Qui, presentiamo un protocollo per valutare gli effetti della radioterapia sui linfociti del sistema immunitario nel carcinoma polmonare a piccole cellule.
Articolo metodologico
* These authors contributed equally
Qui, presentiamo un protocollo per valutare gli effetti della radioterapia sui linfociti del sistema immunitario nel carcinoma polmonare a piccole cellule.
Il carcinoma polmonare a piccole cellule (SCLC) ha attirato un'attenzione significativa a causa della sua elevata malignità, propensione alle metastasi a distanza e prognosi infausta. La radioterapia rimane la pietra angolare del trattamento del carcinoma polmonare a piccole cellule in stadio limitato (LS-SCLC). Tuttavia, i risultati con la radioterapia da sola o in combinazione con la chemioterapia rimangono subottimali. La radioterapia può indurre linfopenia irradiando direttamente gli organi ematopoietici o distruggendo i linfociti circolanti maturi, portando all'immunosoppressione e di conseguenza alla diminuzione dell'efficacia terapeutica. Il modello EDRIC (Estimated Dose of Radiation to Immune Cells) integra fattori quali l'emodinamica, la radiosensibilità dei linfociti e la capacità di proliferazione. Questo studio utilizza il modello EDRIC con miglioramenti per calcolare la dose di radiazioni delle cellule immunitarie circolanti. Utilizzando la metodologia EDRIC, lo studio esplora la correlazione tra EDRIC e dimensione del bersaglio del tumore, dose polmonare media, dose cardiaca media, caratteristiche cliniche e linfocitopenia del sangue periferico durante la radioterapia per LS-SCLC, con l'obiettivo di informare le strategie di trattamento personalizzate del paziente.
Questo studio ha analizzato i dati di 64 pazienti LS-SCLC che hanno soddisfatto i criteri di inclusione presso l'Ospedale Generale dell'Università di Medicina di Ningxia da gennaio 2023 a gennaio 2024, tutti sottoposti a radioterapia frazionata convenzionale toracica radicale. La conta dei linfociti è stata registrata nei seguenti punti: prima della radioterapia, al valore più basso osservato durante la radioterapia, alla fine della radioterapia e un mese dopo la radioterapia. I dati dosimetrici, comprese le dosi medie di polmone, cuore e corpo, sono stati estratti dal sistema di pianificazione del trattamento e l'EDRIC circolante è stato calcolato utilizzando questo modello. È stata analizzata la relazione tra i valori EDRIC e gli esiti terapeutici. In LS-SCLC, il modello EDRIC predice efficacemente la riduzione della conta dei linfociti, correlando il volume target di pianificazione (PTV; cm3), lo stadio TNM e la percentuale di riduzione della lesione target. Dopo la radioterapia, c'è stata una significativa diminuzione della conta dei linfociti nel sangue periferico, con valori EDRIC più elevati che indicano una riduzione dei linfociti più pronunciata.
Il cancro del polmone rimane una delle principali cause di morbilità e mortalità in tutto il mondo, con il carcinoma polmonare a piccole cellule (SCLC) che rappresenta il 13%-17% dei casi 1,2. Il carcinoma polmonare a cellule influenti è caratterizzato da un elevato grado di malignità e da una propensione alle metastasi precoci a distanza, che spesso portano a una diagnosi tardiva e a una prognosi infausta. I progressi della tecnologia medica e una comprensione più profonda delle caratteristiche biologiche della SCLC hanno evidenziato il valore potenziale della radioterapia nel suo trattamento. Tuttavia, i risultati con la radioterapia da sola o in combinazione con la chemioterapia rimangono subottimali. L'identificazione dei fattori chiave che influenzano l'efficacia della radioterapia nel carcinoma polmonare a cellule staminali è essenziale per fornire una base teorica per strategie di trattamento individualizzate e previsione della prognosi.
Il sistema immunitario mostra interazioni complesse con le radiazioni o la chemioterapia, migliorando l'eradicazione delle cellule tumorali durante il trattamento 3,4. La radioterapia, ad esempio, può favorire l'attivazione immunitaria attraverso il rilascio di citochine o antigeni, inducendo così la regressione del tumore all'interno del campo di radiazioni (noto come effetto abscopale)5. Tuttavia, la radioterapia può anche indurre immunosoppressione nel trattamento di vari tumori solidi, compromettendo potenzialmente l'efficacia terapeutica. Questa immunosoppressione può derivare da mielosoppressione dovuta all'irradiazione diretta degli organi ematopoietici o alla distruzione dei linfociti circolanti maturi, con conseguente riduzione dei linfociti. Gli studi hanno individuato le dimensioni specifiche del tumore e le dosi di radiazioni per organi critici come il cuore e i polmoni nel carcinoma polmonare a piccole cellule come predittori cruciali di immunosoppressione, con potenziali implicazioni per la sopravvivenza dei pazienti6.
