南非约翰内斯堡放射性碘治疗甲状腺癌患者的诱导及持续性DNA损伤：基于细胞分裂阻滞微核试验（CBMN）的纵向研究

《EJNMMI Reports》：DNA damage in thyroid cancer patients treated with radioactive iodine in Johannesburg, South Africa

　　

背景

甲状腺癌（thyroid cancer）是全球最常见的内分泌癌。南非国家癌症登记处估计，该病在女性中的患病率高于男性，南非女性风险为1/506，男性为1/1035。甲状腺癌多发生于甲状腺结节。若为恶性，恶性细胞可扩散至附近淋巴结或经血管扩散至其他器官。本研究旨在探讨¹³¹I发射的电离辐射（ionising radiation）与接受放射性碘（radioactive iodine, RAI）治疗患者中诱导及持续性DNA（deoxyribonucleic acid）损伤之间的相关性。因暴露于电离辐射可能导致染色体损伤（chromosomal damage），接受放射性碘治疗的甲状腺癌患者面临继发性癌症（secondary cancers）风险增加。研究人员采用细胞分裂阻滞微核试验（cytokinesis-block micronucleus assay, CBMN）在四个时间点评估染色体损伤。

结果

研究人员发现，治疗诱导的微核（micronuclei, MN）随放射性碘活度增加而增加。甲状腺癌患者中微核平均数量存在显著差异。

结论

研究结果强调，需要持续监测甲状腺癌患者的染色体损伤，以理解放射性碘治疗的长期影响。研究人员预期，进一步研究治疗间隔对遗传稳定性的影响以及再次治疗的潜在风险，可能阐明这种常规治疗对DNA损伤的真实影响，尤其是在可能接受连续放射性碘治疗的患者中。

论文解读：南非约翰内斯堡放射性碘治疗甲状腺癌患者DNA损伤研究

一、研究背景与问题

甲状腺癌（thyroid cancer）是全球最常见的内分泌癌。原文指出，南非国家癌症登记处估计其患病率女性高于男性，女性风险为1/506，男性为1/1035。甲状腺癌发病率全球上升，部分由于检测方法改善和风险因素暴露增加。该病在女性中更常见，30–50岁人群患病率较高。风险因素包括辐射暴露，尤其儿童期辐射暴露、甲状腺癌家族史、遗传综合征，如家族性腺瘤性息肉病、Cowden综合征，以及碘缺乏或过量等环境因素；肥胖和饮食等生活方式因素也可能贡献风险。甲状腺癌主要起源于甲状腺结节。若结节为恶性，癌细胞可扩散至附近淋巴结或经血管至其他器官。最常见类型为分化型，如滤泡状和乳头状癌，通常预后较好。滤泡状甲状腺癌常与低碘饮食有关，而低碘饮食与辐射暴露共同显著增加乳头状甲状腺癌风险。髓样甲状腺癌主要与遗传性疾病相关。间变性甲状腺癌未分化、高度侵袭，生长迅速且预后差。分子发病机制涉及BRAF、RAS、RET/PTC等基因改变，在细胞增殖和存活中起关键作用。

电离辐射可诱导活组织染色体损伤。损伤未修复或错误修复可导致染色体损伤。染色体畸变在甲状腺癌发病和进展中作用显著，在乳头状、滤泡状和间变性癌等亚型中常见。辐射诱导染色体畸变的个体间差异可能与DNA损伤修复能力不同有关。细胞分裂阻滞微核试验（CBMN）是测量DNA损伤的细胞遗传学技术，微核（MN）被广泛认为是稳定DNA损伤和染色体不稳定的早期生物标志。MN试验检测间期细胞质中因细胞分裂时未并入子代核的染色体片段或整条染色体。CBMN不能识别具体染色体，也不能区分稳定与不稳定畸变，应解释为整体而非位点特异性基因毒性指标。暴露于DNA损伤剂后，MN频率通常先达峰值，随后随细胞修复而下降；恢复至正常水平通常在一周至治疗后三个月内，取决于损伤严重程度和个体修复能力。MN持续或延迟消退可能提示持续基因组不稳定或DNA修复受损，常见于癌症和其他染色体异常疾病。甲状腺癌患者自发MN频率高于健康对照，提示遗传不稳定性增加。

