Die Bedeutung von Zytokinen für die radiogene Lungenreaktion

Hintergrund:

Bei der Radiotherapie im Brustraum gelegener Tumoren wird die zu applizierende Gesamtdosis durch die geringe Strahlentoleranz des umliegenden Lungengewebes limitiert. Im Rahmen der strahleninduzierten Lungenschädigung werden zahlreiche Zytokine induziert, die als wichtige Signalmoleküle an den inflammatorischen und fibrogenen Prozessen der Strahlenreaktion beteiligt sind. Es ist von besonderer klinischer Bedeutung, inwieweit sich eine strahleninduzierte lokale Zytokinproduktion im Lungengewebe in erhöhten Zytokinspiegeln im Blut widerspiegelt und möglicherweise die Entwicklung einer radiogenen Lungenschädigung vorherzusagen erlaubt. Eine weitere mögliche Ursache erhöhter Zytokinkonzentrationen im Blut bei onkologischen Patienten ist die Sekretion von Zytokinen in die Blutzirkulation durch Tumorgewebe.

Methodik:

Anhand publizierter Daten aus experimentellen und klinischen Studien wird der aktuelle Wissensstand diskutiert.

Ergebnisse und Schlussfolgerung:

Die wichtigsten inflammatorischen Zytokine der Strahlenreaktion der Lunge umfassen Tumor- Nekrose-Faktor-α (TNF-α), Interleukin-1 (IL-1) und Interleukin-6 (IL-6). „Transforming growth factor-β“ (TGF-β) ist als fibrogenes Zytokin insbesondere für die Entwicklung der pulmonalen Fibrose von Bedeutung. Erste Ansätze zur pharmakologischen oder gentherapeutischen Modifikation einer strahleninduzierten Zytokinexpression im Lungengewebe werden hinsichtlich ihrer radioprotektiven Wirkung gegenüber einer Lungenschädigung in tierexperimentellen Modellen untersucht. Klinische Studien zur Bedeutung von Zytokinplasmaspiegeln für die Prädiktion einer radiogenen Lungenschädigung zeigen viel versprechende erste Ergebnisse: Erhöhte TGF-β-Plasmaspiegel während der Radiotherapie scheinen eine prognostische Bedeutung für die Entwicklung einer klinisch apparenten radiogenen Pneumonitis zu besitzen. Die Auswirkungen einer möglichen tumoreigenen, ggf. strahleninduzierten Zytokinproduktion sowohl auf den Tumor selbst als auch auf das umliegende Normalgewebe und ihre systemischen Manifestationen sind bisher nur in Anfängen untersucht.

Background:

The radiosensitivity of the lung tissue limits the dose of radiation which can be delivered to tumors in the thoracic region. Radiation-induced lung damage implies the induction of numerous cytokines which form the basis for the multicellular interactions of the inflammatory and fibrogenic processes associated with radiation injury. It is of special clinical significance, how far local radiation induced cytokine production in the lung tissue may be reflected in increased cytokine blood levels in patients during radiotherapy and may predict the later development of radiation-induced lung damage. Another potential cause of increased cytokine levels in the blood of oncologic patients is the secretion of cytokines in the blood circulation by tumor specimens.

Methods:

Published data on radiation-induced cytokine expression from experimental and clinical studies are reviewed.

Results and Conclusion:

The major pro-inflammatory cytokines in the radiation response of the lung include tumor necrosis factor-α (TNF-α), interleukin-1 (IL-1), and interleukin-6 (IL-6). Transforming growth factor-β (TGF-β) appears to be of particular importance in the development of lung fibrosis. First approaches with radioprotective agents and gene therapy to modify radiation-induced cytokine expression have been investigated for prevention of late effects of irradiation lung damage in animal experiments. Preliminary data of clinical studies suggest that elevated plasma TGF-β-levels during radiotherapy may predict the development of symptomatic radiation pneumonitis. The biological impacts of endogenous radiation-induced cytokine production by tumor cells in respect of tumor behavior, potential damage to normal tissue, and clinical status of the host still need to be determined more precisely.