I linfociti e le loro cellule precursori sono tra i tipi di cellule più sensibili alle radiazioni7. L'indagine di Susannah Yovino8 sulla dose di radiazioni cellulari circolanti (DCC) nei pazienti con glioma cerebrale post-radioterapia ha rivelato che le alterazioni nelle dimensioni del volume target di pianificazione (PTV) influenzano la dose media di radiazioni DCC. La dose di radiazioni alle cellule del sangue circolanti può contribuire in modo significativo al meccanismo della linfocitopenia indotta. Mentre l'irradiazione del midollo osseo o dei linfonodi può indurre linfocitopenia, anche l'irradiazione di strutture prive di tessuto linfoide o midollo osseo, come il cervello, può scatenare la linfocitopenia. Jin et al.9hanno sviluppato il modello EDRIC (Estimated Dose of Radiation to Immune Cells) e la dosimetria per quantificare il danno al sistema immunitario indotto dalla radioterapia. Questo studio utilizza il modello EDRIC con miglioramenti di Ladbury et al.6 per calcolare la dose di radiazioni delle cellule immunitarie circolanti.
Di conseguenza, il metodo EDRIC è stato utilizzato per calcolare la dose di radiazioni dei linfociti circolanti e studiare la sua relazione con l'efficacia del trattamento e la prognosi durante la radioterapia per il carcinoma polmonare a piccole cellule10. La correlazione tra i valori EDRIC e fattori come età, sesso, punteggio Karnofsky Performance Status (KPS), storia di fumo, dimensioni del tumore e stadio del tumore è stata analizzata attraverso la stratificazione. Inoltre, la correlazione tra linfocitopenia del sangue periferico e dose di radiazioni dei linfociti circolanti è stata confrontata per gettare le basi per strategie di trattamento personalizzate e previsione della prognosi.
A seguito di una rigorosa aderenza ai criteri di inclusione ed esclusione di questo studio, è stato ottenuto il consenso informato per la radioterapia da ciascun paziente e dal suo tutore. La stadiazione clinica è stata condotta in conformità con il sistema di stadiazione TNM dell'American Joint Committee on Cancer (AJCC) (8aedizione). Il Comitato Etico del Ningxia Medical University General Hospital (KYLL-2022-0984) ha concesso l'approvazione per questo studio.
NOTA: I criteri di inclusione erano i seguenti: (i) carcinoma polmonare a piccole cellule in stadio limitato patologicamente confermato (stadio TNM II e III); (ii) trattamento radioterapico iniziale mediante radioterapia a intensità modulata conforme (IMRT) o radioterapia a intensità di arco volumetrico (VMAT), con una dose totale di radiazioni compresa tra 50 e 60 Gy e una singola dose di 2 Gy; (iii) parametri ematici pre-radioterapia entro l'intervallo di normalità (WBC ≥ 4 x 109 cellule/L, Hb ≥ 100 g/L, PLT ≥ 100 x 109/L) e normale funzione di organi vitali come cuore, fegato e reni; iv) disponibilità di dati clinici completi e di cartelle cliniche radioterapiche; v) sopravvivenza attesa superiore a 3 mesi; vi) le donne non gravide o in allattamento. I criteri di esclusione includevano: (i) pazienti con disturbi del sangue o del sistema immunitario o danni significativi agli organi; (ii) storia di terapia steroidea orale prolungata; (iii) pazienti che non hanno completato la radioterapia programmata; iv) anamnesi recente di infezione confermata.
1. Informazioni cliniche generali
2. Preparazione pretrattamento
3. Radioterapia
4. Metodo di valutazione e indice
× MBD5. Metodi statistici
Esito clinico
Le variazioni del tempo operatorio nelle lesioni TC del torace e nei linfonodi mediastinici sono state osservate in tutti i pazienti prima e 1 mese dopo la radioterapia, con l'efficacia terapeutica valutata utilizzando i criteri RECIST. Tra i 64 pazienti con carcinoma polmonare a piccole cellule in stadio limitato, 4 casi hanno mostrato una risposta completa, mentre 57 casi hanno mostrato una risposta parziale e tre pazienti hanno avuto una malattia stabile.
