放射生物学基础
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
肿瘤患者的疾病进程依赖于肿瘤的生长速 度和治疗的有效性。
第三章 辐射对肿瘤组织的作用
第二节、从实验肿瘤的放射生物学研究中得到的一些 结论 ①肿瘤体积效应, 大肿瘤比小肿瘤难治愈。大肿瘤 内克隆源细胞数多。大肿瘤中的克隆源细胞对治疗 的敏感性更小。 ②再群体化的加速, 在照射后存活下来的克隆源性 细胞可能使肿瘤很快再群体化。肿瘤体积不能很好 地反映克隆源性细胞的杀灭情况。 ③瘤床效应 ④乏氧和再氧合
第三章 辐射对肿瘤组织的作用
（2）肿瘤的指数性生长和非指数性生长 指数性生长：肿瘤体积在相等的时间间隔
内以一个恒定的比例增加。 V=exp(0.693·T/Td) 0.693是Ln2，T是时间。
肿瘤体积的对数随时间呈线性生长，这是 最简单的生长模式，理论上必需满足：所有 细胞均在增殖，并且没有细胞丢失，也就是 说肿瘤倍增时间等于细胞周期时间。实际上 肿瘤生长的倍增时间要长于细胞周期时间， 因为存在细胞丢失和去周期化，肿瘤生长是 非指数性的。
第三章 辐射对肿瘤组织的作用
二、 肿瘤的生长速度
①肿瘤体积倍增时间（tumor volume doubling time ,Td）是描述肿瘤 生长速度的重要参数，由三个主要决定因素所决定：细胞周期时 间（the cell cycle time ,Tc）；生长比例（the growth fraction ,GF）； 细胞丢失率（the rate of cell loss）。如果细胞周期时间短、生长比 例高、细胞丢失少，则肿瘤增长速度块。
第三章 辐射对肿瘤组织的作用
以上是肿瘤实质细胞，其它参与形成肿瘤包块 的主要是间质，包括纤维细胞、血细胞、血管组织 等，有时肿瘤间质比肿瘤实质成分还多。临床上实 质成分多质软，间质成分多质硬。
肿瘤细胞从一个层次向另一个层次转化是持续 发生的，在一些治疗的进行期间或之后出现细胞从 Q层向P层次移动，称作再补充（recruitment）。从P 到Q的转化也同时存在；另有一些细胞因营养不良 而不能继续分裂；有些细胞由于自然分化进程不能 够进入分化层次；细胞丢失：活性的转移、死亡细 胞吸收。
第二章 电离辐射的细胞效应
第二章 电离辐射的细胞效应
（2） 细胞周期时相与放射敏感性 离体培养分裂细胞的同步化，通过细胞培
养技术和药物进行干预，在一定时间内使离 体培养细胞群体中的所有细胞处于细胞周期 的同一时相内。细胞周期同步化后在不同时 间进行照射，就可得到不同时相细胞的剂量 效应。细胞周期中不同时相细胞的放射敏感 性不同。
第四章 正常组织及器官的放射效应
相对于肿瘤组织而言，正常组织细胞的增殖是 有规律的，细胞的增殖是受控制的。成人组织正常 状态下细胞繁殖和细胞丢失是平衡的，更新快的细 胞（肠粘膜上皮细胞）被称为转化组织或结构等级 制约组织，细胞丢失因子是1；而有丝分裂后组织 （神经细胞），细胞丢失因子是0。
第二章 电离辐射的细胞效应
第四节、细胞周期时相与放射敏感性
（1） 细胞周期：两次有效的有丝分裂之间 的时间，称为有丝分裂周期时间（mitotic-cycle time），通常叫做细胞周期时间。细胞周期时 间＝分裂期（M期）＋间期；间期又包括DNA 合成前期（G1期）、DNA合成期（S期）、 DNA合成后期（G2期）。普通光学显微镜只能 观测到M期，其它时相无法区分。
第三章 辐射对肿瘤组织的作用
表3-3-1 人肿瘤的典型动力学参数 细胞周期时间（～2天） 潜在倍增时间（～5天） 生长比例（～40％） 体积倍增时间（～60天） 细胞丢失（～90%）
第三章 辐射对肿瘤组织的作用
（3）人体肿瘤的生长速度 原发灶、转移造、不同类肿瘤，不同病
例类型肿瘤，不同宿主以及生长在同一宿 主的不同部位，人体肿瘤体积倍增时间均 不相同，时间范围非常宽。
第二章 电离辐射的细胞效应
①有丝分裂期细胞或接近有丝分裂期的细胞 最敏感。
② 晚S期细胞有较大抗拒性。 ③ G1早期细胞相对辐射抗拒，其后逐渐敏感，
G1期末相对更敏感。 ④ G2期细胞较敏感，其敏感性与M期的细胞
相似。 ⑤ G0期细胞辐射抗拒。
第二章 电离辐射的细胞效应
第二章 电离辐射的细胞效应
