放射生物学课件
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乏氧细胞的再氧合
• 研究表明：直径<1mm的肿瘤是充分氧合的， 超过这个大小便会出现乏氧现象。
• 用大剂量单次照射肿瘤后，肿瘤内大多数 放射敏感的氧合好的细胞将被杀死，剩下 的那些活细胞是乏氧的。
• 照射后即刻的乏氧分数将会接近100%，然 后逐渐下降接近初始值，但再氧合后的最 终乏氧水平可以高于或低于照射前的值。
周期放射敏感性的不同是分次照射的基础。
细胞周期的再分布
(Redistribution within the cell cycle)
分次照射后细胞周期的再分布
• 照射后即刻所有细胞倾向于处在与照射前相同的 相点，一些细胞会失去它们再繁殖的完整性，而 保持再繁殖完整性的细胞在数量上倾向于S期的最 多。
谢谢
Thank you !!!
放射损伤的修复
(Repair of radiation damage)
2.放射损伤的修复
（1）亚致死损伤的修复(STD)
定义：某一既定单次照射剂量分成间隔一定 时间的两次所观察到的存活细胞增加的现象 。
放射损伤的修复
(Repair of radiation damage)
人体正常组织按照生物学特性及对电离辐射的 不同反应性，分成早反应组织和晚反应组织。
放射损伤的修复
(Repair of radiation damage)
图表分析：
• 可以看出，晚反应组织曲线弯 曲程度较大，在A点剂量(分次 剂量小)，射线对晚反应组织的 效应比早反应组织小。
• 当一次照射剂量较大时(B点)， 晚反应组织损伤比早反应组织 严重。
• 因此说随着分次照射剂量的增 加，晚反应组织靶细胞存活率 下降更剧烈。反之，随着分次 照射剂量减少，晚反应组织将 得到很大的保护。
临床放射生物学
分次照射中的生物因素4R
放射治疗中的分次照射
分次照射的治疗模式是以时间—剂量因 子对生物效应的影响和作用机制为基础的， 通过调整每次照射的时间间隔和照射剂量， 达到保护周围正常组织，并最大限度的杀 灭肿瘤组织，获得最佳治疗效果。
放射治疗中的分次照射
放射治疗从一开始基本就是一种分次 治疗的模式： • 1896年1月29日芝加哥报道开始为一位乳腺 癌病人进行了每天一次，共18次的治疗。 • 第一例单纯采用放射治疗治愈的肿瘤病人 是一位49岁的患鼻根部基底细胞癌的妇女。 治疗开始于1899年7月4日共照射了99次。 治疗30年后也没发现有残余病灶的证据， 说明完全治愈了。
慢性乏氧环境的细胞比氧和状态好的细胞对亚致死损 伤的修复能力差。
3）细胞增殖状态
未增殖的细胞几乎没有亚致死损伤的修复。
放射损伤的修复
(Repair of radiation damage)
(2)潜在致死性损伤的修复(PLD)
定义：指照射以后改变细胞的环境条件，因潜
在致死性损伤的修复或表达而影响既定剂量照射 后细胞存活比例的现象。
乏氧细胞的再氧化
(Re-oxygenation of hypoxia cel）
分次照射有利于乏氧细胞的再氧合
分次照射中，由于肿瘤体积缩小，血液供应改 善，使乏氧细胞变得接近血管，同时失去无限增 殖能力的细胞氧耗量降低，有利于出现肿瘤细胞 的再氧合，这对提高放射治疗增敏比有益。
临床上，可采用分次放疗的方法是实体 肿瘤的乏氧细胞不断氧合并逐步杀灭之。
• 分次放射治疗中，存在处于相对放射抗拒时相的 细胞向放射敏感时相移动的再分布现象。
临床上：ຫໍສະໝຸດ Baidu用分次照射后细胞周期再分布的现象
有助于提高放射线对肿瘤细胞的杀伤效果； 但如果未能进行有效的细胞周期内时相的再分布， 则可能成为放射抗拒的机制之一。
（四）乏氧细胞的再氧化
(Re-oxygenation of hypoxia cel）
放射治疗中的分次照射
• 自20世纪30年代以来，以临床实践经验为 基础建立起来的分次照射治疗方法(每周5 次，每次2Gy)已被认为是标准方法。
• 长期大量的临床实践表明，这种方法基本 上符合大多数情况下正常组织和肿瘤组织 对射线反应差异的客观规律，起到了保护 正常组织和保证一定肿瘤细胞群杀灭率的 作用。
• 照射或使用细胞毒性药物，可启动肿瘤内存活的克隆 源细胞，使之比照射或用药前分裂更快，能加速再群体化。
• 受照射组织的再群体化反应的启动时间在不同组织之 间是不同的，与放射治疗期间存活的克隆源细胞有关。
• 常规分次放疗期间，大部分早反应组织有一定程度的 快速再群体化，而晚反应组织由于其生物学特性（增殖慢） 一般认为不发生再群体化。
（一）放射损伤的修复
(Repair of radiation damage)
1.细胞的放射损伤 • 任何活体组织及细胞都会有其耐受剂