L'analisi di correlazione tra EDRIC e varie caratteristiche cliniche ha rivelato un'associazione significativa tra i valori di EDRIC e con PTV (cm3), stadio TNM e percentuale di riduzione della lesione target (P < 0,05). In particolare, dosi totali di radiazioni più elevate sono state associate a valori EDRIC elevati, indicativi di una più considerevole estensione della regressione tumorale. Non sono state osservate correlazioni significative con l'età, il punteggio KPS, la dose totale di radiazioni e lo stato di Ki-67 (P > 0,05) (Tabella 2).
Utilizzando i criteri di classificazione CTCAE 5.0, la linfocitopenia è stata classificata in quattro gradi: G0 (≥1,5 × 109/L), G1 (<1,5 × 109/L, ≥0,8 × 109/L), G2 (<0,8 × 109/L, ≥0,5 × 109/L), G3 (<0,5 × 109/L, ≥0,2 × 109/L) e G4 (<0,2 × 109/L). Prima della radioterapia, 30 casi sono stati classificati come grado 0 (G0), 29 casi come grado 1 (G1) e 5 casi come grado 2 (G2). Durante la radioterapia, i livelli più bassi di classificazione dei linfociti sono stati i seguenti: 18 casi di G1, 24 casi di G2, 20 casi di G3 e 2 casi di G4, con un impatto significativo sulla conta dei linfociti del sangue periferico post-radioterapia, come mostrato nella Figura 6A.
Secondo i valori EDRIC, 64 pazienti con SCLC sono stati divisi in 4 gruppi: gruppi <7,5 Gy, 7,5-9,5 Gy, 9,6-10,7 Gy e >10,7 Gy. L'EDRIC rappresenta l'intensità della radioterapia e un valore EDRIC più elevato indica una riduzione più pronunciata dei linfociti del sangue periferico e una funzione immunitaria più limitata. Per confrontare gli effetti del trattamento di diverse intensità di radioterapia su pazienti con SCLC, il numero di pazienti in ciascun gruppo di dose di radioterapia con G1-G2 e G3-G4 è stato utilizzato per analizzare statisticamente se vi fosse una differenza significativa. I risultati hanno mostrato che le fasi G1-G2 (15 casi) e G3-G4 (1 caso) dei pazienti con SCLC nel gruppo <7,5 Gy, 7,5-9,5 Gy (G1-G2, 14 casi; G3-G4, 2 casi), gruppo 9,6-10,7 Gy (G1-G2, 10 casi; G3-G4, 6 casi) e >gruppo 10,7 Gy (G1-G2, 6 casi; G3-G4, 10 casi) presentavano differenze statisticamente significative (P < 0,001), come mostrato nella Figura 6B.

Figura 1: Patologia preradioterapica. (A) La colorazione dell'ematossilina-eosina (HE) ha determinato una piccola quantità di piccole cellule tumorali rotonde blu in una piccola quantità di tessuto connettivo fibroso nel polmone destro. (B) Il carcinoma a piccole cellule è stato diagnosticato con i risultati immunoistochimici: TTF-1(+), CD56(+), Syn(+), CgA(+), CKpan(+), LCA(+), Ki67(> 90%), BRAF(+), SSTR2(+) e INSM1(+). Ingrandimento: 200x. Barra della scala: 200 μm. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 2: Dati di imaging preoperatori . (A) La PET-TC ha mostrato lesioni mediastiniche. (B) LA SPECT/CT non ha mostrato metastasi ossee sistemiche. (C) La risonanza magnetica cerebrale non ha mostrato anomalie. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 3: Radioterapia. (A) Localizzazione TC prima della radioterapia. (B,C) Delineazione del bersaglio. L'intervallo rosso è GTV, l'intervallo blu è CTV e l'azzurro è PTV. Organi a rischio: delineazione e vincoli. (D) Tessuto polmonare bilaterale. (E) Tessuto cardiaco. (F) Tessuto del plesso brachiale bilaterale. (G) L'intero midollo spinale si trova nell'area di scansione. (H) Tessuto epatico. (I,J) Pianificazione della radioterapia. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 4: Somministrazione di radioterapia. Posizione di un paziente durante il processo di radioterapia. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 5: Imaging post-radioterapia. (A) TC pretrattamento e TAC a 30-40 Gy completamento del trattamento. (B) Istogramma della dose e del volume. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 6: Risultati rappresentativi: (A) Linfocitopenia del sangue periferico prima e dopo la radioterapia per LS-SCLC. (B) Relazione tra EDRIC e diminuzione della conta linfocitaria. P rappresenta la differenza statistica tra la proporzione di G0-G1 e G2-G3 a diverse dosi di radiazioni (Gy). Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
| Elementi | Numero di casi (%) | |
| Età | ≤70 | 48 (75) |
| >70 | 16 (25) | |
| Genere | Maschio | 48 (75) |
| Femmina | 16 (25) | |
| S.p.A. | ≥70 | 61 (95.3) |
| <70 | 3 (4.7) | |
| Storia del fumo | Sì | 22 (34.3) |
| No | 42 (65.6) | |
| Messa in scena TNM | Fase II | 9 (14.1) |
| Fase III | 55 (85.9) | |
| PTV, Media (cm3) | <400 cm3 | 44 (68.8) |
| ≥400 cm3 | 20 (31.2) | |
| Chemioterapia | ≤2 | 18 (28.1) |
| >2 | 46 (71.9) | |
| Dose (Gy) | <60 Gy | 29 (45.3) |
| ≥60 Gy | 35 (54.7) | |
| Tecnica terapeutica | IMRT | 25 (39.1) |
| VMAT | 39 (60.9) | |
Tabella 1: Dati clinici generali del paziente.
