Fattori clinici che influenzano la dose di radiazioni delle cellule immunitarie circolanti durante la radioterapia per il carcinoma polmonare a piccole cellule

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) (8a^edizione). 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

1. Raccogli i dati dei pazienti.
   NOTA: Sono stati raccolti i dati di 64 pazienti con diagnosi di LS-SCLC, che soddisfano i criteri di inclusione e sono stati sottoposti a radioterapia presso il Dipartimento di Radioterapia, General Hospital of Ningxia Medical University da gennaio 2023 a gennaio 2024. Tra questi, 48 erano maschi e 16 femmine, di età compresa tra i 41 e gli 85 anni. Secondo il sistema di stadiazione AJCC TNM (8a^edizione), ci sono stati 9 casi di stadio II e 55 casi di stadio III. Tutti i 60 pazienti hanno ricevuto la chemioterapia prima della radioterapia, con 46 pazienti sottoposti a chemioterapia più di due volte (Tabella 1). La radioterapia comprende tecnicamente la radioterapia a intensità modulata (IMRT) o la terapia ad arco a intensità modulata volumetrica (VMAT).

2. Preparazione pretrattamento

1. Diagnosticare il carcinoma polmonare a piccole cellule mediante broncoscopia o patologia da puntura¹¹, come mostrato nella Figura 1.
2. Escludere le metastasi utilizzando la risonanza magnetica (MRI) del cervello, del collo e dell'addome e localizzare l'area tumorale mediante tomografia a emissione di positroni-tomografia computerizzata (PET/CT)¹², come mostrato nella Figura 2A-C.
3. Eseguire il test degli enzimi cardiaci, l'elettrocardiogramma, l'ecografia cardiaca, la funzione polmonare e la funzione tiroidea per valutare la funzione cardiopolmonare e giudicare che non ci siano controindicazioni¹⁰.
4. Informare pienamente i pazienti e le loro famiglie dei rischi e delle complicanze legate alla radioterapia e firmare i consensi relativi alla radioterapia.
   NOTA: Tempo di inizio della radioterapia: per i pazienti con tumori di grandi dimensioni, metastasi estese dei linfonodi regionali e atelettasia concomitante, possono essere somministrati 2 cicli di chemioterapia per primi, non oltre il terzo ciclo di chemioterapia.

