2. 陆军军医大学军事预防医学系复合伤研究所, 重庆 400038
2. Institute of Combined Injury, Department of Military Preventive Medicine, Army Military Medical University, Chongqing 400038, China
辐射在军事、医疗和公共卫生领域仍然是一个备受关注的问题[1]。在机体中造血系统对辐射高度敏感,当辐射剂量为1~8 Gy时会导致骨髓型放射损伤[2],8 Gy以上会导致肠型放射损伤,对此目前几乎没有有效的救治方法[3]。少数经食品药品监督管理局(FDA)批准用来治疗辐射损伤的药物(如氨磷汀)不良反应大,限制了其使用[4]。因此,寻找安全无毒的辐射防护剂非常重要。
蜂产品是自古以来就在医学中使用的天然物质,因其促进健康,安全无毒的特性受到人们的欢迎。研究表明,蜂蜜对辐射诱导的口腔黏膜炎和食管炎具有一定的防治效果[5-6];蜂王浆还能够减轻辐射诱导的心肌损伤和造血系统损伤[7];蜂胶能够减轻辐射诱导的造血系统损伤,肝损伤,肠道损伤等多种放射性损伤[8-12];蜂毒的主要成分蜂毒磷脂酶A2还可以减轻放射性肺损伤[13]。这些蜂产品都具有辐射防护潜能,有望从中筛选出有效的辐射防护剂。
一、蜂蜜对放射性损伤的防治1.放射性口腔黏膜炎:在放射治疗期间,蜂蜜能够治疗并降低放射性口腔黏膜炎的发病率,减轻严重程度,延缓发病时间[14]。研究发现,对于放疗所引起的口腔黏膜炎,在患处使用蜂蜜相比含有抗菌药、抗组胺药和镇痛药的口腔清洗剂更容易被儿童患者接受,而且与药物相比,提前3 d可观察到患处开始愈合,疼痛减轻,所有病例在5 d内伤口出血明显减少[15]。Charalambous等[16]在一项临床试验中也指出,蜂蜜可以延缓放射性口腔黏膜炎的发作,减轻患处的炎症程度,极大地改善了患者的生活质量。
2.放射性皮肤损伤:放射性皮肤损伤是肿瘤放射治疗中的常见并发症。一项临床研究表明,使用蜂蜜作为放射性伤口敷料,患者的伤口在2.5~6周内完全愈合,相比于普通疗法提前7 d愈合,并且没有不良反应发生[17]。蜂蜜对溶血性链球菌、金黄色葡萄球菌、大肠杆菌均有抑制作用,外用蜂蜜调和制剂可以促进辐射诱导的的皮肤损伤愈合,具有良好的镇痛作用,同时可以使渗出液和水肿迅速消失,减轻疼痛并避免严重并发症[18]。
蜂蜜针对放射性口腔黏膜炎、放射性食管炎和放射性皮肤损伤方面的机制研究鲜有报道,需要进行深入研究。现有证据表明蜂蜜具有很强的抗菌性和消炎作用,并且可以促进烧伤患者伤口的愈合[19]。由于烧伤与辐射引起的皮肤损伤具有相似性,可以推测蜂蜜防治辐射诱导的皮肤类损伤可能与其抗菌和消炎特性有关[20]。
二、蜂王浆对放射性损伤的防治1.放射性口腔黏膜炎:蜂王浆是一种营养丰富的常用膳食剂,成分复杂,具有抗炎,抗氧化等诸多药理作用,同时也具有预防治疗放射性口腔黏膜炎的作用[21]。Yamauchi等[22]发现蜂王浆从早期就阻止了黏膜炎的发展,并且接受蜂王浆治疗的患者发病率降低,放疗结束时,发展为3级放射性黏膜炎的所有病例中,蜂王浆治疗的患者占比较小。这表明蜂王浆对放疗产生的口腔黏膜炎具有良好的的预防及治疗效果。
2.辐射诱导的心肌损伤:胸部肿瘤的放疗常常会导致心肌损伤。Azab等[23]将大鼠暴露于8 Gy γ射线中,蜂王浆处理的辐射大鼠心肌的组织学检查显示其内肌结构较为完整,细胞核损伤情况得到改善,毛细血管和静脉结构都恢复到正常状态。一氧化氮(NO)负责控制血小板聚集和心肌收缩力的调节,蜂王浆处理的辐照大鼠血清中NO浓度明显升高,所有血液学参数也得到明显的改善,这一结果表明蜂王浆对放射性心肌损伤具有显著的防护效应。其机制是蜂王浆降低了辐射诱导的氧化应激水平,清除了电离辐射产生的活性氧(ROS),从而对心肌组织产生了辐射防护效应。
3.造血系统损伤:造血系统对电离辐射非常敏感,是机体中最易受伤害的组织之一。预先饲喂蜂王浆的大鼠在2 Gy γ射线照射下的存活率显著提高,并促进了大鼠外周血中白细胞、血红蛋白和红细胞的恢复,这表明蜂王浆可以保护大鼠的造血系统,并有效降低了辐射对造血功能的抑制[24]。Rafat等[25]评估了蜂王浆对人外周血中白细胞的辐射防护作用,将服用蜂王浆胶囊2周的成年男性和正常男性的外周血暴露于4 Gy X射线中,早期服用蜂王浆胶囊的血液样本中白细胞水平显著高于对照组,并且白细胞的凋亡水平显著降低。这表明蜂王浆可以减少辐射诱导的造血细胞凋亡并有效保护造血系统。
多项研究都表明蜂王浆具有良好的辐射防护效果,但是有关蜂王浆分子作用机制的研究相对欠缺。就目前的证据来看,蜂王浆的辐射防护机制可能是通过减少细胞凋亡从而产生防护作用,或者是由于其抗氧化性,通过去除辐射产生的ROS,降低氧化应激水平从而对各组织产生辐射防护作用。
