如今在全球范围内肿瘤的发病率居高不下，在肿瘤治疗过程中放射治疗起着举足轻重的作用。放射性心脏损伤（RIHD）指对胸廓、纵隔、胸壁等部位的肿瘤进行放射治疗时，放射原因导致心脏损伤病理病变，并伴随心包炎、心肌炎、瓣膜炎、心肌纤维化、冠状动脉疾病等并发症。由于手术、放化疗等癌症治疗技术的不断改进，全世界长期癌症幸存者的数量正在快速增长，使得RIHD这一晚反应并发症被越来越多的报道。放射治疗降低了癌症患者复发的风险，但这种益处在一定程度上被RIHD并发症带来的死亡率的增加所抵消。目前临床上尚未有效阻止放射性心脏损伤发生的方法，因此利用动物模型阐明放射性心脏损伤发生机理、预防方法对于后续治疗和规避该疾病具有重要意义。本次笔者将相关文献回顾分析总结，旨在为后续实验开展及临床应用提供依据。

1 关于RIHD动物模型建立 1.1 造模的种类

目前国内外用于RIHD研究的动物种类繁多，报道不一，主要有小鼠^[1-3]、大鼠^[4-13]、兔^[14-15]、犬^[16-17]、猴^[18]等。但笔者统计，选择大、小鼠进行研究的占多数，究其原因可能是因为鼠类具有经济、易饲养、生命力顽强等优势而受到学者的倾睐。

1.2 造模方法 1.2.1 造模剂量

对于造模剂量，不同的学者选取的剂量差异很大，集中在3 Gy^[18]，5 Gy^{[7, 9]}，10 Gy^{[3, 7, 9, 15]}，14 Gy^[15]，18 Gy^{[2, 5, 12, 19, 20]}，20 Gy^{[7, 9, 11, 16, 21-22]}，21 Gy^[23]，25 Gy^[8]，30 Gy^{[9, 13, 24]}，甚至有40 Gy^[15]，60 Gy^[24]者。

笔者依据不同学者报道得出如下结论：1. 对于像大、小鼠之类的小型动物，多数学者认为选择18～20 Gy的剂量单次局部照射易于建立不可逆的RIHD动物模型。2. 对于与鼠类相比稍大型动物（兔、犬、猴等），多数学者认为应选择20 Gy以上的剂量单次照射。3. 在照射方式上，多数学者采用单次局部照射的方式，但也有少数学者使用全身照射^[18]，少数学者使用分割剂量的方式照射^[24]。笔者认为与单次局部照射相比，若采用分隔照射方式应相应提高造模剂量，若采用全身照射的方式应该相应的降低造模剂量。

1.2.2 造模方式

关于造模方式，国内外学者目前多采用⁶⁰Co γ射线治疗机^[18-19]、Seifert Isovolt320 X光机^[5-6]或者医用电子直线加速器^{[4, 14, 25]}进行造模，但近年来有国内外学者使用小动物适形放射治疗装置(SACRTD)^{[10, 20, 23]}进行造模，方法更加详细、精确。

1.3 RIHD评价指标

对于RIHD的评价指标，常用的指标主要包括肌钙蛋白I（cTnI）^{[2, 7, 8, 15]}、CK-MB^[9]、转化生长因子（TGF-β1）^{[11, 26]}、肿瘤坏死因子（TNF-α）^[13]、结缔组织生长因子（CTGF）^[22]、内皮素（ET）^[8]、NF-KB^{[12, 22]}、还原性谷胱甘肽（GSH）^[10]、氧化性谷胱甘肽（GSSG）^[10]，SOD、MDA^[7]，Bax、Bcl-2^{[3, 10, 27]}, caspase-3^[10]等。形态学上，部分学者选择超声心动图^[4-5]，PET/CT^[17], micro-CT^[28], MRI^{[16, 21]}等来评估模型动物的心脏结构或功能，但更多的学者还停留在传统的光镜、电镜（HE、Masson染色）^{[4, 7, 8, 14, 17, 19, 24, 26]}来观察其心肌组织RIHD形态学改变。

综上所述，由于新技术，如高分辨率超声、核磁共振成像(MRI)、单光子发射计算机断层扫描(SPECT)、图像引导小动物适形放射治疗装置(SACRTD)等的进步带来了更详细、精确的方法去评估、跟踪心脏结构和功能改变，促进了RIHD动物实验的发展^[29]，这也使得国内外目前关于RIHD动物模型建立的研究更科学、合理、规范。有学者认为^[30]，未来的RIHD动物实验研究将会朝着分子影像技术、可视化无创心脏功能实时监测技术等方向发展，有望使临床前模型更接近临床应用。