3. Radioterapia

1. Posizionamento: Mantenere il paziente supino, con la superficie corporea contrassegnata da linee di mappatura e le mani e i gomiti appoggiati sulla fronte. Immobilizzare il paziente utilizzando uno stampo termoplastico per garantire stabilità. Eseguire una scansione TC avanzata per fornire una chiara visualizzazione del tumore e dei vasi sanguigni circostanti, come mostrato nella Figura 3A.
   NOTA: I parametri avanzati della scansione TC sono i seguenti: (1) Dosaggio del mezzo di contrasto: 80 ml di Dianbitol. (2) Velocità di iniezione: 3 mL/s. (3) Tempo di scansione: la prima fase: 30-35 s, la seconda fase: 70-80 s, se necessario, può essere ritardata da 3 a 10 minuti. La scansione di simulazione TC ha compreso il livello della base cranica superiore, con il limite inferiore che si estendeva di 10 cm sotto il diaframma. Le sezioni di immagine, di 5 mm di spessore, vengono caricate nel sistema di pianificazione del trattamento Pinnacle.
2. Delineazione del bersaglio: delineare con precisione l'area della radioterapia per SCLC mediante il sistema a pinnacolo nel posizionamento delle immagini TC, come mostrato nella Figura 3B, C.
   1. Volume lordo tumorale primario (GTVp): delineare il GTV utilizzando una combinazione di impostazioni della finestra polmonare e mediastinica, aderendo ai criteri RTOG e facendo riferimento ai risultati di PET-CT, TC avanzata e broncoscopia.
      1. Escludere dalla delineazione le aree di atelettasia ed essudati privi di captazione di fluorodesossiglucosio (FDG). Non avvolgere bave lunghe e parti di trazione pleuriche. Includere macine con una lunghezza inferiore a 5 mm nell'area target.
   2. GTV del linfonodo metastatico (GTVnd): delineare i linfonodi metastatici mediastinici utilizzando la TC del torace e la PET/CT.
   3. Volume target clinico (CTV): comprende il CTV GTVp con un margine di 0,5 cm, incorporando il taglio anatomico e le aree di drenaggio linfatico cumulativamente coinvolte.
   4. Volume target di pianificazione (PTV): derivare dal CTV con un margine aggiuntivo di 0,5 cm e rifinitura anatomica.
      NOTA: Organi a rischio Delineazione e vincoli: Midollo spinale: Dose massima (Dmax) < 40 Gy. Polmone sinistro: volume che riceve 20 Gy (V20) < 20%. Polmone destro: V20 < 20%. Polmoni bilaterali: dose media (Dmean) < 13 Gy. Fegato: volume che riceve 30 Gy (V30) < 30%. Cuore: V30 < 30%, come mostrato nella Figura 3D-H.
3. Sviluppare la pianificazione della radioterapia nell'ambito del sistema computerizzato di pianificazione della terapia: utilizzare 6MV-X e la radioterapia a intensità modulata (IMRT) per valutare la dose target.
   NOTA: Il PTV coperto dalla linea di dosaggio della prescrizione aveva una buona conformabilità, una distribuzione uniforme della dose nell'area target, nessun punto freddo nell'area target e nessun punto caldo nell'organo a rischio. I limiti tissutali normali erano nell'intervallo normale, come mostrato nella Figura 3I, J.
4. Eseguire il piano di radioterapia⁵: eseguire la radioterapia utilizzando un acceleratore lineare e confrontare il test di tomografia computerizzata a fascio conico (CBCT) con la posizione TC di posizionamento (una volta alla settimana), doppio posizionamento, una volta al giorno, 5 volte alla settimana, come mostrato nella Figura 4A, B.
5. Eseguire una TAC secondaria con la dose che raggiunge i 30-40 GY per valutare l'effetto terapeutico. Ridurre l'area target, se necessario, fino a quando la dose raggiunge i 50-60 GY, come mostrato nella Figura 5A, B.
   NOTA: La risposta terapeutica è stata osservata durante il processo di trattamento e il trattamento sintomatico è stato somministrato in base alla situazione.

4. Metodo di valutazione e indice

1. Calcolare i dati relativi alla dose polmonare media, alla dose cardiaca media e al volume totale della dose secondo il metodo EDRIC con la seguente formula:
   EDRIC = 0,12 × MLD + 0,08 × MHD + × MBD
   Dove, B1% = 0,12, B2% = 0,08, B3% = 0,45 e B4% = 0,35 rappresentano la percentuale dei quattro principali organi contenenti sangue (polmone, cuore, grandi vasi sanguigni, piccoli vasi sanguigni/capillari) nel volume totale del sangue nel corpo; MLD, MHD e MBD sono la dose media polmonare, la dose media cardiaca e la dose media corporea, in cui MBD si riferisce alla dose di radiazioni per unità di volume del corpo. In questo studio, la MBD è la dose corporea media dal livello della cartilagine tiroidea al margine superiore della sesta vertebra toracica, che può essere ottenuta statisticamente attraverso il sistema di pianificazione del trattamento.
2. Osservare i cambiamenti nelle lesioni TC del torace e nei linfonodi mediastinici nei pazienti prima e 1 mese dopo la radioterapia. Valutare l'efficacia del trattamento in base ai criteri di valutazione della risposta nei tumori solidi (RECIST) e analizzare la relazione tra il valore EDRIC e l'efficacia del trattamento.
3. Contare il valore più basso di linfociti del sangue periferico prima e durante la radioterapia e analizzarne la correlazione con la dose di radiazioni dei linfociti circolanti e l'effetto terapeutico.

5. Metodi statistici

1. Esegui analisi statistiche utilizzando il test T a campione indipendente o il test del chi-quadrato per valutare le differenze tra gruppi di variabili continue e categoriali.
2. Utilizza il coefficiente di correlazione di Spearman per valutare le correlazioni delle variabili.
   NOTA: Tutte le analisi statistiche sono state condotte utilizzando SPSS e P < 0,05 è stato considerato statisticamente significativo.

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 stab...

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 sfavorevoli^13,14. 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 i...

Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Questo lavoro è stato sostenuto dal progetto di ricerca a livello universitario della Ningxia Medical University (XM2022017).