《Radiotherapy and Oncology》：Photon FLASH spares radiation-induced lung injury and pulmonary hypertension in a preclinical model
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超高剂量率（ultra-high dose rate, UHDR）放射治疗已显示出在减少正常组织毒性方面的显著潜力，同时与常规（conventional, CONV）剂量率相比具有同等的肿瘤控制效果，该现象被称为FLASH效应。在这项研究中，研究人员比较了使用
超高剂量率（ultra-high dose rate, UHDR）放射治疗已显示出在减少正常组织毒性方面的显著潜力，同时与常规（conventional, CONV）剂量率相比具有同等的肿瘤控制效果，该现象被称为FLASH效应。在这项研究中，研究人员比较了使用光子进行UHDR和CONV剂量率局部右肺照射后引起的放射性肺损伤（radiation-induced lung injury, RILI）及肺循环变化。在肺炎易感（C3H/NeJ）和纤维化易感（C57BL/6）小鼠中评估了急性期和晚期肺放射反应。以CONV（0.05 Gy/s）、FLASH（76.2 Gy/s）和FLASH分割剂量（FLASH split dose, FSD，平均2.6 Gy/s）的照射方式向右肺递送18 Gy。通过免疫组织化学（Ly6G、F4/80）、荧光染色（EdU）和血清学分析（细胞因子和脂质过氧化测定）研究了早期反应（照射后72小时和4周）。在照射后30周，通过锥形束CT（cone-beam CT, CBCT）分析以及胶原、衰老（p21）和TGF-β水平的定量评估纤维化。在C57BL/6小鼠中于30周时评估肺血管变化和经胸超声心动图（transthoracic echocardiography, TTE），以表征与肺动脉高压（pulmonary hypertension, PH）相关的肺循环变化。在早期时间点，与CONV和FSD组相比，UHDR照射导致免疫细胞浸润（中性粒细胞和巨噬细胞）和组织损伤减少。血清分析支持FLASH的保留作用，与CONV和FSD组相比，与慢性炎症相关的标志物水平降低，而组织修复标志物增加。在UHDR照射后30周，肺实质在结构上与对照相似（p=0.33），胶原沉积最少，CBCT组织密度分析支持这一结果。相比之下，CONV和FSD动物显示显著的胶原沉积（p<0.01），肺泡间隔增厚，肺泡气腔减少。与CONV相比，UHDR照射显著降低了PH的功能和组织学指标（p<0.05）。结论：UHDR光子显著减少放射性肺炎和纤维化，并通过对肺循环的继发效应而减少PH。
放射性肺损伤（radiation-induced lung injury, RILI）是胸部肿瘤放疗的主要剂量限制因素，急性放射性肺炎和晚期肺纤维化显著影响患者生存与生活质量。此外，肺实质和血管的结构性改变可增加肺血管阻力，导致肺动脉高压（pulmonary hypertension, PH）和右心室（right ventricle, RV）功能障碍。超高剂量率（ultra-high dose rate, UHDR）放疗即FLASH效应，在多种临床前模型中表现出正常组织保护且肿瘤控制等效的潜力，但既往研究多集中于电子和质子，对UHDR光子的肺部反应及继发性肺循环影响尚不充分。为此，研究人员在肺炎易感（C3H/NeJ）和纤维化易感（C57BL/6）两种小鼠品系中开展了局部右肺照射模型，系统比较了常规（CONV）剂量率、FLASH剂量率和FLASH分割剂量（FSD）照射对急性期和晚期肺损伤的影响，并首次表征了UHDR光子对肺循环和PH相关指标的保护作用。
