近年来的研究表明，放疗不仅可应用于恶性肿瘤的局部治疗，同时在恶性肿瘤的全身治疗中也具有重要作用。除了直接杀伤肿瘤细胞外，放疗还通过多种机制影响肿瘤周围的免疫微环境，这种复杂的相互作用使得辐射旁效应和远隔效应成为了研究的重点之一，其揭示了辐射影响不仅限于直接照射的部位，还可以通过多种途径作用于非靶区的组织和细胞。辐射的生物效应远比传统的直接DNA损伤理论更为复杂，涉及到细胞间的通讯和全身性的免疫反应^[1-2]。

放疗尽管在靶向摧毁肿瘤细胞方面具有显著疗效，但其对正常组织的潜在副作用不容忽视。除照射区域可能出现的典型放射性肺损伤外，还存在一种特殊类型的放射性肺损伤，其发生在未被直接照射的肺组织，涉及的机制复杂，可能与辐射引发的炎症和免疫反应有关。值得注意的是，辐射旁效应和远隔效应并非仅存在负面影响，在某些情况下这些效应可能会触发机体的抗肿瘤免疫反应，对抑制远处转移灶的生长具有潜在益处。因此，在放疗过程中，临床医生需对患者进行严密的监测和管理，最大限度地减轻辐射旁效应和远隔效应的不利影响，同时充分利用其可能的有益作用，以优化治疗效果并改善患者的生活质量^[3]。本文就肺相关辐射旁效应与远隔效应的研究进展进行综述。

1.辐射旁效应：辐射诱发的旁效应(radiation-induced bystander effect，RIBE)是指由受照射细胞释放的信号或效应分子引起附近区域未照射细胞产生类似于辐射作用的生物学效应。Nagasawa和Little^[4]在1992年报道了一项具有里程碑意义的实验，他们在细胞周期的G₁期使用²³⁸Pu α粒子照射中国仓鼠卵巢细胞，观察到尽管只有不到1%的细胞核受到α粒子的直接穿过，却有大约30%的细胞表现出姐妹染色单体交换频率的增加。这一实验发现表明，即使未受到直接照射，周围的细胞亦会受到辐射的间接影响并展现出辐射相关的生物学效应。自此学术界展开了对RIBE的广泛研究，主要集中在体外的细胞层面。值得注意的是，辐射旁效应是一个较为广泛的概念，可包括辐射远隔效应^[5]。

2.辐射远隔效应：辐射诱发的远隔效应(radiation-induced abscopal effect，RIAE)是指局部受到辐射后，在远离照射区域的组织(包括肿瘤组织和正常组织)中观察到的辐射生物学效应，作用范围局限于体内水平。RIAE的概念最初由Mole^[6]于1953年提出，近些年来逐渐受到关注，因为它扩展了放疗的应用范围，能够使未被照射的远处肿瘤灶缩小甚至消失，从而挑战了放疗仅作为局部治疗手段的传统认知。RIAE为临床肿瘤治疗领域开辟了新的研究方向，但这一现象在临床实践中较为罕见，与免疫治疗的结合有望提高其发生率 ^[7]。

