辐射与年龄相关血管功能障碍作为心血管风险早期指标：基于ApoE-/-动脉粥样硬化小鼠模型的长期研究

《Cardio-Oncology》：Radiation- and age-related vascular dysfunction as an early indicator of cardiovascular risk: a long-term study in the ApoE?/? mouse model of atherosclerosis

本研究针对放疗后心血管疾病风险预警难题，通过局部照射ApoE-/-动脉粥样硬化模型鼠，采用光学相干断层扫描（OCT）技术长期监测血管功能。结果揭示ApoE-/-小鼠存在辐射高敏感性，辐射与衰老协同导致基线动脉直径缩小、血管收缩增强及舒张延迟，为早期血压管理提供关键生物标志物。

　　

随着肿瘤诊疗技术的进步，癌症幸存者群体日益扩大，然而放疗在延长生存时间的同时，其引发的心血管并发症已成为影响长期生存质量的重要隐患。尽管放疗技术不断精进，辐射诱发的心血管疾病（CVD）仍是癌症幸存者中发病率和死亡率居高不下却常被忽视的重要因素。辐射暴露可引发广泛的心血管毒性效应，但临床对这些长期并发症的认知和管理策略仍显不足。在血管功能障碍的早期指标中，血管灵活性测量为评估血管顺应性和心血管风险提供了关键生物标志物。

在此背景下，研究人员聚焦于辐射与衰老对血管功能的联合影响。衰老已被认为是动脉僵硬的主要驱动因素，但放疗人群动脉僵硬发生率的增加，以及动脉僵硬作为预后指标的临床利用不足，凸显了评估辐射暴露对血管顺应性影响的迫切性。有假说认为，衰老与辐射通过重叠机制（如活性氧（ROS）积累、氧化应激、细胞衰老等）加剧血管损伤。为阐明辐射诱导心血管疾病的早期血管表现，本研究采用临床前小鼠模型，深入探究局部照射对血管功能的影响。

为回答上述问题，Bettina Habelt等人在《Cardio-Oncology》发表了题为“Radiation- and age-related vascular dysfunction as an early indicator of cardiovascular risk: a long-term study in the ApoE^-/- mouse model of atherosclerosis”的研究论文。该研究旨在区分年龄和辐射相关因素对动脉僵硬这一心血管疾病早期事件的贡献。

研究人员开展了一项长期实验，利用傅里叶域光学相干断层扫描（OCT）系统对小鼠隐动脉（Arteria saphena）进行体内纵向评估。研究选用C57BL/6野生型小鼠和易患动脉粥样硬化的载脂蛋白E基因敲除（ApoE^-/-）小鼠，后者因其高胆固醇血症和进行性动脉粥样硬化与人类病理极为相似，被广泛用于人类心血管疾病研究。小鼠左侧后肢局部接受单次2、5、8、10或16 Gy的X射线照射，并在照射后1天及3、6、9、12、18个月通过OCT监测血管功能参数，包括基线动脉直径、血管收缩（使用高钾缓冲液诱导）和血管舒张（使用硝普钠诱导）过程中的动脉直径变化及其速度。

主要技术方法概述

本研究的关键技术包括：1）使用ApoE^-/-动脉粥样硬化模型鼠和C57BL/6野生型对照鼠；2）局部单次X射线照射（2-16 Gy）模拟放疗暴露；3）应用光学相干断层扫描（OCT）技术进行体内、无创、纵向血管功能成像，精确测量隐动脉内径动态变化；4）通过血管活性物质（高钾溶液、硝普钠）挑战试验评估血管收缩和舒张功能；5）采用多因素方差分析（ANOVA）和Games-Howell事后检验进行统计学评估。

辐射与年龄对基线动脉直径的影响

未照射小鼠隐动脉的初始基线直径在C57BL/6和ApoE^-/-小鼠中分别为293±52 μm和309±73 μm。照射后3个月，仅在ApoE^-/-小鼠中观察到基线直径系统性减小；照射后6个月，两种品系小鼠均出现该现象。统计分析显示，年龄增长对基线直径减小有显著主效应，且该效应在ApoE^-/-小鼠中更为明显。辐射剂量与年龄的交互作用表明，老年动物中辐射和衰老效应累积，且ApoE^-/-小鼠表现出更高的辐射敏感性。

血管收缩功能的改变

诱导血管收缩使动脉直径平均减少至基线值的一半左右，在C57BL/6小鼠中如此，在ApoE^-/-小鼠中甚至更少，表明后者血管收缩反应增强。16 Gy照射影响了这种增强的收缩反应。收缩性也表现出年龄依赖性，在照射后6至12个月期间动脉直径减小最为显著，尤其在C57BL/6小鼠中。达到半最大收缩所需的时间在不同条件下无显著变化。

血管舒张功能的改变

诱导血管舒张后，最大动脉直径平均为基线的1.2-2倍，ApoE^-/-小鼠的数值更高，但在照射后3个月出现初始增加后随年龄增长而下降。相反，C57BL/6小鼠在照射后12个月内表现出增强的血管舒张。未观察到辐射剂量对最大舒张直径的影响。达到半最大舒张所需的时间在ApoE^-/-小鼠中普遍更长，表明其血管舒张持续时间更久。血管舒张速度随年龄增长而减慢，尤其在C57BL/6小鼠中，并在照射后9和12个月接受10 Gy和16 Gy照射的动物中最为明显。

讨论与结论

本研究证实，两种小鼠品系均表现出明显的年龄相关血管变化，而ApoE^-/-小鼠显示出更高的辐射敏感性。衰老和辐射的联合效应最明显地体现在基线和血管收缩后动脉直径的减小，以及血管舒张速度的减慢。这些改变反映了血管收缩增强和舒张受损，表明血管阻力增加，可能与高血压相关。辐射和衰老通过重叠机制（如氧化应激、内皮细胞衰老）加剧血管损伤，导致一氧化氮（NO）生物利用度降低、内皮功能障碍和潜在的病理性组织重塑。

该研究的重要意义在于将血管灵活性参数（如通过OCT评估的动脉直径动态变化）确立为辐射诱导心血管风险的潜在早期生物标志物。将这些评估纳入治疗后筛查项目，并结合早期血压管理，可能有助于减轻癌症幸存者辐射诱导心血管疾病的风险。与当前评估动脉僵硬度的金标准——脉搏波速度（PWV）相比，OCT具有更高的空间和时间分辨率，能直接可视化局部血管行为，为血管功能评估提供了互补视角。尽管本研究未测量全身血压，但其发现的局部血管功能障碍为系统性高血压的风险提供了重要见解。研究者强调，及时识别和管理血管异常对于延迟或预防严重临床结局至关重要，而当前指南尚未推荐放疗后常规心血管筛查。因此，本研究为改善风险分层和制定早期个性化预防策略提供了实验依据。

总之，这项长期研究深入揭示了辐射与衰老对血管功能的协同损害作用，突出了ApoE^-/-小鼠模型的辐射高敏感性，并验证了OCT技术在监测早期血管功能障碍方面的应用价值。研究成果为癌症幸存者心血管风险的早期预警和干预提供了新的思路和实验证据。