2 关于动物模型RIHD机制的研究

为了明确RIHD的发病机制，学者们做了大量的工作试图解开其损伤的分子和细胞机制。放射线的作用之所以会诱发RIHD，主要表现为以下几个方面：血管损伤、内皮功能障碍、心肌炎、心肌纤维化、心肌细胞的氧化应激、细胞的凋亡坏死等。但大部分研究都只涉及其中的一两个途径，不够全面、深入，还有待进一步研究。

2.1 血管损伤和内皮功能障碍

多项研究表明，血管损伤和内皮功能障碍在正常组织辐射损伤的发病机制中发挥重要作用^[25]。由于内皮细胞对放射线敏感因而对微循环的损伤会导致毛细血管网络的破坏，导致缺血^[31]。血管内皮功能障碍会导致促炎环境，可能与血栓抵抗性丧失、黏附分子和细胞因子表达增加有关。Yarnold J等^[32]也证实大鼠照射后会引起血管内皮细胞分泌粘附因子以及生长因子从而引起炎性反应，激活的炎性细胞促使心脏照射区域发生结构改变。

2.2 心肌炎、心肌纤维化 2.2.1 转化生长因子β

转化生长因子β（TGF-β）在心脏肥大和纤维化中扮演着重要的角色^[26]，对此学者们的观点是一致的。胡灵^[33]通过测定血清中的TGF-β1含量情况，结果显示经照射后TGF-β1含量与cTnI水平呈正相关，实验说明TGF-β1表达在RHID处于高表达状态，并且参与心肌纤维化的形成过程。符天晓等^[2]测量不同放射剂量情况下心肌肌钙蛋白I（cTnI）的情况，结果显示放射组小鼠的心肌组织存在明显的组织病理学改变，早期以炎症为主，后期主要表现为纤维化，随着照射剂量增加炎性反应和纤维化时间均提前，cTnI随着时间的变化呈升高趋势，和剂量以及病理学表现具有相关性。

2.2.2 内皮素系统

内皮素（ET-1）首先是以一种有效的血管收缩剂被发现，其在RIHD中的作用学者有不同的观点。有学者^[34]认为ET-1的长期上调会促增生和促纤维化使心肌细胞产生危害，加重RIHD。有学者持相反观点，认为ET-1的短期上调可能是维持心脏疾病心功能的机制，其能诱导肥大细胞激活基质金属蛋白酶(MMP)，利于心血管的重塑^[35]。出现上述不同观点的原因，笔者分析可能与学者观测的时间节点差异有关，目前大部分研究倾向于支持前者。

2.2.3 肥大细胞

肥大细胞为人熟知是因为其在过敏反应中能对组织造成不良损害的作用，但在RIHD研究中部分学者提出了相反的观点。他们认为其对RIHD有保护作用是因为其在组织稳态和重构中发挥了重要作用^[36]。Boerma M等^[37]证实将肥大细胞缺陷大鼠经局部心脏照射后，与肥大细胞能力较强鼠比较表现为更严重的体内、外心功能变化和更严重的心肌纤维化、退行性变。直接证据是其在RIHD起保护作用的两条可能途径，一为激肽酶—激肽通路。激肽可由组织中的激肽酶或肥大细胞来源的蛋白酶产生，Sridharan V等^[20]研究发现辐射会诱发激肽通过B1受体使Erk1/2途径激活，通过其促血管生成、扩张特性对心脏起到保护作用。二可能通过释放能够分解内皮素-1(ET-1)的蛋白酶而表现出保护作用。Marjan B等^[38]发现在肥大细胞能力强的大鼠局部心脏照射后，左心室ET-1表达下降，而肥大细胞缺乏的大鼠则没有。

2.3 心肌细胞的氧化应激

在RIHD中，放射线辐射引发的心肌细胞氧化应激扮演重要角色^{[7, 27, 39-40]}。经射线电离后，细胞周围产生多种氧化产物，如超氧化物类、过氧化氢类、过氧硝基盐等^[41]。高浓度的氧化物自由基可以引起细胞线粒体呼吸链发生代谢障碍，导致细胞损伤^[40]。还原谷胱甘肽(GSH)与氧化谷胱甘肽(GSSG)的比值是细胞氧化还原状态的一个指标。Sridharan V等^[10]通过局部照射大鼠心脏，显示照射组大鼠心肌组织内GSSG水平升高，GSH/GSSG比值显著下降，致使大鼠心肌细胞发生氧化应激，同时，辐射组大鼠线粒体膜通道孔(mPTP)开放的敏感性增加，线粒体膜呼吸延长，膜电位降低，证实辐射诱发的心肌细胞氧化应激造成了线粒体功能障碍，从而对细胞造成损伤。