当前甲状腺癌治疗包括甲状腺切除术、放射性碘（RAI）治疗和激素抑制治疗。这些方案对预后良好的肿瘤相对成功，提高生存率。然而，接受放射性碘治疗患者中报告继发性癌症。RAI治疗指南因临床表现而异，低活度约1110 MBq（30 mCi），高活度2960至11100 MBq（80–300 mCi）。较高放射性活度可导致染色体畸变并增加继发性癌症易感性。急性效应常表现为血液系统恶性肿瘤，慢性效应表现为实体瘤。放射性碘治疗所致继发性癌症包括乳腺癌、结直肠癌、骨癌、前列腺癌、胰腺癌、肾癌、非霍奇金淋巴瘤和白血病。女性甲状腺癌患者接受放射性碘治疗后，乳腺癌是最常见继发性实体瘤。具有遗传易感性的女性在放射性碘治疗后发生继发性乳腺癌风险更高。但原文强调，乳腺癌是女性甲状腺癌患者最常见继发肿瘤这一陈述指该人群总体流行病学模式，并非专指放射性碘暴露直接导致的恶性肿瘤。

研究目的：该前瞻性研究旨在探讨碘放射性与接受放射性碘治疗患者DNA损伤之间的相关性。主要目标为评估甲状腺癌患者血液中染色体放射敏感性，时间点为治疗前Time 0、出院时即治疗后3或5天，取决于活度、治疗后3个月和治疗后6个月。次要目标为在Time 0比较甲状腺癌患者与非癌性甲亢患者及健康个体的染色体放射敏感性，作为参考标准。

二、研究开展与意义

研究在Charlotte Maxeke Johannesburg Academic Hospital（CMJAH）进行，该院为约翰内斯堡公立三级转诊学术医院。共90名参与者，包括34名甲状腺癌患者、26名甲亢患者和30名健康对照。所有34名甲状腺癌参与者接受¹³¹I RAI治疗，活度范围1110至11100 MBq（30至300 mCi）。血样在四个关键时间点采集。结果显示，治疗诱导MN随放射性碘活度增加，入院与出院之间平均MN显著增加，3个月与6个月之间存在显著差异，且6个月内未恢复至基线水平。研究结论强调持续监测染色体损伤，以理解放射性碘治疗长期影响。该研究为首次在撒哈拉以南非洲人群中进行多时间点评估，具有新颖性。意义在于提示MN频率可作为DNA损伤和染色体不稳定标志，仍需进一步研究机制并制定策略减轻RAI基因毒性、改善治疗结局，同时需综合人口学因素、风险因素、肿瘤微环境和遗传稳定性。

三、关键技术方法

该研究为医院为基础的前瞻性研究，样本队列来自CMJAH，包括34名甲状腺癌患者、26名甲亢患者和30名健康对照。所有甲状腺癌患者接受¹³¹I RAI治疗，活度为1110至11100 MBq（30至300 mCi）。研究人员在四个时间点采集血样：入院放疗时、出院时即治疗后3–5天、治疗后3个月和治疗后6个月。主要关键技术为细胞分裂阻滞微核试验（CBMN），用于评估染色体损伤；每例至少分析1000个双核细胞（binucleated cells, BN），培养设双份。统计分析采用Stata 18，分类变量用频数和百分比，连续变量用均数和标准差或中位数和四分位距，组间比较采用Pearson卡方或Fisher精确检验，Kruskal Wallis检验及Benjamini-Hochberg事后分析，显著性设为p<0.05且双侧。

四、研究结果

总体组特征关联：共90名参与者，33%为对照，29%为甲亢，38%为甲状腺癌；79%为女性，21%为男性。年龄方面，对照组多数为30–39岁，占53%；甲亢组为50–59岁，占38%；甲状腺癌组为40–49岁和50–59岁，各占26%。15名个体记录甲状腺癌变异型，其中6例滤泡型，9例乳头状型，其余变异信息缺失。