为方便阐述，根据辐射靶器官与辐射效应器官的不同，将与肺组织相关的RIBE和RIAE分为以下3种类型进行讨论。

1.肺-肺型：当辐射靶器官为肺组织，效应器官也是肺组织时定义为“肺-肺型”。1998年，Khan等^[8-9]在对大鼠肺底部辐射后，发现未照射的肺尖部会出现显著的DNA损伤，并推测这种损伤可能是由辐射后在肺部产生并通过扩散或血液循环传输到未照射区域的超氧自由基、活化淋巴细胞和染色体损伤因子所致。进一步的研究发现，超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)和一氧化氮合酶抑制剂可以减轻这种损伤。临床上经典的放射性肺损伤是指当射线照射肺部时，在受照射肺组织内发生的炎症、纤维化、血管损伤以及肺功能障碍等病理改变，包括早期的放射性肺炎(radiation pneumonitis, RP)和晚期的放射性肺纤维化(radiation-induced pulmonary fibrosis, RIPF)。RP通常在放疗后6个月内发生，尤其在最初的3个月内较为常见; 而RIPF则多发生在治疗1年之后^[10]。不同于经典的RP，临床上存在一种发生在非辐射部位的特殊类型RP，早期由一些个案报道发现。1964年报道了1例淋巴肉瘤患者接受纵隔和右肺放疗后出现进行性呼吸窘迫和死亡，尸检显示右肺放射性肺炎，但左肺同样有明显且类似的病理变化^[11]。1988年，Gibson等^[12]发现单侧胸部放疗的乳腺癌患者双侧肺出现炎症迹象，不排除放疗过程中难以避免地对靶区附近的肺组织造成辐射损伤。1993年，Roberts等^[13]的研究进一步揭示了放疗可能引起双侧肺的淋巴细胞介导的免疫反应。1995年，研究者将这种特殊类型的RP命名为散发型RP(sporadic radiation pneumonitis)^[14]，但由于其独特的病理学特点，也有学者将其称为双侧淋巴细胞性肺泡炎^{[13, 15]}、放射性机化性肺炎^[16-17]、隐源性机化性肺炎或闭塞性细支气管炎机化性肺炎等^[18-19]。这种特殊类型的RP通常发生在放射性肺损伤经典病程的潜伏期，其范围可遍布整个肺部，包括未照射的对侧肺。其特点包括发病部位难以预测，病灶常呈迁移状，仅在少数患者中出现，呼吸困难的程度与肺受照容积不符，症状消退后一般不继发肺纤维化，对皮质激素治疗敏感等^[20]。然而可能是由于发生率较低，且使用激素治疗后有一定效果等原因，关于此种不典型RP的研究较少，多是胸部放疗后临床病例的报道。

2.肺-肺外组织型：当辐射靶器官为肺组织，效应器官是肺外组织时定义为“肺-肺外组织型”。有研究者通过小鼠模型发现，单侧胸部的分次照射可导致睾丸损伤、生育能力下降，这是由于照射后释放的活性信号因子通过血液传输至睾丸，引起细胞凋亡和血睾屏障破坏，从而导致睾丸形态和精子质量受损。进一步的研究表明，极性蛋白YWHAZ介导的Rac1核转位在辐射诱导的远隔生殖效应中起着核心作用，TNF-α/p38 MAPK/Rac1轴可以作为针对接受分段放疗的年轻男性患者的远隔生殖效应治疗靶点，此发现对于了解放疗对生殖系统的影响以及保护生育能力具有重要意义^[21-22]。2013年首次报道了一例转移性非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer, NSCLC)患者在立体定向放疗后出现RIAE效应，影像学显示右肾上腺和右肱骨头转移灶的消退，但由于没有病理学证实和免疫学效应的相关血液或组织样本，具体机制没有得到进一步证实^[23]。还有一些个案报道，例如对一位NSCLC患者的胸壁病变放疗后，其肾上腺转移灶得到完全缓解^[24]。Parisi等^[25]报道了首例在骨骼发生RIAE现象的NSCLC患者。

3.肺外组织-肺型：当辐射靶器官为肺外组织，效应器官是肺组织时定义为肺外组织-肺型。Van der Meeren等^[26]辐射小鼠腹部后，发现血浆中炎症介质的水平显著上升，同时循环中的粒细胞数量呈现增加趋势，远隔器官肺脏也出现了内皮细胞的活化及炎症介质的释放，出现炎症反应。一项研究将小鼠的下腹部区域用5 Gy X射线照射，发现照射后24 h非靶向肺组织中前列腺素和8-羟基脱氧鸟苷的水平增加，且DNA突变频率是对照组的2.4倍，照射后72 h为1.7倍，表明辐射处理通过RIBE对非靶向肺组织中的DNA损伤和突变具有影响，并且与COX-2表达和肺癌发生有关^[27]。研究者通过建立原发肿瘤和远处肺转移的动物模型，发现相比于对照组，照射组的远处肺转移瘤组织中CD68+巨噬细胞、CD8+ T细胞和CD161+NK细胞的比例显著增加。这些结果表明，照射抑制了肿瘤生长，并通过RIAE改善了远处肺转移的肿瘤微环境^[28]。2018年报道了脑转移瘤患者在接受全脑放疗后发生了肺部肿瘤的消退，表明RIAE可以通过血脑屏障发生^[29]，除此之外还有一些个案报道^[30-32]。一项研究回顾了中枢神经系统，包括脑和脊柱转移患者放疗后出现RIAE的文献报道，发现最常见的远处肿瘤缩小部位是肺组织^[33]。

