤其是褪黑素）减轻了这种积累。qPCR证实Col1a1、Col1a2和Col3a1在RT组中显著上调，褪黑素预处理显著降低这些基因的表达。在声门下腺中，胶原I和III水平无一致变化。Verhoeff染色显示，RT组声带弹性纤维断裂和 disorganization，而药物预处理组保持了更好的弹性蛋白完整性。qPCR分析显示ELN和Cela1 mRNA在声带中无显著组间差异。

3.4. Profibrotic signaling and myofibroblast activity

Masson’s trichrome染色和免疫组化显示，辐射增加声带中的纤维化面积和TGF-β1表达，两种药物均 mitigate 这些变化。α-SMA表达仅限于血管周围区域，无显著组间差异。qPCR分析表明，TGF-β1在RT组上调，两种药物部分逆转这一趋势；α-SMA mRNA水平不变。炎症因子TNF-α、IL-1β和IL-6在RT组显著升高，药物处理后降低。氧化应激相关基因分析显示，辐射降低HO-1和NQO1表达，而药物恢复其水平；COX-2在辐射后显著诱导，药物抑制其表达；iNOS在辐射后降低，药物处理使其恢复。在声门下腺中，辐射增加胶原沉积和TGF-β1表达，药物减轻这些变化，但α-SMA无显著差异。

3.5. Functional marker expression in VF and SG

免疫组化显示，AQP5和AMY在声带中的表达较弱，各组无显著差异。qPCR分析声带中AQP3、AQP5和AMY1 mRNA表达，各组间相似。在声门下腺中，辐射降低AQP5和AMY表达，氨磷汀预处理显著恢复AQP5和AMY1表达，而褪黑素处理无显著效果。

本研究结论表明，氨磷汀和褪黑素对辐射引起的声带和声门下腺损伤具有部分保护作用。它们减轻了胶原积累、TGF-β1表达上升和弹性纤维破坏，其中褪黑素在声带抗纤维化方面效果更显著。尽管在分子水平上，某些功能标志物（如AQP5、AMY1）的表达在早期未见显著变化，但组织学改善支持这两种药物作为辅助治疗策略的潜力。这些发现为头颈部放疗中保护喉部功能提供了新的见解，有望改善患者的生活质量。未来需要更长期的研究来评估其功能 outcomes 和临床转化价值。论文发表在《Biomedicine 》上，为放射防护领域增添了重要的 preclinical 证据。