李英 临床放射生物学基础.ppt

放射生物学 主要研究放射线对生物体的作用，观察不同质的放射线照射后的各种生物效应以及不同内、外因素对生物效应的影响。 临床放射生物学 研究和探讨人类肿瘤及正常组织在放射治疗中的生物学问题。根据临床放射生物学理论阐述放射治疗原理，探讨影响肿瘤和正常组织对放射线反应性的生物学因素，寻找减少放射治疗副反应的办法和措施。 目标：从应用基础研究角度为临床放射治疗医师设计和改进治疗方案提供思路和研究依据。 概念 为放射治疗提供理论基础，确认放射线对肿瘤和正常组织的作用机制及其受照射后的生物体构成反应的过程。 DNA损伤及修复； 肿瘤乏氧细胞； 肿瘤细胞再氧合； 肿瘤干细胞再群体化等 治疗策略的实证研究 放射生物学的作用是为治疗方法的改变提供生物学方面的定量性资料。 加速治疗； 超分割治疗； 大分割治疗； 乏氧细胞增敏剂； IMRT； 高LET放射治疗等 个体化放射治疗方案的研究和设计 tailored therapy “个体肿瘤放射敏感性预测” 其意义在于制定个体化放疗方案提供基础。 放射敏感的肿瘤可降低分次剂量同时化疗； 放射抗拒的肿瘤可加大分次剂量和应用放射增敏剂使患者受益。 目前尚不能完全准确、可靠地预测个体肿瘤的治疗反应性，预测放射敏感性是放射治疗的“holy grail”. 电离辐射的直接作用和间接作用 直接作用（direct action of radiation） 是任何射线(X线、带电或不带电粒子）在被生物物质吸收时，直接和细胞关键的靶起作用，靶的原子被电离或激发，从而启动一系列的事件导致生物改变。高LET射线主要是直接作用。 间接作用（indirect action of radiation） 射线在细胞内和另一个原子或分子相互作用产生自由基，它们可以扩散一定距离达到一个关键的靶并造成损伤，称之为间接作用。即射线先作用于关键靶的周围结构，其分解产物再作用于关键靶。 辐射诱导的DNA损伤及修复 DNA的链断裂 单链断裂： 离体DNA受照射后约90%为单链断裂；活体DNA受照射后比例更高。单链断裂后可以按照DNA的碱基配对原则修复（如此时发生错误修复，可产生突变）。 双链断裂： 离体DNA受照射后约10%为双链断裂；活体DNA受照射后比例更低。双链断裂后，由于模板的消失，一般不能修复。 注意断裂部位：如断裂部分彼此分开（间隔一段距离），可以修复； 断裂在对侧互补碱基位置或仅隔几个碱基，发生真正双链断裂，及染色体折成两段，导致细胞死亡/突变致癌。 双链断裂修复：同源和非同源重组 放射生物学对细胞死亡的定义与病理学上的定义有较大不同，它更注重细胞的机能，而不是纯粹的形态学的改变。 对于已分化的不再增殖的细胞（神经细胞、肌肉细胞或各种分泌细胞），只要丧失其特殊机能便可认为死亡。 对于增殖细胞（造血干细胞、肿瘤细胞或离体培养细胞） 放射生物学规定：鉴定细胞存活的唯一标准是细胞是不是 保留无限增殖的能力。 增殖性死亡：细胞受照射后，形态完整无损，具有生理功 能，有能力制造蛋白质或合成DNA，甚至于还能通过一次或几次有丝分裂；但它已失去了无限分裂和产生子代的能力。(放疗结束后肿瘤继续缩小；临床治愈：带瘤生存) 细胞死亡的机制： 染色体DNA是关键靶 调亡：照射启动了细胞内的某种基因机制，从而发生一系 列程序性改变，最终导致细胞死亡。多 发生在间期细胞及成熟分化的细胞。它是高度细胞类型依赖性的。唾液腺分泌细胞：照射几次即出现口干；神经细胞，淋巴细胞等。 在一定意义上说，只需使肿瘤细胞产生增殖性死亡，即肿瘤细胞不再无限分裂增殖，就能达到根治肿瘤的目的。 细胞死亡和再增殖完整性丢失（loss of reproductive integrity of tumor cells）存在根本意义上的不同。放射可治愈性最主要依据是后者。 细胞周期时相及放射敏感性 1）细胞增殖周期 从细胞周期的某一点到子细胞周期同一点的时间，称为细胞周期时间。 ① G1期：DNA合成前期，有RNA迅速合成并指导大量蛋白质合成和其它分子合成，准备合成DNA。 ② S期 ：DNA合成期，此期间DNA量增加一倍。 ③ G2期：DNA合成后期，为分裂做准备。 ④ M期：有丝分裂期，两个子细胞形成。 ⑤ G0期：一些细胞处于真正休止状态，不参加周期活动，当需要时，进入细胞周期，成为G1期细胞。 2）细胞周期内的放射敏感性 不同时相放射敏感性不同。处于M期的细胞受照射很