三、蜂胶对放射性损伤的防治1.放射性口腔黏膜炎:蜂胶是一种树脂类蜂产品,富含多酚类化合物和黄酮类化合物。Benderli和Deniz[26]将成年雌性大鼠进行全颅骨放疗,建立大鼠放射性口腔黏膜炎模型,治疗组在放疗前30 min注射第一剂蜂胶,照射后继续注射,每日1次,连续7 d。结果显示与辐照组相比,蜂胶治疗组大鼠的口腔黏膜炎发病率明显降低、生化和组织病理学指标均趋于正常化,有效减轻头颈部照射所导致的口腔黏膜炎。在一项临床研究中,研究者确定了蜂胶有效地延缓了放射性口腔黏膜炎的发生,并且大多数患者的伤口早于对照组愈合[27]。同时,另一项Meta分析显示,蜂胶漱口水对放射性口腔黏膜炎具有治疗作用,且没有副作用,安全性较高。蜂胶防治放射性口腔黏膜炎的机制是其能够减少辐射诱导的DNA损伤,或者是由于它的抗炎作用[28]。
2.放射性食管炎:一项临床试验显示,肺癌晚期患者在接受放疗的同时给予蜂胶糖浆,明显推迟了食管炎发生的时间。研究者认为是由于蜂胶中富含黄酮类化合物,能够有效清除氧自由基,从而产生了预防放射性食管炎的作用[29]。
3.放射性皮肤损伤:放疗患者皮肤损伤的发生率较高,损伤愈合较慢。有研究者使用蜂胶膏治疗放疗引起的皮肤损伤,结果表明,蜂胶膏治疗组的皮肤损伤提前3~4 d得到治愈,疼痛得到明显缓解[30]。同时,有数据表明在临床上已使用蜂胶膏治疗2级以上放射性皮炎50余例[31]。蜂胶在治疗放射性皮肤损伤方面时间短,疗效好,但其作用机制仍需深入探究。
4.造血系统损伤:在6 Gy γ射线照射下,提前灌服蜂胶的小鼠外周血白细胞水平、骨髓有核细胞水平、脾脏系数均高于辐照组,各项数据表明是由于蜂胶具有抗氧化性,清除了自由基,从而减轻了辐射对造血系统的损伤[8]。此外,Montoro等[9]发现蜂胶水提取物处理的人淋巴细胞在2 Gy γ射线照射下染色体畸变率显著下降,且呈浓度依赖性,有效保护了淋巴细胞,其作用机制也是由于蜂胶的抗氧化活性和清除自由基的能力。
5.辐射诱导的肠道损伤:Khayyal等[10]发现在辐照前给大鼠灌服水溶性蜂胶,可以保持肠道结构的完整性,并且可以降低肠道内各种炎症因子的水平。进一步研究发现,蜂胶维持大鼠肠道的正常结构的同时,还将蔗糖酶等肠内活性物质的含量维持在正常范围内,肠道细胞的凋亡率也有所降低[11]。由此可见,蜂胶对肠道辐射损伤的保护作用不仅涉及其抗炎和抗氧化作用,还涉及其抗凋亡特性。
6.辐射诱导的肝损伤:巴西蜂胶对30 Gy高能X射线上腹部照射的大鼠急性放射性肝损伤具有一定的防护作用,辐照前给大鼠灌服蜂胶能够显著降低大鼠肝细胞的凋亡水平,减轻肝脏的病理损伤,且肝脏组织中超氧化物岐化酶(SOD)、谷胱甘肽(GSH)明显升高[12]。表明蜂胶可以有效清除辐射诱导产生的氧自由基,减少肝细胞凋亡,从而对放射性急性肝损伤产生防护作用。同时,Taysi等[32]也表示蜂胶保护肝脏组织免受辐射的损伤是由于蜂胶降低了肝脏中辐射诱导的氧化应激水平。
7.对免疫系统的保护作用:研究发现蜂胶对免疫系统具有一定辐射保护作用。4 Gy γ射线辐照后,提前灌服蜂胶的小鼠其外周血中巨噬细胞释放大量的细胞因子激活辅助T细胞增殖。此外,蜂胶激活了γ干扰素(IFN-γ)的产生并刺激了细胞毒性T细胞和抑制性T细胞的增殖,表明蜂胶刺激辐射后细胞介导的免疫应答的激活,有效保护了机体的免疫系统[33]。苞叶雪莲水提物和蜂胶都富含黄酮类化合物,在6 MV X射线照射下,苞叶雪莲水提物对小鼠的免疫功能具有一定的调节作用,各项免疫学参数都趋于正常,并表示是由于黄酮类化合物的抗氧化作用,这也从侧面证实蜂胶对免疫系统具有保护作用[34]。
蜂胶对许多组织显示出有效的辐射防护作用,并且没有毒性。目前,蜂胶抗辐射机制的研究集中在清除ROS和减少DNA损伤。研究人员在一项动物实验中发现,蜂胶可以保护小鼠的白细胞,减少白细胞的死亡率,并检测到白细胞中原始的DNA损伤减少[35]。此外,当评估土耳其蜂胶对包皮成纤维细胞的辐射防护效果时,研究者发现蜂胶可以有效消除辐射诱导的大量ROS,并激活了DNA修复酶,从而有效减少辐射诱导的DNA损伤[36]。蜂胶中含有丰富的黄酮类化合物,黄酮类化合物已被证明可以减少辐射引起的氧化应激。由于辐射引起的DNA损伤是由于大量高能自由基的攻击所致,因此蜂胶的防护机制可能是降低了辐射后的氧化应激水平,减少了氧自由基的积累,同时也减少了细胞中的DNA损伤。
四、蜂毒对放射性肺损伤的防治放射性肺损伤包括放射性肺炎、放射性肺纤维化,这两者之间具有紧密的联系[37],蜂毒中的蜂毒磷脂酶A2(bvPLA2)具有抗炎作用,可减轻放射性肺损伤,小鼠肺部单次辐照6次后注射bvPLA2能够减少小鼠肺部巨噬细胞、中性粒细胞、淋巴细胞等免疫细胞的积累,降低炎性小体、趋化因子、纤维化相关基因mRNA的表达,肺部组织学结果也显示出放射性炎症的减弱[13]。
蜂毒具有强大的抗炎作用,在辐射防护方面也具有一定的成效,近几年来有关蜂毒辐射防护作用的报道较少,未来可进一步发掘蜂毒的辐射防护效应。
五、总结与展望总的来说,蜂产品中的蜂蜜、蜂王浆、蜂胶、蜂毒具有辐射防护的效应,这是其作为天然产物的又一优良属性。这些物质可能是通过调节辐射诱导的氧化应激,减少DNA损伤,减少细胞凋亡,维持基因组的稳定,从而达到辐射防护的作用。蜂产品中蜂王浆和蜂胶的辐射防护效果较为突出,再加上其多组分多靶点,容易获得的优点,开发为辐射防护剂十分具有前景。但是其辐射防护机制尚不清楚,需要进一步研究,同时如果直接作为辐射防护剂使用,具有一定的局限性,如水溶性差、稳定性差、活性成分易被抑制等,所以在产品的基础上,可筛选出优质的品类,再进行配伍或药物修饰,提高辐射防护性能。
