楊勛梅(綜述),康保國,陳 宏(審校)
腦轉(zhuǎn)移瘤放療對認知功能影響的研究進展
楊勛梅(綜述),康保國,陳 宏(審校)
腦轉(zhuǎn)移瘤;放療;認知功能障礙;研究進展
隨著醫(yī)學發(fā)展,腫瘤病患生存時間的延長,腦轉(zhuǎn)移瘤(brain metastases,BM)的發(fā)病率逐漸增加,有25%~40%出現(xiàn)BM,其中肺癌為64%,乳腺癌為14%[1]。通過MRI多發(fā)BM的檢出率可達80%~90%[1]。全腦放療 (whole brain radiotherapy,WBRT)仍為BM的主要治療手段之一。BM患者自然病程為1~2個月,經(jīng)WBRT后能延長至4~6個月[1]。隨著放療后生存時間的延長,放療相關(guān)的認知功能障礙也逐漸引起臨床醫(yī)生的注意。相關(guān)研究表明,BM放療后6個月的成年患者,認知功能障礙(包括癡呆)的發(fā)生率高達50%[2]。因此,對于BM放療后長期生存的患者,有學者提出認知功能障礙是繼生存率之后的第二重要評價指標。本文圍繞BM放療對認知功能障礙的研究進展作如下綜述。
放療相關(guān)的認知障礙是指腫瘤患者在放療過程中、放療后出現(xiàn)的認知功能方面的變化。BM放療致認知功能障礙,從輕度認知功能障礙到嚴重的癡呆廣泛存在,涉及記憶、注意力以及解決異常問題能力下降等方面[3],體現(xiàn)在學習、記憶、思維、信息加工處理、推理、判斷以及語言表達等異常,影響患者生活質(zhì)量[4]。放療相關(guān)的認知障礙分為急性、早遲發(fā)型及晚遲發(fā)型損傷。急性損傷為放療開始后幾天或幾周,或放療結(jié)束時出現(xiàn),短暫且多數(shù)可逆;早遲發(fā)型損傷出現(xiàn)在放療開始后1~6個月;晚遲發(fā)型損傷則常在高劑量放療(>60 Gy)6個月后出現(xiàn)[5],但多在放療后1~2年,為漸進性、不可逆。生存期大于4個月BM患者,顱腦放療與早期認知功能下降存在一定的聯(lián)系[6]。WBRT后神經(jīng)認知功能下降最早可發(fā)生在放療開始后的1~4個月[7]。董標等[8]觀察41例BM患者WBRT前1 w、后1 w、放療后每個月認知改變,發(fā)現(xiàn)WBRT后4個月后認知功能障礙最明顯,其后有所恢復(fù)。Chang等[9]觀察1~3個轉(zhuǎn)移灶的BM患者行立體定向放射治療(stereotactic radiation therapy, SRT)或SRT聯(lián)合WBRT后認知功能的變化,4個月后兩組的認知功能障礙有差異,在記憶和學習方面,SRT組下降24%,SRT聯(lián)合WBRT組下降52%,表明SRT聯(lián)合WBRT會加重認知功能障礙。
放療能通過電離輻射對機體細胞產(chǎn)生一系列的損害,但具體機制不明確。有研究表明,放療導致腦血管內(nèi)皮細胞受損、腦水腫、膠質(zhì)細胞異常增殖、炎癥級聯(lián)反應(yīng)、神經(jīng)元破壞等,引起認知缺陷[10]。Wang等[11]認為,放射線照射腦組織細胞后的重要病理變化是血管內(nèi)皮細胞的損傷以及腦白質(zhì)出現(xiàn)脫髓鞘的變化。Madden等[12]證實了腦白質(zhì)完整程度與認知評分正相關(guān)。保持腦白質(zhì)完整性對于認知功能是極其重要的[13]。有學者發(fā)現(xiàn),針對顱腦局部放療不會引起認知障礙,認為特定的大腦區(qū)域照射才會導致認知功能障礙[14]。Leyrer等[15]認為,認知功能障礙與全腦接受的放療劑量無關(guān),而與海馬和顳葉接受的劑量有關(guān)。Rola等[16]報道,海馬受到照射劑量與認知功能損傷的程度呈正相關(guān)。在BM放療后,顱內(nèi)病灶得到良好控制的情況下,能改善患者的執(zhí)行功能以及精細動作協(xié)調(diào)性,卻對記憶沒有明顯的改善,提示放療可能損傷了海馬相關(guān)的功能[17]。Jenrow等[18]也證實了單次輻射劑量>200 cGy,可能就會引起海馬的增殖細胞凋亡,從而表明海馬極易受到輻射的損害。
國內(nèi)主要采用蒙特利爾認知評估量表(MoCA)、簡易精神狀態(tài)檢查量表(mini-mental state examination,MMSE)、癡呆簡易篩選量表、卡氏評分評估生活質(zhì)量等。以下主要介紹MoCA和MMSE。