2.4 心肌细胞的凋亡坏死

放射线照射会引起心肌细胞DNA的损伤造成细胞凋亡^{[3, 39, 42-45]}，这一观点同样被大部分学者认可。其可能通过两个途径损伤细胞的DNA，一方面，射线通过电离和激发直接作用于DNA分子使其受到损伤^[39]；另一方面，细胞周围过高的氧自由基会引起碱基的氧化、双链的断裂、线粒体呼吸链的破坏等造成DNA的损伤^[43],导致细胞凋亡。张洪明^[44]在研究中也证实RIHD早期心肌细胞凋亡可能为线粒体介导促进凋亡蛋白Bax激活并且与线粒体膜融合导致Cyt-C释放，从而启动细胞凋亡。

3 关于动物模型RIHD的防治研究

对于RIHD的防治，国内外学者做了大量研究来确定潜在的干预靶点，归纳起来主要通过抗炎、抗纤维化、抗氧化应激、抗细胞凋亡几个方面进行干预，但基本都处于临床前尝试阶段，且部分机制研究的不够具体、深入。

3.1 抗炎、抗纤维化

Liu H等^[11]利用乙酮可可碱（PTX）联合生育酚(Vit)对辐射大鼠进行干预，结果显示其下调了转化生长因子β（TGF-β）和结缔组织生长因子（CTGF）mRNA在大鼠心脏中的表达，减轻鼠模型中辐射诱导的心肌纤维化，同时减轻内皮细胞功能障碍诱发的炎症反应。吴荣等^[12]研究血管紧张素Ⅱ1型受体拮抗剂在放射性心脏损伤的保护，选择氯沙坦+照射，结果氯沙坦组大鼠心脏纤维化减轻，说明氯沙坦在放射治疗中可有效保护心肌组织，通过下调AT1以及NE-KB的表达来实现对于放射性心脏损伤的保护。周游等^[13]利用阿托伐他汀对辐射大鼠进行干预，结果显示其能下调受损心脏组织中TNF-αmRNA及蛋白的表达，减轻大鼠RIHD后的炎症反应，起到保护作用。

3.2 抗氧化应激

Qian等^[45]在大鼠实验中发现，富含氢的水可以防止心肌降解，降低心肌的MDA等水平，提高心肌内源性抗氧化作用，提示氢对于保护放射性心脏损伤具有明显作用。吕鹏等^[46]进行右丙亚胺对辐射大鼠干预研究时发现，心脏照射能引起早期组织内氧化与抗氧化水平失衡，右丙亚胺能提高心脏组织中SOD的水平，下调MDA的含量，减轻这种改变。

3.3 抗细胞凋亡

刘子宁等^[3]对RIHD小鼠模型给予红景天灌胃干预，并在照射后1、2、4w检测Bcl-2以及Bax表达情况，结果显示给予红景天组的小鼠的Bcl-2表达量升高，且Bax表达量降低，从而说明红景天可以降低心肌凋亡水平，具有保护心肌放射损伤作用。张静等^[47]等，利用安多霖对受辐射大鼠进行干预，发现其下调了受照大鼠心肌细胞caspase-3的表达，起到心肌保护作用。

4 小结

关于RIHD动物模型实验研究众学者做了大量的工作来解开其分子和细胞机制，为临床疾病治疗及预防提供了可靠证据。在模型建立方面，大、小鼠研究具有经济、饲养简单、生命力顽强等优势，成为学者研究的首选。在动物模型RIHD机制方面，据众学者的研究归纳起来可从血管损伤、内皮功能障碍，心肌炎、心肌纤维化，细胞的氧化应激和凋亡坏死几个方面去分析。关于动物模型RIHD的防治药物，主要有乙酮可可碱、生育酚、氯沙坦、他汀类、右丙亚胺、红景天苷、安多霖、生脉注射液、天麻素、当归、富氢水等，归纳起来主要通过抗炎、抗纤维化，抗氧化应激和细胞凋亡几个方面进行干预，不过药物干预总的来说还都处于实验室阶段。总之，关于RIHD虽众学者做了大量研究，但许多报道观点不一，相关机制研究也不够全面、深入。RIHD分子、细胞机制错综复杂，单一阻断某一条通路只能是缓解损伤，并不是彻底逆转，更加深入、精细和综合的分子通路探索，还有待学者进一步去研究。