志谢 感谢陆军军医大学军事医学预研项目(2018XYY02)对本研究的资助
利益冲突 全体作者无利益冲突,排名无争议,未因进行该研究而接受任何不正当的职务和财务利益
作者贡献声明 张馨负责收集文献和撰写初稿;唐相友、宋华莉、石鹏负责修改论文;郝玉徽负责拟定写作思路,指导论文撰写
[1] |
Singh VK, Ducey EJ, Brown DS, et al. A review of radiation countermeasure work ongoing at the Armed Forces Radiobiology Research Institute[J]. Int J Radiat Biol, 2012, 88(4): 296-310. DOI:10.3109/09553002.2012.652726 |
[2] |
Dörr H, Meineke V. Acute radiation syndrome caused by accidental radiation exposure-therapeutic principles[J]. BMC Med, 2011, 9: 126. DOI:10.1186/1741-7015-9-126 |
[3] |
Taniguchi CM, Miao YR, Diep AN, et al. PHD inhibition mitigates and protects against radiation-induced gastrointestinal toxicity via HIF2[J]. Sci Transl Med, 2014, 6(236): 236ra64. DOI:10.1126/scitranslmed.3008523 |
[4] |
Kalman NS, Zhao SS, Anscher MS, et al. Current status of targeted radioprotection and radiation injury mitigation and treatment agents:a critical review of the literature[J]. Int J Radiat Oncol Biol Phys, 2017, 98(3): 662-682. DOI:10.1016/j.ijrobp.2017.02.211 |
[5] |
Kocot J, Kiełczykowska M, Luchowska-Kocot D, et al. Antioxidant potential of propolis, bee pollen, and royal jelly:possible medical application[J]. Oxid Med Cell Longev, 2018, 2018: 7074209. DOI:10.1155/2018/7074209 |
[6] |
Mǎrgǎoan R, Strant M, Varadi A, et al. Bee collected pollen and bee bread:bioactive constituents and health benefits[J]. Antioxidants (Basel), 2019, 8(12). DOI:10.3390/antiox8120568 |
[7] |
Rashad UM, Al-Gezawy SM, El-Gezawy E, et al. Honey as topical prophylaxis against radiochemotherapy-induced mucositis in head and neck cancer[J]. J Laryngol Otol, 2009, 123(2): 223-228. DOI:10.1017/S0022215108002478 |
[8] |
许涛.参麦蜂胶煎剂的辐射防护作用的实验研究[D].济南: 山东中医药大学, 2010. Xu T. Experimental study on the radiation protection of Shenmai propolis decoction[D]. Jinan: Shandong University of Traditional Chinese Medicine, 2010. |
[9] |
Montoro A, Barquinero JF, Almonacid M, et al. Concentration-Dependent Protection by Ethanol Extract of Propolis against γ-Ray-Induced Chromosome Damage in Human Blood Lymphocytes.[J]. Evid Based Complement Alternat Med, 2011, 2011: 174853-174860. DOI:10.1155/2011/174853 |