MoCA是從多方面展開認知功能評估的,包括記憶、命名能力、注意力、抽象思維、視空間執(zhí)行能力、語言流暢、定向力等。平均每人每次測試耗時5~10 min,總分30分,26~30分為正常。MoCA主要用于輕度的血管性認知功能障礙,在BM認知功能損害的研究方面應(yīng)用較少。余漢輝等[19]對100例BM患者手術(shù)前后采用中文版MoCA進行認知損害評估,認為MoCA具有較高的信效度及靈敏度,可作為BM患者認知功能損害的評估工具。
MMSE作為目前應(yīng)用最普遍的認知功能障礙篩查工具之一[20],包含有定向力(時間、地點)、記憶力(即時、延遲)、語言能力(命名、復(fù)述、理解指令)、計算能力、視空間等方面,滿分為30分,27~30分為正常,<27分則認為存在認知功能障礙。其優(yōu)點為客觀評價總體認知功能,平均每人每次測試耗時5~10 min,開展容易,依從性好,擁有較好的效度及信度。目前MMSE已普遍用于BM放療后認知功能障礙的評價[21]。對于癡呆的檢測評價,MMSE具有較高的特異性及敏感性。
對于海馬與記憶有關(guān)的認識源于 1例報道[22],患者Henry Molaison因頑固性癲癇手術(shù)切除海馬,術(shù)后喪失了情景記憶功能,記憶永遠停留在術(shù)前。后來學者發(fā)現(xiàn)記憶的缺失與海馬的損害有關(guān),而海馬損害可能與海馬神經(jīng)傳導通路受損有關(guān)[23]。近來在BM放療研究中發(fā)現(xiàn),放療引起的海馬損害是神經(jīng)認知功能降低的重要原因,表現(xiàn)在學習和記憶方面[24]。李穎等[25]觀察WBRT的BM患者放療后認知功能的情況,采用MoCA評分比較神經(jīng)認知功能差異,納入WBRT患者80例,其中37例為海馬保護組,43例為常規(guī)WBRT組(海馬未保護組)。結(jié)束放療后6個月,兩組的認知評分均值存在明顯差異,海馬保護組好于海馬未保護組;海馬保護組出現(xiàn)認知功能障礙顯著低于海馬未保護組。
海馬結(jié)構(gòu)(hippocampal formation,HF)為學習和記憶的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)[26]。海馬對放射損傷極度敏感,較低劑量也能發(fā)生細胞凋亡、神經(jīng)元細胞死亡、神經(jīng)形成減少等,最終導致不可逆性損害[27]。楊偉芳等[28]觀察大鼠全腦放療20 Gy后1個月,海馬區(qū)出現(xiàn)神經(jīng)元線粒體水腫、血管內(nèi)皮間隙擴大等,可能是認知功能損害的病理基礎(chǔ)。Rosenzweig等[29]報道,低于5 Gy射線照射海馬區(qū),神經(jīng)細胞數(shù)量減少80%;而高于5 Gy的照射導致神經(jīng)細胞增殖完全阻滯,從而造成大鼠認知功能不可逆的損傷。因此,改善顱腦病灶放療后出現(xiàn)認知功能障礙,針對海馬保護性放療是有意義的。顱腦病灶放療的同時保護海馬,既要保證腫瘤組織的治療劑量,也要降低海馬區(qū)的輻射劑量。已有研究證實,給予海馬安全有效的保護性放療時,顱腦病灶亦能達到良好的放療劑量分布[30-31]。隨著對海馬的關(guān)注,RTOG0933研究對行WBRT的BM患者實施海馬保護性放療,與既往常規(guī)WBRT的研究對比,能明顯減少認知功能的損害[32]。
針對BM實行海馬保護性放療時,是否存在因保護海馬而導致位于海馬區(qū)的轉(zhuǎn)移病灶“脫靶”。Gondi等[33]統(tǒng)計371例BM共1133個病灶,8.6%的病灶位于海馬區(qū)外5 mm內(nèi),但沒有1例轉(zhuǎn)移灶真正位于海馬解剖邊界內(nèi)。Ghia等[34]對BM的272個轉(zhuǎn)移灶分布統(tǒng)計發(fā)現(xiàn),96.7%的病灶位于距海馬>5 mm的位置,與Wang等[35]研究相似,這為海馬保護性放療提出了可行性。
放療是目前BM的主要治療手段之一。隨著放療技術(shù)的發(fā)展,多數(shù)BM患者放療后生存期進一步延長,甚至達到1~2年。越來越多的研究表明,BM放療后可出現(xiàn)相應(yīng)的認知功能障礙,雖然延長了病患的生存時間,卻忽視了生活質(zhì)量。目前已逐步認識到海馬的重要性,在放療時需進一步關(guān)注如何保護海馬,減少認知功能障礙的發(fā)生或降低認知功能的程度。在延長生存期的同時,減少認知功能惡化,延緩認知功能障礙所致的生活質(zhì)量低下是BM患者放療的目標。
[1] 谷銑之,殷尉伯,余子豪,等.腫瘤放射治療學[M].4版.北京:中國協(xié)和醫(yī)科大學出版社,2008:1200-1201.