量，人体正常组织也不例外，当肿瘤致死 剂量超过了正常组织的耐受剂量时,治愈肿 瘤将会使正常组织出现不可接受的放射损 伤。 • 放射损伤的关键靶是DNA，造成DNA链的 断裂（SSB和DSB） • 放射损伤概括为亚致死性损伤·潜在致死性 损伤和致死性损伤
分次照射中的生物因素（4R）
• 放射损伤的修复(Repair of radiation
damage)
• 再群体化(Repopulation) • 细胞周期的再分布(Redistribution within
the cell cycle)
• 乏氧细胞的再氧化(Re-oxygenation of
hypoxia cel
（三）细胞周期的再分布
(Redistribution within the cell
cycle)
细胞的放射敏感性随它们在周期内所处时相 的不同而不同。
总的倾向： S期的细胞（特别是晚S期）是最耐受最抗拒的； G2和M期的细胞是最放射敏感的(可能的原因是， G2期在分裂前没有充足的时间修复放射损伤)。
放射损伤的修复
(Repair of radiation damage)
潜在致死性修复的特点：
• 发生在照射后4-6小时。 • 高LET照射后，基本没有PLD的修复。 • 分次照射剂量大小对PLD修复影响不大。 • G2期.M期和活跃的G1期没有PLD修复。 • 主要发生在非增殖细胞群中，增加对射线的耐受
• 早反应组织 特点是：组织细胞更新快，照射后损伤
表现快，一般照射后2-3周表现出来，少数增殖快的组织 照射后1-2天后就开始增殖。人体早反应组织有小肠、皮 肤、黏膜、生殖细胞等。而大多数肿瘤细胞由于多处于增 殖期，其对射线反应类似于早反应组织。
• 晚反应组织 特点是：细胞群体增殖很慢，增殖层的细
胞在数周甚至1年或更长的时间内不进行增殖更新。人体 内晚反应组织有脑组织、脊髓、肾、肺、肝等。
放射损伤的修复
(Repair of radiation damage)
结论：
（1）当分次照射时，与早反应组织相比，晚 反应组织可以得到较多的保护。但是在分次 照射剂量较大时，对晚反应组织相对较为 有害。
（2）为了获得最大的增强比，必须使晚反应 组织完成亚致死性损伤的修复（SLD）。 因此超分割分次间隔应在6h以上。
放射损伤的修复
(Repair of radiation damage)
• 早、晚反应对照射后的修复是有差异的。 了解早反应组织和晚反应组织的修复机制 对肿瘤的放射治疗具有重要的临床指导意 义。 早反应组织（包括肿瘤组织）的修复主 要是通过细胞的增殖、再群体化。增殖期 细胞对射线非常敏感，容易被杀死。而晚 反应组织几乎无再增殖能力，主要依赖亚 致死损伤的修复，亚致死损伤修复通过动 物试验证明：两次分割照射间期应大于6h， 以利于亚致死损伤的完全修复。
乏氧细胞
• 临床实验已经间接证明了人实体肿瘤内有 乏氧细胞的存在，并能影响放射效应。
• 实体瘤的生长需要不断的诱导血供，生成 的新血管是原始性的，不能满足生长中肿 瘤的需要，因此造成营养不良和供氧不足， 乏氧细胞就存在其中，它是仍具有活力的。
乏氧细胞的再氧化
(Re-oxygenation of hypoxia cel）
（3）除了慢性增殖的肿瘤外，用小剂量分割 照射较有利于治疗。
放射损伤的修复
(Repair of radiation damage)
影响亚致死性损伤修复的因素 （1）射线性质
低LET射线照射后细胞有亚致死性损伤和亚致死性损伤 的修复；高LET射线照射后细胞没有亚致死性损伤和亚致 死性损伤的修复。
（2）细胞的氧合状态
量，减少靶细胞晚期损伤。
（二）再群体化
(Repopulation)
概念：
指损伤之后，组织的干细胞及子代细胞 在机体调节机制的作用下，增殖，分化， 恢复组织原来形态的过程称再群体化。
再群体化
(Repopulation)
在群体化的特点：
• 再群体化效应可以被增殖层次细胞的缺失或非增殖性 功能细胞层的缺失所启动。
• 研究表明：直径<1mm的肿瘤是充分氧合的， 超过这个大小便会出现乏氧现象。
• 用大剂量单次照射肿瘤后，肿瘤内大多数 放射敏感的氧合好的细胞将被杀死，剩下 的那些活细胞是乏氧的。
• 照射后即刻的乏氧分数将会接近100%，然 后逐渐下降接近初始值，但再氧合后的最 终乏氧水平可以高于或低于照射前的值。
周期放射敏感性的不同是分次照射的基础。
细胞周期的再分布
(Redistribution within the cell cycle)
分次照射后细胞周期的再分布
• 照射后即刻所有细胞倾向于处在与照射前相同的 相点，一些细胞会失去它们再繁殖的完整性，而 保持再繁殖完整性的细胞在数量上倾向于S期的最 多。
谢谢
Thank you !!!