[10] |
Khayyal MT, El-Hazek RM, El-Ghazaly MA. Propolis aqueous extract preserves functional integrity of murine intestinal mucosa after exposure to ionizing radiation[J]. Environ Toxicol Pharmacol, 2015, 40(3): 901-906. DOI:10.1016/j.etap.2015.09.006 |
[11] |
Khayyal MT, Abdel-Naby DH, El-Ghazaly MA. Propolis extract protects against radiation-induced intestinal mucositis through anti-apoptotic mechanisms[J]. Environ Sci Pollut Res Int, 2019, 26(24): 24672-24682. DOI:10.1007/s11356-019-05782-y |
[12] |
冯玮, 楚建军, 余磊, 等. 巴西蜂胶抗大鼠急性放射性肝损伤的实验研究[J]. 现代肿瘤医学, 2011, 19(8): 1504-1507. Wei F, Jianjun C, Lei YU, et al. Protective effects of Brazillian Propolis against acute radiation-induced hepatic injury in a murine model[J]. J Modern Oncol, 2011, 19(8): 1504-1507. DOI:10.3969/j.issn.1672-4992.2011.08.09 |
[13] |
Shin D, Lee G, Sohn SH, et al. Regulatory T cells contribute to the inhibition of radiation-induced acute lung inflammation via bee venom phospholipase A2 in mice[J]. Toxins (Basel), 2016, 8(5). DOI:10.3390/toxins8050131 |
[14] |
Co JL, Mejia MB, Que JC, et al. Effectiveness of honey on radiation-induced oral mucositis, time to mucositis, weight loss, and treatment interruptions among patients with head and neck malignancies:A meta-analysis and systematic review of literature[J]. Head Neck, 2016, 38(7): 1119-1128. DOI:10.1002/hed.24431 |
[15] |
Elsass FT. A Sweet Solution:The use of medical-grade honey on oral mucositis in the pediatric oncology patient[J]. Wounds, 2017, 29(12): E115-115E117. |
[16] |
Charalambous M, Raftopoulos V, Paikousis L, et al. The effect of the use of thyme honey in minimizing radiation-induced oral mucositis in head and neck cancer patients:A randomized controlled trial[J]. Eur J Oncol Nurs, 2018, 34: 89-97. DOI:10.1016/j.ejon.2018.04.003 |
[17] |
Robson V, Cooper R. Using leptospermum honey to manage wounds impaired by radiotherapy:a case series[J]. Ostomy Wound Manage, 2009, 55(1): 38-47. |
[18] |
魏世鸿, 单晓梅, 王小虎, 等. 蜂蜜调和金黄散外敷治疗急性放射性皮肤损伤的临床观察[J]. 新中医, 2010, 42(12): 74-75. Wei SH, Shan XM, Wang XH, et al. Clinical observation of honey topical blended golden powder applied externally in the treatment of acute radiation skin injury[J]. J New Chin Med, 2010, 42(12): 74-75. |