RIBE和RIAE的发生机制尚未完全阐明。之前的证据表明，辐射区域与未辐射区域的信号传递主要涉及两个方面，首先是当受照射细胞与未受照射细胞之间存在物理接触时，细胞间通讯可通过间隙连接实现^[34]; 其次，在受照射细胞与未受照射细胞缺乏直接接触的情况下，受照射细胞会释放一系列可溶性信号分子，这些分子能够诱导未受照射细胞产生类似于细胞受照后的生物学效应^[7]。近年来的研究发现，氧化应激、免疫反应以及外泌体等在RIBE的发生发展过程中也发挥着重要作用。

1.氧化应激：放疗对恶性肿瘤的治疗作用之一即为通过诱导肿瘤细胞内活性氧(reactive oxygen species, ROS)的产生来杀伤肿瘤细胞。此外，在放疗引发的炎症反应中，炎性细胞如巨噬细胞和中性粒细胞会释放包括O₂·^-、H₂O₂和NO在内的氧化物质，可间接杀伤肿瘤细胞。目前认为氧化应激是RIBE和RIAE的发生机制之一^[34-35]。研究发现，照射大鼠的部分肺脏后，ROS通过诱导炎症反应，导致照射野之外DNA损伤和炎性因子的上调，而给予SOD类似物EUK-189可以减少这种间接辐射损伤，这表明ROS在诱导RIBE中起到了关键作用^[36]。Olivares等^[37]通过小鼠体内和体外实验发现，一些自由基清除抗氧化剂，如迷迭香酸，在发生RIBE的旁细胞中失去了辐射保护效果，这表明只有一部分氧化物，特别是脂质过氧化的细胞毒性产物，参与了旁细胞中损伤的发生过程。以上结果提示，氧化应激在RIBE中的作用与氧化产物和细胞类型有关，进一步的研究是必要的，以阐明在RIBE中介导细胞损伤的具体分子和机制，从而为开发有效的辐射防护药物提供科学依据。

2.免疫反应：有研究指出，放疗与抗程序性死亡受体1(PD-1)免疫治疗联用能增强肿瘤微环境中T细胞的浸润，尤其是CD103+的细胞毒性T细胞，从而促进放疗诱导的免疫反应，导致RIAE的发生。尽管抗PD-1单药治疗也有增加T细胞浸润的效果，但与放疗联合使用效果更显著^[38]。Nishiga等^[39]在小细胞肺癌临床前模型中，发现CD47阻断剂显著提升了放射的局部抗肿瘤作用。此外，CD47阻断剂亦诱导了非照射肺部肿瘤的RIAE现象，抑制其生长，此过程无需T细胞参与，而是依赖于巨噬细胞对放疗引发炎症信号的响应，迁移至非照射肿瘤部位并在局部通过CD47阻断剂激活吞噬肿瘤细胞。其他癌症模型在接受放射与CD47阻断剂后，亦观察到类似的远隔抗肿瘤效应。对于转移性癌症患者，放疗联合CD47阻断剂激活全身抗肿瘤巨噬细胞可能具有特别意义。Xia等^[40]揭示了放疗联合程序性死亡配体(PD-L1)阻断剂在表皮生长因子受体(EGFR)突变肺癌中诱导RIAE的机制，发现该联合治疗提升了CD8+T细胞的浸润及干扰素γ的产生，激活了免疫应答。同时可增强CXCL10和CCL5的表达，促进CD8+ T细胞的募集并激活cGAS-STING通路，从而提高了抗肿瘤免疫应答。Zhao等^[41]联合放疗与PD-L1阻断剂可抑制肿瘤生长并诱导CD8+ T细胞介导的免疫调节，而自噬抑制剂能增强放射对原发及远处肿瘤的杀伤作用，尤其在PD-L1缺陷时。放疗诱导肿瘤细胞中细胞质双链DNA异常积累并激活cGAS-STING途径，释放免疫活性细胞因子和趋化因子，如IFN-β、CXCL10和CCL5，促进T细胞释放IFN-γ，进而抑制非照射部位肿瘤的生长。

