Fractionated ionising radiation affects cellular functions, and gene expression associated to subpopulation of F11 dorsal root ganglia neurons without inducing oxidative stress

癌症治疗通常依赖强大的能量束来摧毁恶性细胞，这种做法被称为放射治疗。虽然这种方法在阻止肿瘤生长方面非常有效，但它可能会给幸存者留下一个挥之不去的阴影：在癌症本身被治愈后仍然持续存在的慢性疼痛。为了理解为什么会发生这种情况，科学家们将目光转向了人体的感觉网络，特别是背根神经节（dorsal root ganglia）。这些是位于脊髓外侧的小型神经细胞簇，充当中继站，将来自皮肤和肌肉的关于触觉、温度和疼痛的信号传递给大脑。当这些神经受损或发生改变时，大脑可能会接收到错误或强化的信号，从而导致在没有任何当前损伤的情况下产生痛感。了解医疗手段如何影响这些特定的神经细胞，对于寻找预防这种长期痛苦的方法至关重要。

研究人员着手调查辐射暴露究竟是如何改变这些感觉神经元的行为的。他们使用了被称为 F11 的大鼠神经细胞实验室模型，以模拟人体接受标准疗程放射治疗时发生的情况。研究人员并未进行单次能量冲击，而是让细胞连续四天接受电离 X 射线的照射，每天剂量为 5 Gy，总剂量达到 20 Gy。这种方法模拟了患者在临床上接受的分次治疗方案，即为了保护健康组织而将总剂量分成较小的部分。在第五天，即最后一次照射一天后，科学家们检查了细胞以观察发生了哪些变化。他们检查了细胞衰老的迹象（即细胞衰老，senescence），寻找了氧化应激的证据（氧化应激是一种由不稳定分子引起的细胞损伤类型），并测量了细胞如何利用能量以及如何管理其线粒体（即每个细胞内部微小的发电厂）。他们还评估了与 DRG 神经纤维亚群相关的基因表达情况。

调查揭示了这些神经细胞对辐射反应的清晰图景。细胞显示出衰老程度的增加，这意味着它们进入了一种停止分裂但仍保持存活且活跃的状态。细胞内的线粒体拷贝数量也上升了，且携带能量的分子平衡发生了偏移，表明细胞管理其内部燃料的方式发生了变化。然而，与预期相反，在最后一次剂量照射 24 小时后，辐射并未触发细胞内的氧化应激，也没有改变细胞消耗氧气的速率。这一发现具有重要意义，因为它表明，与放射治疗相关的疼痛可能并非源于自由基造成的即时、混乱的损伤，而是源于神经细胞功能和衰老方式中更为微妙、长期的转变。

或许最重要的一点是，研究发现辐射改变了这些神经细胞内的遗传指令。具体而言，电离辐射改变了与机械感受器纤维相关的基因表达。这些是负责感知机械压力和触觉的特定神经纤维，它们也被已知在身体受伤时起到放大疼痛信号的作用。辐射改变了这些特定基因的活性，这一事实表明治疗与慢性疼痛的发展之间存在直接联系。这些细胞并非仅仅是死亡或发生了普遍性的损伤；相反，它们经历了一种特定的重编程，这可能使它们对疼痛信号更加敏感。这一发现指向了一种机制，即治疗过程本身悄然地重构了感觉神经，这可能解释了为什么一些癌症幸存者在治疗结束后仍会经历持久的疼痛。