[19] |
Bucekova M, Jardekova L, Juricova V, et al. Antibacterial activity of different blossom honeys:new findings[J]. Molecules, 2019, 24(8): 1573. DOI:10.3390/molecules24081573 |
[20] |
Aziz Z, Abdul RHB. The effects of honey compared to silver sulfadiazine for the treatment of burns:A systematic review of randomized controlled trials[J]. Burns, 2017, 43(1): 50-57. DOI:10.1016/j.burns.2016.07.004 |
[21] |
Erdem O, Güngörmüȿ Z. The effect of royal jelly on oral mucositis in patients undergoing radiotherapy and chemotherapy[J]. Holist Nurs Pract, 2014, 28(4): 242-246. DOI:10.1097/HNP.0000000000000033 |
[22] |
Yamauchi K, Kogashiwa Y, Moro Y, et al. The effect of topical application of royal jelly on chemoradiotherapy-induced mucositis in head and neck cancer:a preliminary study[J]. Int J Otolaryngol, 2014, 2014: 974967. DOI:10.1155/2014/974967 |
[23] |
Azab KS, Bashandy M, Salem M, et al. Royal jelly modulates oxidative stress and tissue injury in gamma irradiated male Wister Albino rats[J]. N Am J Med Sci, 2011, 3(6): 268-276. DOI:10.4297/najms.2011.3268 |
[24] |
梁龙彦. 蜂皇浆抗辐射损伤的效应研究[J]. 黑龙江医学, 2012, 36(10): 724-726. Liang LY. Study on royal jelly anti-radiation damage[J]. Heilongjiang Med J, 2012, 36(10): 724-726. DOI:10.3969/j.issn.1004-5775.2012.10.002 |
[25] |
Rafat N, Monfared AS, Shahidi M, et al. The modulating effect of royal jelly consumption against radiation-induced apoptosis in human peripheral blood leukocytes[J]. J Med Phys, 2016, 41(1): 52-57. DOI:10.4103/0971-6203.177281 |
[26] |
Benderli CY, Deniz K. Effect of propolis against radiation-induced oral mucositis in rats[J]. Kulak Burun Bogaz Ihtis Derg, 2011, 21(1): 32-41. |
[27] |
Javadzadeh BA, Pakfetrat A, Tonkaboni A, et al. Preventing and therapeutic effect of propolis in radiotherapy induced mucositis of head and neck cancers:A triple-blind, randomized, placebo-controlled trial[J]. Iran J Cancer Prev, 2015, 8(5): e4019. DOI:10.17795/ijcp-4019 |
[28] |
Kuo CC, Wang RH, Wang HH, et al. Meta-analysis of randomized controlled trials of the efficacy of propolis mouthwash in cancer therapy-induced oral mucositis[J]. Support Care Cancer, 2018, 26(12): 4001-4009. DOI:10.1007/s00520-018-4344-5 |