3.外泌体的作用：外泌体是细胞释放的直径为40~160 nm的胞外囊泡，主要由溶酶体微粒内陷形成的多囊泡体发展而来，并通过多囊泡体外膜与细胞膜的融合释放至胞外基质。这些囊泡能够携带多种细胞成分，如DNA、RNA、脂质、代谢物和细胞表面蛋白等，从而在维持细胞内稳态、调节细胞间通讯以及参与免疫应答和疾病的发生发展等多个生物学过程中发挥关键作用。研究显示，外泌体通过在辐射细胞与非辐射细胞之间传递信息，影响非辐射细胞的生理状态和功能^[42]。Cai等^[43]发现，脑部放疗后，富含miR-7的脑部外泌体经血液循环至肺组织并内化于肺细胞，引发自噬。miR-7通过靶向Bcl-2基因介导肺的旁观者自噬作用，为miR-7在肺癌治疗中的应用研究提供了新途径。一项研究显示，辐射诱导的外泌体miR-7-5p在非照射人支气管上皮细胞中引发旁观自噬的作用，拓展了对于RIBE的理解。结果表明，受辐射细胞释放的外泌体能诱导邻近非辐射细胞自噬，其中miR-7-5p为关键介导因子。进一步实验表明，miR-7-5p通过EGFR/Akt/mTOR信号通路促进旁观细胞自噬，这些发现证明了外泌体在传递旁观效应信号中的功能，以及miR-7-5p在旁观自噬中的重要作用，为深入解析RIBE的分子机制提供了科学依据^[44]。外泌体介导的RIBE可通过辐射引发的DNA损伤以及TSAP6蛋白与P53转录因子的相关信号通路激活而激发，其特定分子载体，包括蛋白质和RNA，对于传递信号并促进旁观者细胞中RIBE的发生至关重要。此外，辐射还可能影响外泌体的分泌特征及其组成^[45]。

与直接辐射效应不同，RIBE在低剂量辐射条件下即达到饱和水平，并不会随着辐射剂量的增加而持续增强。这一现象背后的原因尚未完全揭示，但已有若干假说被提出以解释其背后的原理。Mackonis等^[46]提出，在高剂量辐射作用下，被照射细胞产生的大量旁效应信号激活了旁效应细胞的修复系统，从而降低了RIBE的发生; 另有假说指出，随着辐射剂量的增加，被照射细胞产生的信号分子数量增多，可能在旁观者细胞中诱发负反馈机制 ^[47]; 还有研究者认为高剂量的辐射线可能导致被照射细胞的直接死亡，进而减少了RIBE的发生^[48]。对于机体而言，RIBE和RIAE具有双重效应，其损伤效应表现为DNA损伤、染色体畸变、姐妹染色单体交换、基因组不稳定和细胞衰老等，甚至在某些情况下可能导致肺部二次癌症的发生。然而，其益处也不容忽视，包括分泌信号因子预先增强修复机制以保护细胞免受进一步损伤，加速照射损伤细胞的清除，以及激发免疫反应，增强放疗效果等多方面作用。

2012年有研究者发现一名黑色素瘤患者在接受了放疗联合伊匹木单抗治疗后，出现了无法用其他原因解释的远处未照射转移灶的消退，即RIAE^[49]。RIAE的发生率较低，且在不同患者之间存在显著差异。目前，研究者们正致力于寻找提高其发生率的方法，其中一种策略即放疗与免疫治疗联合疗法(immuno-radiotherapy，iRT)。放疗结合免疫检查点抑制剂(immune checkpoint inhibitors，ICIs)在NSCLC患者的治疗中已显示出一定的疗效^[50]，然而对于ICIs的最佳选择尚不明确。一项回顾性研究显示，PD-1抑制剂联合放疗治疗转移性NSCLC的无进展生存率明显优于CTLA-4联合放疗，尽管二者在疗效上的差异无统计学意义^[51]。有研究者对两项大型临床试验的数据进行汇总分析，发现将放疗与帕博利珠单抗联合使用可以显著提高未接受放疗病灶的治疗反应率，从而显著提高无进展生存期和总生存期^[52]。为了优化放疗与ICIs的联合策略，未来需要进行更多深入的研究和临床试验，以确定放疗结合ICIs治疗的最佳时机、剂量、治疗顺序和放疗范围等关键参数。