[2] Greene-Schloesser D, Robbins ME, Peiffer AM, et al. Radiation-induced brain injury:a review[J].Front Oncol,2012, 2:73.
[3] Junie P,Warrington,Anna Csiszar,et al.Whole brain radiation induced impairments in learning and memory are time-sensitive and reversible by systemic hypoxia[J/CD].PLoS One,2012,7(1): e30444.
[4] 姜群群,唐榮華.放射治療所致神經(jīng)系統(tǒng)損傷 [J].神經(jīng)損傷與功能重建,2014,9(6):522-525.
[5] Robbins ME, Zhao W, Garcia-Espinosa MA, et al. Renin-angiotensin system blockers and modulation of radiation-induced brain injury[J].Curr Drug Targets,2010,11 (11):1413-1422.
[6] Gondi V,Tomé WA,Mehta MP.Why avoid the hippocampus?A comprehensive review[J].Radiother Oncol,2010,97(3):370-376.
[7] Welzel G,Fleckenstein K,Schaefer J,et al.Memory function before and after whole brain radiotherapy in patients with and without brain metastases[J].Int J Radiat Oncol Biol Phys,2008, 72(5):1311-1318.
[8] 董標,解佳奇,程懷東,等.腦轉(zhuǎn)移放療相關(guān)認知損害[J].安徽醫(yī)藥,2013,17(11):1905-1908.
[9] Chang EL,Wefel JS,Hess KR,et al.Neurocognition in patients with brain metastases treated with radiosurgery or radiosurgery plus whole-brain irradiation:a randomised controlled trial[J]. Lancet Oncol,2009,10(11):1037-1044.
[10] Greene-Schloesser D, Robbins ME, Peiffer AM, et al. Radiation-induced brain injury:a review[J].Front Oncol,2012, 2:73.
[11] Wang Y,Lü X,Gong H,et al.Acute irradiation injury of canine brain with pathology control is detected by diffusion-weighted imaging of MRI[J].Clin Imaging,2013,37(3):440-445.
[12] Madden DJ,Spaniol J,Costello MC,et al.Cerebral white matter integrity mediates adult age differences in cognitive performance [J].Cogn Neurosci,2009,21(2):289-302.
[13] Jacobs HI,Leritz EC,Williams VJ,et al.Association between white matter microstructure,executive functions,and processing speed in older adults:the impact of vascular health[J].Hum Brain Mapp,2013,34(1):77-95.
[14] Greene SchloesserD,Moore E,Robbins ME.Molecular pathways:radiation-induced cognitive impairment [J].Clin Cancer Res,2013,19(9):2294-2300.
[15] Leyrer CM,Peiffer AM,Greene-Schloesser DM,et al.Normal tissue complication modeling of the brain:dose-volume histogram analysis of neurocognitive outcomes of two CCOP trials[J].Int J Radiat Oncol Biol Phys,2011,81:184-185.
[16] Rola R,Raber J,Rizk A,et al.Radiation-induced impairment of hippocampal neurogenesis is associated with cognitive deficits in young mice[J].Exp Neurol,2004,188(2):316-330.
[17] Zhang LY,Chen LS,Sun R,et al.Effects of expression level of DNA repair-related genes involved in the NHEJ pathway on radiation-induced cognitive impairment[J].Radiat Res,2013,54 (2):235-242.