[29] |
Ippolito E, Floreno B, Rinaldi CG, et al. Efficacy of a propolis-based syrup (FARINGEL) in preventing radiation-induced esophagitis in locally advanced lung cancer[J]. Chemotherapy, 2018, 63(2): 76-82. DOI:10.1159/000487897 |
[30] |
谷小燕, 陈嘉莉, 胡华琼. 蜂胶膏治疗乳腺癌患者放射性皮肤损伤效果观察[J]. 护理学杂志, 2010, 25(20): 50-51. Gu XY, Chen JL, Hu HQ. Effect of propolis cream for skin radiation injury of breast cancer patients[J]. J Nursing Sci, 2010, 25(20): 50-51. DOI:10.3870/hlxzz.2010.20.050 |
[31] |
陈玉莲. 蜂胶膏治疗Ⅱ度以上放射性皮炎56例[J]. 现代中西医结合杂志, 2011, 20(6): 729-729. Chen YL. 56 cases of radiodermatitis above Ⅱ degree treated with propolis ointment[J]. Modern J Integr Tradit Chin West Med, 2011, 20(6): 729-729. DOI:10.3969/j.issn.1008-8849.2011.06.055 |
[32] |
Taysi S, Cikman O, Taner GM, et al. The radioprotective effects of propolis and nigella sativa oil on oxidative/nitrosative stress in liver tissue of rats exposed to total head irradiation[J]. Free Radical Biol Med, 2016, 100: S111-136. DOI:10.1016/j.freeradbiomed.2016.10.285 |
[33] |
Yuksel S, Akyol S. The consumption of propolis and royal jelly in preventing upper respiratory tract infections and as dietary supplementation in children[J]. J Intercult Ethnopharmacol, 2016, 5(3): 308-311. DOI:10.5455/jice.20160331064836 |
[34] |
张国良, 李文辉, 郭娜, 等. 苞叶雪莲水提物对小鼠免疫系统辐射防护作用的研究[J]. 中国辐射卫生, 2011, 20(2): 135-136, 139. Zhang GL, Li WH, Guo N, et al. Investigation of radioprotective effects of aqueous extract of sauseurea obyallata on immune system of mice[J]. Chin J Radiol Health, 2011, 20(2): 135-136, 139. |
[35] |
Kim HB, Yoo BS. Propolis inhibits UVA-induced apoptosis of human keratinocyte HaCaT cells by scavenging ROS[J]. Toxicol Res, 2016, 32(4): 345-351. DOI:10.5487/TR.2016.32.4.345 |
[36] |
Yalcin CO, Aliyazicioglu Y, Demir S, et al. Evaluation of the radioprotective effect of Turkish propolis on foreskin fibroblast cells[J]. J Cancer Res Ther, 2016, 12(2): 990-994. DOI:10.4103/0973-1482.154050 |
[37] |
闵茜. 放射性肺损伤发生机制的研究进展[J]. 肿瘤学杂志, 2016, 22(2): 88-92. Min Q. Mechanisms of radiation-induced lung injure[J]. J Chin Oncol, 2016, 22(2): 88-92. DOI:10.11735/j.issn.1671-170X.2016.02.B003 |