RIBE和RIAE的影响因素较多，包括细胞类型、辐射源类型、辐射剂量、细胞微环境和遗传因素等^[53-55]。Desai等^[56]的研究揭示了细胞间相互作用在RIBE中的重要性，在肺腺癌细胞A549与自身细胞共培养的情况下，质子照射的A549细胞对未照射的旁细胞A549产生了破坏作用; 而当A549细胞与人二倍体成纤维细胞系WI38共培养时，被照射的A549细胞对旁细胞WI38没有产生任何作用; 同时，照射WI38细胞则对A549细胞或WI38细胞均未产生作用。这些结果表明，不同细胞类型之间的相互作用可能会显著影响辐射旁观者效应的发生。研究者将常氧下与缺氧处理的旁观者A549细胞进行比较，发现后者通过增加对微核形成的诱导，显著抵抗质子照射，表明缺氧在RIBE诱导的辐射抵抗中起重要作用。Chen等^[57]在抗PD-1耐药的非小细胞肺癌模型中发现SHP-2抑制剂SHP099单独使用可抑制肿瘤生长，放疗与SHP099联用能显著提高局部肿瘤控制率，但对于非照射区域的肿瘤没有影响。放疗联合抗PD-L1治疗增强局部肿瘤控制，但也没有发生显著的RIAE。而三者联合治疗则产生更强的抗肿瘤效果，并能在非照射区域引起RIAE的发生，同时减少肺转移，提高小鼠生存率。

RIBE和RIAE是放疗中值得重点关注的放射生物学现象，其对机体具有双重作用，国内外研究者正在探索多种干预手段来控制或利用这些效应。目前研究重点在于抗癌药物的开发以及免疫治疗与放疗的联合应用，以增强抗肿瘤效果，而如何提高对远端正常组织保护的策略研究相对被忽视。免疫反应是重要的发生机制之一，研究者发现在不同的RIBE分析时间窗口中，基因不稳定性的机制存在差异，在短期RIBE中，肿瘤坏死因子α(TNF-α)和转化生长因子β1(TGF-β1)均被快速诱导，而在长期RIBE中，TNF-α持续显著升高，同时TGF-β1维持其基础水平。该研究结果可以作为在不同临床阶段使用辐射保护抗炎药物的参考，还有抗氧化剂、细胞保护剂等药物也可能发挥作用 ^[36]。此外，通过基因工程技术敲除损伤通路的关键基因，或高表达保护通路的关键基因，也有希望减少负面效应。

除iRT疗法，关于如何提高RIAE的发生率从而增强抗肿瘤效果，有研究者通过小鼠模型及临床NSCLC患者的试验数据证明，对远处肿瘤进行无细胞毒性的低剂量放疗与原发灶高剂量放疗及ICIs的联合应用显著提升了放疗诱导的RIAE，机制包括调节肿瘤微环境中的巨噬细胞，促进血管正常化，进而提升T细胞浸润及免疫治疗的效果、促进肿瘤细胞释放趋化因子，进一步加剧T细胞的浸润等^[58]。有研究表明，NLRP3激动剂与放疗联合应用能够增强放疗诱导的免疫效应，激活多个免疫相关基因，促进抗-PD1耐药模型中RIAE的发生，显示出较好的肺腺癌控制效果^[59]。Tojo等^[60]通过小鼠直肠癌模型发现二甲双胍与放疗联合使用可增加活化的NK细胞数量并减少骨髓源性抑制性细胞数量，还可通过恢复T细胞功能诱导RIAE，从而减少肺部转移灶的形成。

尽管上述干预策略显示出一定的潜力，但大多数方法仍处于实验研究阶段，尚未广泛用于临床实践。目前，对于RIBE和RIAE的干预方法还没有达成广泛共识，需要更多的临床前和临床研究来验证其安全性和有效性。

在过去数十年中，临床放疗领域的研究者们对辐射旁效应和远隔效应进行了广泛而深入的探索。这些研究从细胞水平扩展到整体水平，涵盖了从体外实验到体内研究的各个阶段，为理解辐射对生物体的作用机制提供了坚实的科学依据。作为辐射中度敏感器官，肺脏对辐射的反应受到广泛关注，深入研究肺部辐射效应对于理解放射生物学的基本原理、优化放疗策略以及评估放射性物质暴露的影响等方面具有重要意义。然而，目前针对辐射诱发旁效应和远隔效应的研究多集中在整体层面，对于特定器官或部位的研究报道相对较少，这种局限性导致对肺部辐射效应的认识仍然存在许多挑战和未解之谜。因此，期待未来能有更深入的研究解决以上问题，从而实现更全面地理解辐射对肺部的影响，并在此基础上提高胸部放疗的疗效和安全性。

利益冲突  无

作者贡献声明  吴雪负责论文起草与修改; 常德负责设计论文框架，指导论文修改