临床放射生物学.进修研究生).ppt

临床放射生物学 广西医科大学附属肿瘤医学院放疗科 黄江琼 放射肿瘤学的内容 放射生物学对放射治疗的影响 1.阐明肿瘤和正常组织辐射损伤的机制、过程 2.有助于放疗的新的治疗方法的建立 3.为前瞻性临床试验提供备选治疗方案 细胞生物学基本概念 在所有生物体中，能独立存在的最小单位是细胞。 细胞的结构：细胞核和胞浆。 胞浆与放射生物效应的关系较小， 细胞核是产生辐射效应的主要部位。 细胞核的主要成分是DNA DNA是辐射引起细胞死亡及损伤的主要靶区 直接作用 Direct action 直接作用— 射线被生物物质吸收时,直接和细胞关键的靶起作用，靶原子被电离或激发启动一系列生物事件导致生物改变。破坏肌体的核酸、蛋白质和酶等具有生命功能的物质。 本质：射线直接造成生物大分子损伤效应 间接作用 Indirect action 电离辐射作用于一个原子和分子的同时又直接作用于水，使水分子产生一系列原发辐射分解产物，然后通过这些辐射分解产物再作用于生物大分子，引起后者的物理和化学变化 本质：通过水电离。 间接作用 Indirect action 常见 水占生物体重的70％左右，细胞80%是水 每个 DNA分子，含 1.2X107 个水分子 水分子受电离辐射作用时，发生电离和激发作用。 使水分子产生羟自由基(·OH)和氢自由基（H·）。 自由基 发射损伤 放射线对生物体的作用 一、放射线对生物体的作用方式 (一)三阶段作用过程： 任何生物体经照射后均产生一系列的变化过程，这些变化的时间过程有很大差异，以时间过程分可分为三个时相：  高速运转的电子以10-18S的速度通过DNA分子及以10-14S的速度穿过哺乳动物细胞，因而产生了一系列的电离和激发的过程。 其次是化学过程 即受到损伤的原子和分子 细胞中其他的结构起快速的化学反应 形成自由基，并参予一系列的反应最后导致电子负荷平衡的重建， 自由基反应一般在照射后千分之一秒内完成。 最后是生物阶段 大量的占多数的损伤如DNA内的损伤都可以成功的修复 仅有较少的损伤不能修复，这些未能修复的损伤最后导致细胞死亡。 电离辐射生物效应的时标:(The time-scale of effects in radiation biology) 物理过程（10-15秒内结束）。 化学过程（DNA残基的存在时间10-3 到10-5）秒）。 生物学过程（细胞死亡需数天到数月，辐射致癌作用需数年，可遗传的损伤需经数代才能观察到  放射线对DNA的损伤：辐射所致DNA损伤主要是DNA链的断裂。其有两种类型的链断裂：单链断裂和双链断裂。 实验发现细胞死亡的发生和射线所致的SSB数量没有相关性，但和产生的DSB数量有较好的相关性。 可见DSB是辐射致死细胞的 关键损伤。 细胞死亡：两种形式存在 增殖性细胞死亡 间期性细胞死亡 增殖性细胞死亡 是指细胞受照射后一段时间内，仍继续保持形态的完整，甚至还保持代谢的功能，直至几个细胞周期以后才死亡。 这是最常见的细胞死亡形式。 间期性细胞死亡 细胞死亡与细胞周期无关 死亡一般发生在照射后几小时内 以细胞凋亡的形式出现。 最典型的间期死亡是淋巴瘤细胞的死亡。 在刚放疗结束的病理切片中，发现有形态完整的肿瘤细胞有意义吗？ 一、细胞存活的概念和存活曲线的绘制 (一)细胞存活的概念 对于有增殖能力的细胞，如造血细胞、离体培养细胞、肿瘤细胞等，凡是保留其增殖能力，能无限产生子代的细胞，称之为存活细胞。 相反，细胞在照射后已失去无限增殖能力，即便其形态仍保持完整，有能力制造蛋白质，有能力合成DNA，甚至还能再经过一次或两次有丝分裂，产生一些子细胞，但最终不能继续传代者称为已“死亡”细胞。 肿瘤的放射生物学 肿瘤内细胞的分类： 增殖细胞 Proliferating cell, P 静止细胞 Quiescent cell, Q G0期细胞,临床上肿瘤复发的根源 无增殖能力的衰老细胞 死亡细胞 破碎细胞 (一)人体肿瘤的生长动力学 Collins 1956年首次测定人体肿瘤生长速度 肿瘤倍增时间（doubling time, TD）在病人与病人间差异很大 人体肿瘤TD ：4天～１年以上，中位数三个月 对比之下，在同一病人身上的所有转移灶却有类似生长速度。 基本概念 2）肿瘤的生长速度 对肿瘤生长速度的描述包括如下参数： 肿瘤的体积倍增时间 （tumor volume doubling time,Td ) 由3个主要因素决定： 细胞周期时间（the ce