三个不同组的自发/基线平均每1000个双核细胞微核数：对照组平均MN为23.23，甲亢组为33.95，甲状腺癌组为25.31。

不同给药活度下入院与出院时每1000个双核细胞微核水平：甲状腺癌参与者¹³¹I中位活度为5550 MBq（150 mCi），四分位距为3700–7400 MBq（100–200 mCi）。¹³¹I诱导MN数量随RAI治疗量增加。甲状腺癌参与者入院时平均MN为25.31，出院时为52.04，差异高度显著，p<0.0001。

不同时间点总体治疗诱导的每1000个双核细胞微核数：治疗后3个月平均MN为46.47，6个月为30.89，差异显著，p=0.0385。

年龄与微核：年龄<40岁组中位MN频率略高，但分布重叠明显，年龄类别间无统计学显著差异，p=0.2299。

五、讨论总结

讨论指出，该研究通过MN形成评估甲状腺癌及其治疗对DNA损伤的影响。人口学分析显示女性在所有组中占79%，在甲状腺癌组中占88%，符合女性甲状腺疾病高发。Black参与者在三组中均占多数，这可能受国家人口分布以及医疗可及性差异影响，因研究在公立医院进行。甲亢患者年龄偏大，多在50–59岁，甲状腺癌患者年龄跨40–59岁。HIV和高血压在甲亢和甲状腺癌患者中比对照组更常见；54%甲状腺癌患者存在共存慢性病。年龄在较小队列中不是MN诱导的主要决定因素，放射性碘活度和潜在甲状腺病理可能更重要。甲亢组自发MN最高。治疗诱导DNA损伤显著增加，可能反映RAI对周围血细胞的即时基因毒性；RAI发射β粒子诱导DNA损伤，导致染色体畸变和MN形成。MN频率随后下降，但6个月内未回到基线，提示持续基因组不稳定。中位活度为5550 MBq，MN频率与RAI给药活度相关，提示活度依赖效应。RAI诱导DNA损伤可触发肿瘤微环境（tumour microenvironment, TME）炎症反应，进一步促进基因组不稳定并可能促进肿瘤复发。遗传不稳定是甲状腺癌标志。既往研究中，M’Kacher等报道30名患者接受3.7 GBq ¹³¹I，骨髓剂量约0.5 Gy，并提示吸收剂量可能超过MIRD估计，尤其甲减患者肾清除降低；Baugnet-Mahieu等发现¹³¹I治疗后染色体畸变增加；Watanabe等应用微核试验显示治疗后MN显著且剂量依赖上升；Signore等比较甲减和rhTSH刺激下¹³¹I治疗的短期和稳定DNA损伤，显示甲状腺激素状态和刺激方案影响DNA损伤程度和持续性。该研究增加了撒哈拉以南非洲人群纵向MN数据。研究人员指出，需要更大规模研究和其他荧光原位杂交（fluorescence in situ hybridization, FISH）技术检测稳定畸变，以理解治疗后3个月畸变增加；需要更长随访并包括再次治疗的研究验证RAI对DNA损伤影响；纵向研究评估RAI长期基因组稳定性和癌症复发是必要的。

六、研究结论翻译

本研究结果独特，采用MN技术在多个时间点即基线、出院、3个月和6个月评估DNA损伤，在文献中未见到。该研究首次在撒哈拉以南非洲人群中进行。由于研究人员临床环境中患者常疾病负担高，需要不止一次RAI治疗，研究多次RAI治疗前后的细胞放射敏感性将有意义。本研究为甲状腺癌和RAI治疗对DNA损伤的影响提供有价值见解。数据强调监测MN频率作为DNA损伤和染色体不稳定标志的重要性。需要进一步研究阐明潜在机制并制定策略减轻RAI基因毒性效应、改善甲状腺癌患者治疗结局。研究结果强调需要综合人口学因素、风险因素、肿瘤微环境和遗传稳定性的甲状腺癌管理方法。特别值得注意的是，长期评估RAI治疗后DNA损伤潜在影响，可能阐明接受多次治疗个体中MN数量初始增加的进程。