| Indice | EDRIC | |
| Indice di correlazione | Valore P | |
| Età | -0.104 | 0.414 |
| S.p.A. | -0.128 | 0.314 |
| Dose totale di radiazioni | 0.081 | 0.528 |
| PTV (cm3) | 0.585 | 0.000 |
| Motore TNM | 0.354 | 0.004 |
| Ki 67 | -0.207 | 0.100 |
| Riduzione percentuale del volume delle lesioni target | 0.615 | 0.000 |
Tabella 2: Correlazione tra diverse variabili e EDRIC.
Il sistema immunitario svolge un ruolo fondamentale nel controllo dei tumori durante la radioterapia, ma l'immunotossicità indotta dalle radiazioni, come la linfocitopenia, è collegata a esiti di sopravvivenza sfavorevoli13,14. Il SCLC è caratterizzato da un'elevata malignità, spesso diagnosticata in stadi avanzati con una prognosi infausta. La radioterapia rappresenta il trattamento cardine per la LS-SCLC. Tuttavia, il suo impatto sul sistema immunitario è complesso. L'efficacia della radioterapia da sola o in combinazione con la chemioterapia rimane subottimale. Dosi elevate di radiazioni al sistema immunitario possono compromettere varie funzioni immunitarie, tra cui l'immunità antitumorale, attenuando così i suoi effetti antitumorali. L'aumento delle dosi di radioterapia in LS-SCLC potrebbe teoricamente migliorare l'eradicazione delle cellule tumorali. Tuttavia, alcuni studi suggeriscono che l'aumento della dose può amplificare gli effetti collaterali tossici e i rischi associati15,16.
I linfociti, in quanto cellule immunitarie cruciali, svolgono molte funzioni del sistema immunitario. Sebbene l'aumento delle dosi di radioterapia possa intensificare l'eradicazione del tumore, allo stesso tempo esacerba la compromissione del sistema immunitario, portando all'immunosoppressione e diminuendo l'efficacia terapeutica, compensando così i vantaggi della radioterapia ad alte dosi17. Ricerche approfondite hanno sottolineato la radiosensibilità dei linfociti, rivelando che anche basse dosi di esposizione alle radiazioni di tutto il corpo possono indurre riduzioni della conta dei linfociti circolanti e anomalie citogenetiche rilevabili nei linfociti, che persistono fino a un decennio dopo l'esposizione18. I meccanismi precisi alla base della linfocitopenia indotta da radioterapia rimangono incompletamente chiariti, con potenziali associazioni con fattori come il volume di irradiazione, il regime di frazionamento, il sito di irradiazione e la dose di radiazioni19.