放射损伤的修复
(Repair of radiation damage)
2.放射损伤的修复
（1）亚致死损伤的修复(STD)
定义：某一既定单次照射剂量分成间隔一定 时间的两次所观察到的存活细胞增加的现象 。
放射损伤的修复
(Repair of radiation damage)
人体正常组织按照生物学特性及对电离辐射的 不同反应性，分成早反应组织和晚反应组织。
放射损伤的修复
(Repair of radiation damage)
图表分析：
• 可以看出，晚反应组织曲线弯 曲程度较大，在A点剂量(分次 剂量小)，射线对晚反应组织的 效应比早反应组织小。
• 当一次照射剂量较大时(B点)， 晚反应组织损伤比早反应组织 严重。
• 因此说随着分次照射剂量的增 加，晚反应组织靶细胞存活率 下降更剧烈。反之，随着分次 照射剂量减少，晚反应组织将 得到很大的保护。
临床放射生物学
分次照射中的生物因素4R
放射治疗中的分次照射
分次照射的治疗模式是以时间—剂量因 子对生物效应的影响和作用机制为基础的， 通过调整每次照射的时间间隔和照射剂量， 达到保护周围正常组织，并最大限度的杀 灭肿瘤组织，获得最佳治疗效果。
放射治疗中的分次照射
放射治疗从一开始基本就是一种分次 治疗的模式： • 1896年1月29日芝加哥报道开始为一位乳腺 癌病人进行了每天一次，共18次的治疗。 • 第一例单纯采用放射治疗治愈的肿瘤病人 是一位49岁的患鼻根部基底细胞癌的妇女。 治疗开始于1899年7月4日共照射了99次。 治疗30年后也没发现有残余病灶的证据， 说明完全治愈了。
慢性乏氧环境的细胞比氧和状态好的细胞对亚致死损 伤的修复能力差。
3）细胞增殖状态
未增殖的细胞几乎没有亚致死损伤的修复。
放射损伤的修复
(Repair of radiation damage)
(2)潜在致死性损伤的修复(PLD)
定义：指照射以后改变细胞的环境条件，因潜
在致死性损伤的修复或表达而影响既定剂量照射 后细胞存活比例的现象。
乏氧细胞的再氧化
(Re-oxygenation of hypoxia cel）
分次照射有利于乏氧细胞的再氧合
分次照射中，由于肿瘤体积缩小，血液供应改 善，使乏氧细胞变得接近血管，同时失去无限增 殖能力的细胞氧耗量降低，有利于出现肿瘤细胞 的再氧合，这对提高放射治疗增敏比有益。
临床上，可采用分次放疗的方法是实体 肿瘤的乏氧细胞不断氧合并逐步杀灭之。
• 分次放射治疗中，存在处于相对放射抗拒时相的 细胞向放射敏感时相移动的再分布现象。
临床上：ຫໍສະໝຸດ Baidu用分次照射后细胞周期再分布的现象
有助于提高放射线对肿瘤细胞的杀伤效果； 但如果未能进行有效的细胞周期内时相的再分布， 则可能成为放射抗拒的机制之一。
（四）乏氧细胞的再氧化
(Re-oxygenation of hypoxia cel）
放射治疗中的分次照射
• 自20世纪30年代以来，以临床实践经验为 基础建立起来的分次照射治疗方法(每周5 次，每次2Gy)已被认为是标准方法。
• 长期大量的临床实践表明，这种方法基本 上符合大多数情况下正常组织和肿瘤组织 对射线反应差异的客观规律，起到了保护 正常组织和保证一定肿瘤细胞群杀灭率的 作用。
• 照射或使用细胞毒性药物，可启动肿瘤内存活的克隆 源细胞，使之比照射或用药前分裂更快，能加速再群体化。
• 受照射组织的再群体化反应的启动时间在不同组织之 间是不同的，与放射治疗期间存活的克隆源细胞有关。
• 常规分次放疗期间，大部分早反应组织有一定程度的 快速再群体化，而晚反应组织由于其生物学特性（增殖慢） 一般认为不发生再群体化。
（一）放射损伤的修复
(Repair of radiation damage)
1.细胞的放射损伤 • 任何活体组织及细胞都会有其耐受剂