[18] Jenrow KA,Brown SL,Liu J,etal.Ramiprilmitigates radiationinduced impairment of neurogenesis in the rat dentate gyrus[J].Radiat Oncol,2010,5(1):6.
[19] 余漢輝,周東,彭龍,等.腦腫瘤患者認知功能障礙的研究[J].中國臨床神經(jīng)外科雜志,2011,16:193-195.
[20] 唐娟娟,肖軍.蒙特利爾認知評估量表與簡易精神狀態(tài)量表在認知障礙篩查中的應(yīng)用比較 [J].實用醫(yī)院臨床雜志,2011,8: 193-195.
[21] Bae K.Patterns of missing mini mental status exam(MMSE)in radiation therapy oncology group(RTOG)brain cancer trals[J]. Neurooncol,2011,105(2):383-395.
[22] Scoville WB,Milner B.Loss of recent memory after bilateral hippocampal lesions[J].Neuropsychiatry Clin Neurosci,2000,12: 103-113.
[23] Levy DA,Manns JR,Hopkins RO,et al.Impaired visual and odor recognition memory span in patients with hippocampal lesions[J].Learn Mem,2003,10(6):531-536.
[24] AbayomiOK.Pathogenesis ofirradiation-induced cognitive dysfunction[J].Acta Oncol,1996,35(6):659-663.
[25] 李穎,劉麗琴,陳勇,等.海馬保護技術(shù)對全腦放療患者認知功能的影響[C].濟南:第八屆中國腫瘤學術(shù)大會暨第十三屆海峽兩岸腫瘤學術(shù)會議論文匯編,827.
[26] Eichenbaum H.Hippocampus:cognitive processes and neural rep-resentations that underlie declarative memory [J].Neuron, 2004,44(1):109-120.
[27] Hellstrom NA,Bjork-Eriksson T,Blomgren K,et al.Differential recovery of neural stem cells in the subventricular zone and dentate gyrus after ionizing radiation[J].Stem Cells,2009,27(3): 634-641.
[28] 楊偉芳,丁維軍,孫曉南,等.大鼠全腦照射后海馬區(qū)VEGF表達變化及超微結(jié)構(gòu)改變 [J].浙江醫(yī)學,2013,35(22): 1961-1963.
[29] Rosenzweig S,Tan YF,Jaffray D,et al.Depletion of new neurons by image guided irradiation[J].Frontier Neurosci,2011,5:1-7.
[30] Nevelsky A,Leumwannonthachai N,Kaidar-Person O,et al. Hippocampal-sparing whole-brain radiotherapy using Elekta equipment[J].J Appl Clin Med Phys,2013,14(3):4205.
[31] Pinkham MB,Bertrand KC,Olson S,et al.Hippocampal-sparing radiotherapy:thenew standard ofcare forWorld Health Organization gradeⅡandⅢgliomas[J].J Clin Neurosic,2014, 21(1):86-90.
[32] Gondi V,Pugh SL,Tome WA,et al.Preservation of memory with conformalavoidance ofthe hippocampalneuralstem-cell compartment during whole-brain radiotherapy for brain metastases(RTOG0933):a phaseⅡmulti-institutional trial[J].J Clin Oncol,2014,32(34):3810-3816.
[33] GondiV,TomeWA,Marsh J,etal.Estimated risk of perihippocampal disease progression after hippocampal avoidance during whole-brain radiotherapy:safety profile for RTOG 0933[J]. Radiother Oncol,2010,95(3):327-331.
[34] Ghia A,Tome WA,Thomas S,et al.Distribution of brain metastases in relation to the hippocampus:implications for neurocognitive functional preservation[J].Int J Radiat Oncol Biol Phys,2007,68(4):971-977.
[35] Wang JF,Zhang SJ,Wang L,et al.Implications for preserving neural stem cells in whole brain radiotherapy and prophylactic cranial irradiation:a review of 2270 metastases in 488 patients [J].Journal of Radiation Research,2013,54:285-291.
R 749.1
A
1004-0188(2016)04-0451-03
10.3969/j.issn.1004-0188.2016.04.041
2015-12-23)
650032昆明,成都軍區(qū)昆明總醫(yī)院腫瘤科(楊勛梅,康保國,陳 宏);昆明醫(yī)科大學成都軍區(qū)昆明總醫(yī)院臨床學院(楊勛梅,陳 宏)
陳 宏,E-mail:hongchen2000@tom.com