I dati di questo studio hanno rivelato un calo della conta dei linfociti dopo la radioterapia: 18 casi di G1, 24 casi di G2, 20 casi di G3 e 2 casi di G4. Questo calo della conta dei linfociti nel sangue periferico dopo la radioterapia corrobora la linfocitopenia osservata, un segno distintivo dell'immunosoppressione, che è stata collegata a esiti prognostici avversi in numerosi tumori solidi. Tang et al.20 hanno studiato 711 pazienti con carcinoma polmonare non a piccole cellule sottoposti a radioterapia e hanno dimostrato che un intervallo target di radioterapia polmonare più ampio e valori minimi di linfociti più bassi erano associati a una prognosi peggiore. Questi risultati sottolineano l'impatto significativo della radioterapia estensiva sui livelli di linfociti dei pazienti, minando la funzione di difesa immunitaria e, in ultima analisi, influenzando la prognosi e la sopravvivenza. La ricerca pubblicata da Yovino et al.8 ha evidenziato in modo simile l'impatto dei cambiamenti delle dimensioni del PTV sulle dosi di radiazioni dei linfociti. Nel nostro studio, abbiamo anche osservato una correlazione tra i valori EDRIC, PTV (cm3), stadio TNM e la percentuale di riduzione della lesione target. In particolare, dosi totali di radiazioni più elevate sono state associate a valori EDRIC più elevati, rapporti di regressione tumorale più elevati e migliori valutazioni di efficacia. Anche la dose totale di radiazioni si è avvicinata alla significatività statistica (P < 0,05). Data la dimensione limitata del campione in questo studio, sono necessarie ulteriori indagini con una dimensione del campione ampliata e un'analisi stratificata dei fattori confondenti per confermare questi risultati.
I linfociti fungono da cellule effettrici primarie nell'eradicazione delle cellule tumorali all'interno del corpo21,22. La ricerca su vari tumori solidi ha costantemente identificato la linfocitopenia come marcatore prognostico per esiti avversi nei pazienti con tumori maligni23,24. In particolare, nello studio clinico di fase III del gruppo di radioterapia oncologica 0617, l'EDRIC è emerso come un determinante fondamentale del controllo del tumore e della sopravvivenza a lungo termine tra i pazienti sottoposti a chemioradioterapia per NSCLC10 in stadio III. Livelli elevati di EDRIC sono stati associati a una diminuzione della conta dei linfociti e dei neutrofili. Grossman et al.25 hanno documentato in modo simile riduzioni della conta dei linfociti del sangue periferico durante la radioterapia in diversi tumori solidi, tra cui glioma, cancro del pancreas, cancro cervicale, cancro del polmone e cancro al seno, in linea con i risultati di questo studio. Nella nostra indagine, l'EDRIC è emerso come un fattore critico che influenza la riduzione della conta dei linfociti, con livelli più elevati di EDRIC che si correlano significativamente con diminuzioni più pronunciate dei linfociti del sangue periferico (P < 0,01). Nonostante la maggior parte dei pazienti ricevesse chemioterapia concomitante o sequenziale, l'EDRIC è rimasto un predittore significativo della riduzione della conta dei linfociti. Inoltre, abbondanti dati supportano l'associazione tra EDRIC ed efficacia del trattamento e sopravvivenza a lungo termine del paziente. La ricerca futura dovrebbe mirare a convalidare la relazione tra EDRIC e prognosi. L'EDRIC rappresenta un fattore di rischio quantificabile e limitarne la dose può mitigare i danni al sistema immunitario indotti dalla radioterapia, contribuendo a ottimizzare la pianificazione del trattamento e offrendo una potenziale utilità clinica.
In questo studio, il modello EDRIC è emerso come uno strumento prezioso per prevedere la riduzione della conta dei linfociti in LS-SCLC. EDRIC ha mostrato correlazioni con la dose totale di irradiazione e la percentuale di riduzione della lesione target. Dopo la radioterapia, è stata osservata una significativa diminuzione della conta dei linfociti del sangue periferico, con valori EDRIC più elevati correlati a riduzioni più pronunciate della conta dei linfociti. Sebbene questo studio abbia prodotto risultati promettenti, diverse limitazioni meritano di essere prese in considerazione. In primo luogo, la valutazione della dose di irradiazione dei linfociti circolanti rimane incompleta, comprendendo solo le dosi polmonari e cardiache. È essenziale una valutazione completa che incorpori le dosi ad altri organi irradiati, poiché si prevede che le cellule immunitarie circolanti fungano da organi critici a rischio durante la radioterapia, offrendo preziose informazioni sulla previsione dell'efficacia e sulla prognosi del trattamento. In secondo luogo, questo studio rappresenta un'analisi retrospettiva monocentrica con casi limitati, privi di dati completi per valutare l'efficacia terapeutica e la prognosi. Le indagini future potrebbero comportare collaborazioni multicentriche, l'espansione delle dimensioni del campione e l'estensione della durata del follow-up per convalidare l'impatto dei valori EDRIC sull'efficacia del trattamento e fornire prove per il processo decisionale clinico.
Gli autori non hanno nulla da rivelare.
Questo lavoro è stato sostenuto dal progetto di ricerca a livello universitario della Ningxia Medical University (XM2022017).
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