研究人员共使用雌雄7–10周龄的C3H/NeJ（Janvier）和C57BL/6（Inotiv）小鼠118只，右肺接受18 Gy照射。CONV组剂量率为0.05 Gy/s，FLASH组为76.2 Gy/s单脉冲，FSD组为两个间隔8–10秒的脉冲、平均剂量率2.6 Gy/s。主要技术方法包括：EBT-XD Gafchromic胶片剂量测定；早期（72小时、4周）免疫组化检测Ly6G阳性中性粒细胞和F4/80阳性巨噬细胞；EdU增殖检测评估细胞再生；血清细胞因子阵列和ELISA检测TGF-β、脂质过氧化标志物MDA-TBA2加合物；晚期（30周）CBCT定量肺密度、Masson三色染色评估胶原沉积、p21免疫组化评估细胞衰老；经胸超声心动图（TTE）测量右心功能相关参数，并在组织切片上量化肺小动脉中膜厚度。统计采用Welch t检验或单/双因素ANOVA。
研究结果包括以下四方面。第一，在晚期纤维化评估中，CBCT显示CONV组右肺组织密度显著增加，而FLASH组与对照组无显著差异（p=0.82）。Masson三色染色显示CONV和FSD组出现明显间质纤维化、肺泡间隔增厚和肺泡腔减少，纤维化定量显著高于对照组和FLASH组（p<0.01）；FLASH组肺实质结构接近对照（p=0.33）。p21阳性衰老细胞主要出现在纤维化区域，CONV组显著增多（p<0.001），FLASH和FSD组与对照无差异（p=0.99）。这些结果表明UHDR光子可免除肺组织密度改变，保留肺结构并减少纤维化和衰老。第二，在急性炎症反应中，72小时时CONV组中性粒细胞浸润较对照增加4倍（p=0.02），FLASH和FSD组仅增加2倍；到4周时CONV和FSD组中性粒细胞和巨噬细胞继续增多（p<0.05），而FLASH组免疫细胞浸润显著低于两者。EdU增殖细胞在CONV和FSD组显著增多，FLASH组与对照相似（p=0.77）。说明FLASH减少急性炎症和异常细胞增殖。第三，血清细胞因子分析显示，C3H/NeJ小鼠中CONV激活促纤维化信号（如上调血小板生成素、下调PDGF-BB），FLASH则上调IL-12、IL-7、CXCL1等修复相关细胞因子；C57BL/6小鼠中CONV下调EGF、FGF、HGF等组织修复因子，FLASH下调CCL家族、CD40、CXCL2及IL-17、IL-33等炎性因子并上调IL-2。TGF-β在CONV组持续升高16–29%（p=0.01），FLASH仅72小时短暂升高后回落。脂质过氧化标志物MDA-TBA2在CONV组显著高于对照组（p<0.01），FLASH组无明显增加。这提示FLASH抑制慢性炎症并促进组织修复。第四，在肺循环和右心功能方面，30周TTE显示CONV和FSD组左心室整体纵向应变（GLS）小幅但显著升高（p<0.001），FLASH组明显更低（p<0.01）；右心室内径（RVID）、肺血管阻力（PVR）、右室流出道（RVOT）和肺动脉加速时间与射血时间比值（PAT/ET）在CONV组显著恶化，提示PH发生，而FLASH和FSD组均显著优于CONV（p<0.05）。肺小动脉中膜厚度在CONV组显著增加（p=0.01），FLASH组与对照相当。这表明UHDR照射可保留肺循环，降低PH风险。
讨论部分指出，与既往电子和质子研究一致，UHDR光子明显减轻急性和晚期RILI，并首次报告对肺循环和PH的保留作用。FSD组的保护减弱提示FLASH效应依赖脉冲时间结构或平均剂量率，可能与组织再氧合动力学有关。研究人员还发现FLASH照射调节免疫微环境，减少巨噬细胞和中性粒细胞浸润，抑制TGF-β长期激活和氧化损伤，这些机制共同促成了晚期结构和功能的保留。临床意义方面，约25%的胸部肿瘤放疗患者会在两年内出现PH，本研究结果提示UHDR放疗可能降低这一继发风险。研究的主要局限性包括单剂量设计、非荷瘤小鼠、未进行肺功能检测以及各组间存在约7%的受照剂量差异。最后，研究结论可翻译为：在可比剂量条件下，与常规剂量率照射相比，UHDR光子能够减轻放射性肺损伤并减少肺动脉高压。