量，人体正常组织也不例外，当肿瘤致死 剂量超过了正常组织的耐受剂量时,治愈肿 瘤将会使正常组织出现不可接受的放射损 伤。 • 放射损伤的关键靶是DNA，造成DNA链的 断裂（SSB和DSB） • 放射损伤概括为亚致死性损伤·潜在致死性 损伤和致死性损伤
分次照射中的生物因素（4R）
• 放射损伤的修复(Repair of radiation
damage)
• 再群体化(Repopulation) • 细胞周期的再分布(Redistribution within
the cell cycle)
• 乏氧细胞的再氧化(Re-oxygenation of
hypoxia cel
（三）细胞周期的再分布
(Redistribution within the cell
cycle)
细胞的放射敏感性随它们在周期内所处时相 的不同而不同。
总的倾向： S期的细胞（特别是晚S期）是最耐受最抗拒的； G2和M期的细胞是最放射敏感的(可能的原因是， G2期在分裂前没有充足的时间修复放射损伤)。
放射损伤的修复
(Repair of radiation damage)
潜在致死性修复的特点：
• 发生在照射后4-6小时。 • 高LET照射后，基本没有PLD的修复。 • 分次照射剂量大小对PLD修复影响不大。 • G2期.M期和活跃的G1期没有PLD修复。 • 主要发生在非增殖细胞群中，增加对射线的耐受
• 早反应组织 特点是：组织细胞更新快，照射后损伤
表现快，一般照射后2-3周表现出来，少数增殖快的组织 照射后1-2天后就开始增殖。人体早反应组织有小肠、皮 肤、黏膜、生殖细胞等。而大多数肿瘤细胞由于多处于增 殖期，其对射线反应类似于早反应组织。
• 晚反应组织 特点是：细胞群体增殖很慢，增殖层的细
胞在数周甚至1年或更长的时间内不进行增殖更新。人体 内晚反应组织有脑组织、脊髓、肾、肺、肝等。
放射损伤的修复
(Repair of radiation damage)
结论：
（1）当分次照射时，与早反应组织相比，晚 反应组织可以得到较多的保护。但是在分次 照射剂量较大时，对晚反应组织相对较为 有害。
（2）为了获得最大的增强比，必须使晚反应 组织完成亚致死性损伤的修复（SLD）。 因此超分割分次间隔应在6h以上。
放射损伤的修复
(Repair of radiation damage)
• 早、晚反应对照射后的修复是有差异的。 了解早反应组织和晚反应组织的修复机制 对肿瘤的放射治疗具有重要的临床指导意 义。 早反应组织（包括肿瘤组织）的修复主 要是通过细胞的增殖、再群体化。增殖期 细胞对射线非常敏感，容易被杀死。而晚 反应组织几乎无再增殖能力，主要依赖亚 致死损伤的修复，亚致死损伤修复通过动 物试验证明：两次分割照射间期应大于6h， 以利于亚致死损伤的完全修复。
乏氧细胞
• 临床实验已经间接证明了人实体肿瘤内有 乏氧细胞的存在，并能影响放射效应。
• 实体瘤的生长需要不断的诱导血供，生成 的新血管是原始性的，不能满足生长中肿 瘤的需要，因此造成营养不良和供氧不足， 乏氧细胞就存在其中，它是仍具有活力的。
乏氧细胞的再氧化
(Re-oxygenation of hypoxia cel）
（3）除了慢性增殖的肿瘤外，用小剂量分割 照射较有利于治疗。
放射损伤的修复
(Repair of radiation damage)
影响亚致死性损伤修复的因素 （1）射线性质
低LET射线照射后细胞有亚致死性损伤和亚致死性损伤 的修复；高LET射线照射后细胞没有亚致死性损伤和亚致 死性损伤的修复。
（2）细胞的氧合状态
量，减少靶细胞晚期损伤。
（二）再群体化
(Repopulation)
概念：
指损伤之后，组织的干细胞及子代细胞 在机体调节机制的作用下，增殖，分化， 恢复组织原来形态的过程称再群体化。
再群体化
(Repopulation)
在群体化的特点：
• 再群体化效应可以被增殖层次细胞的缺失或非增殖性 功能细胞层的缺失所启动。