摘要

放射性皮炎（RD）是接受放射治疗的患者中常见的副作用。目前，各机构针对急性放射性皮炎的临床皮肤护理方法差异很大，且缺乏共识。氢分子通过选择性清除自由基发挥辐射防护剂的作用，有潜力预防放射性皮炎。在本研究中，我们证实了氢气可减少HaCaT细胞中由辐射损伤诱导的双链断裂、线粒体去极化以及炎性细胞因子。此外，体内实验显示，让受辐射的皮肤区域暴露于氢气环境中可缓解放射性皮炎。通过对皮肤外观评分和组织学染色的评估发现，氢气直接经皮应用能够预防辐射诱导的毛囊损伤、真皮增厚以及白细胞浸润，从而减轻放射性皮炎的严重程度。另外，氢气可增强皮肤的抗氧化能力，使Bcl - 2相关X蛋白/B细胞淋巴瘤2（Bax/Bcl - 2）比值降低，减少凋亡细胞数量以及促炎细胞因子的表达。我们的数据表明，氢气具有抗氧化、抗炎和抗凋亡特性，可作为放射性皮炎的一种预防策略。

图文摘要

1. 引言

放射治疗（RT）是癌症的治疗手段之一，大约60%的癌症患者会接受放射治疗。电离辐射可产生自由电子和自由基，引发炎症反应和氧化应激。这些过程相互作用、相互强化，最终导致细胞损伤和死亡。当辐射杀死癌细胞时，也会损伤周围的正常组织。放射治疗的一个常见副作用是急性放射性皮炎（RD），在多达95%接受治疗的患者中会出现这种情况。放射性皮炎会影响患者的外貌和生活质量，进而降低他们继续接受治疗的意愿。放射性皮炎的发病机制涉及表皮、真皮和脉管系统受到的直接辐射损伤以及后续的炎症反应。急性反应会导致皮肤色素沉着变化、毛发生长中断以及真皮损伤。更高剂量会使基底角质形成细胞有丝分裂增加，导致皮肤增厚、出现鳞屑（干性脱屑）。在更高剂量下，基底层无法恢复，会造成湿性脱屑。这些损伤会损害皮肤的屏障和免疫功能，增加感染风险。此外，血管内皮损伤会导致缺氧，并增加转化生长因子（TGF）-β的表达。转化生长因子（TGF）-β进而刺激成纤维细胞产生过量的细胞外基质（ECM）蛋白，导致纤维化。

基于辐射诱导损伤的机制，辐射防护方法大致可分为四类：促进DNA损伤修复、清除活性氧（ROS）、抗炎以及抑制死亡信号通路。然而，各机构针对急性放射性皮炎的临床皮肤护理方法差异很大，在很大程度上依赖于个别临床医生的专业知识和观点。最近，多国癌症支持治疗协会（MASCC）肿瘤皮肤病学研究小组基于对现有急性放射性皮炎管理证据的系统综述制定了临床指南。这些指南推荐了各种外用产品，包括莫米松、倍他米松等皮质类固醇、橄榄油以及聚氨酯保护膜。虽然外用类固醇在预防头颈部或乳腺癌患者接受放射治疗时出现放射性皮炎方面已显示出疗效，但它们可能会导致皮肤萎缩、感染风险增加等副作用。橄榄油因其所含的油酸成分而具有抗氧化和抗炎特性，但可能会让皮肤有油腻感，并且难以保持清晰的放射治疗标记。保护膜可滋润和保护皮肤，降低外部机械损伤或细菌感染的风险，从而减少放射性皮炎的发生。然而，需要考虑的是，由于外用制剂或保护膜的厚度会产生等效材料（bolus）效应，在光子放射治疗中使用它们可能会增加皮肤的受照剂量。

氢气分子量小，能轻易穿透生物膜，扩散到细胞核和线粒体中。氢气的输送可通过多种途径实现，包括吸入、口服富氢水、注射富氢盐水、增加肠道内氢气以及直接接触等方式。氢气通过选择性清除羟基自由基（•OH）和过氧亚硝酸盐阴离子（ONOO⁻）等强活性氧（ROS），有望成为一种辐射防护剂。氢气已被证实具有抗氧化、抗炎和抗凋亡特性，使其成为适用于多种病症的治疗性气体，这些病症包括缺血性器官损伤、神经退行性疾病、骨关节疾病以及呼吸系统疾病。氢气在预防和治疗皮肤相关疾病方面显示出潜在的应用价值，其在临床上应用于患者的情况也日益增多。此外，皮肤位于体表，非常适合通过沐浴或气体暴露等方式直接接触氢气，且不会导致体内氢气剂量累积。然而，目前专门聚焦于分子氢对放射性皮炎保护作用的文献有限。现有研究尚未充分探究氢气针对放射性皮炎的保护机制，而且所采用的输送途径可能无法精准调控氢气向皮肤的输送。

在本研究中，我们通过体外试验模拟了放射性皮炎的发病机制，并验证了氢气保护作用的假设。在动物实验中，我们设计了一个腔室，使小鼠皮肤暴露于高浓度氢气环境中，期望能增强氢气向皮肤的渗透。目的是实现对放射性皮炎的预防作用，并探究皮肤中氧化、炎症以及凋亡相关分子的调控情况。