（3）细胞周期时相效应在放射治疗中的意义： ① 对非同步化细胞进行单次放射线照射，不同 时相细胞放射敏感性不同。 ② 敏感细胞被杀灭，一次照射后总效应是细胞 群体的同步化。 ③ 留下来的细胞处于对射线相对耐受的时相， 分次照射之间，细胞通过周期进入更敏感的时 相（再分布），增加了分次放疗方案中以后照 射的放射敏感性。
第三章 辐射对肿瘤组织的作用
第一节、 肿瘤的增殖动力学 一、肿瘤的细胞动力学层次 ① 活跃分裂的细胞。是所有新生细胞来源。称为P
细胞或增殖细胞。生长比例（growth fraction ,GF）：该层次细胞在整个肿瘤细胞群中 所占的比例。 ② 静止的G0期细胞，G0期细胞通常称为Q细胞或静 止细胞。G0期细胞可再进入细胞周期，有些G0 期细胞是克隆源性的，危险，治疗中需杀灭它。 ③分化的终末细胞，不再具有分裂的能力，对病人 无严重威胁，但可构成一定的体积，产生占位或 压迫。 ④已死亡及正在死亡的细胞。特征：肿瘤坏死。
② 潜在倍增时间（potential doubling time ,T pot），用来描述肿瘤 生长速度的理论参数，定义：假设在没有细胞丢失 的情况下，肿 瘤细胞群体增加一倍所需要的时间。这取决于细胞周期时间和生 长比例。
潜在倍增时间可以通过测定胸腺嘧啶标记数（LI）或S期比例（SPhase fraction）获得：T pot＝λ×Ts/LI ③ 细胞丢失因子（cell loss factor），肿瘤细胞的丢失可以通过计算 细胞丢失因子来表达。细胞 电离辐射的细胞效应
1953年Howard和Pelc使用放射自显影技术， 用含有3H的TdR培养细胞，细胞中掺入放射 性胸腺嘧啶，洗去多余的3H-TdR，进行固定、 染色和观察，第一次揭示出了细胞周期各个 时相。利用流式细胞光度术测定细胞DNA含 量，并测算细胞周期时相，细胞固定、荧光 染色、以特定波长激光激发、细胞发出荧 光，，期强度与DNA含量成正比，然后分析 数据。可检测细胞周期：第一蜂：G1期，第2 蜂：S期，第3蜂：G2+M期。
第三章 辐射对肿瘤组织的作用
第二节、从实验肿瘤的放射生物学研究中得到的一些 结论 ①肿瘤体积效应, 大肿瘤比小肿瘤难治愈。大肿瘤 内克隆源细胞数多。大肿瘤中的克隆源细胞对治疗 的敏感性更小。 ②再群体化的加速, 在照射后存活下来的克隆源性 细胞可能使肿瘤很快再群体化。肿瘤体积不能很好 地反映克隆源性细胞的杀灭情况。 ③瘤床效应 ④乏氧和再氧合
第三章 辐射对肿瘤组织的作用
（2）肿瘤的指数性生长和非指数性生长 指数性生长：肿瘤体积在相等的时间间隔
内以一个恒定的比例增加。 V=exp(0.693·T/Td) 0.693是Ln2，T是时间。
肿瘤体积的对数随时间呈线性生长，这是 最简单的生长模式，理论上必需满足：所有 细胞均在增殖，并且没有细胞丢失，也就是 说肿瘤倍增时间等于细胞周期时间。实际上 肿瘤生长的倍增时间要长于细胞周期时间， 因为存在细胞丢失和去周期化，肿瘤生长是 非指数性的。
第三章 辐射对肿瘤组织的作用
二、 肿瘤的生长速度
①肿瘤体积倍增时间（tumor volume doubling time ,Td）是描述肿瘤 生长速度的重要参数，由三个主要决定因素所决定：细胞周期时 间（the cell cycle time ,Tc）；生长比例（the growth fraction ,GF）； 细胞丢失率（the rate of cell loss）。如果细胞周期时间短、生长比 例高、细胞丢失少，则肿瘤增长速度块。
第三章 辐射对肿瘤组织的作用
以上是肿瘤实质细胞，其它参与形成肿瘤包块 的主要是间质，包括纤维细胞、血细胞、血管组织 等，有时肿瘤间质比肿瘤实质成分还多。临床上实 质成分多质软，间质成分多质硬。
肿瘤细胞从一个层次向另一个层次转化是持续 发生的，在一些治疗的进行期间或之后出现细胞从 Q层向P层次移动，称作再补充（recruitment）。从P 到Q的转化也同时存在；另有一些细胞因营养不良 而不能继续分裂；有些细胞由于自然分化进程不能 够进入分化层次；细胞丢失：活性的转移、死亡细 胞吸收。
第二章 电离辐射的细胞效应
第二章 电离辐射的细胞效应
（2） 细胞周期时相与放射敏感性 离体培养分裂细胞的同步化，通过细胞培
养技术和药物进行干预，在一定时间内使离 体培养细胞群体中的所有细胞处于细胞周期 的同一时相内。细胞周期同步化后在不同时 间进行照射，就可得到不同时相细胞的剂量 效应。细胞周期中不同时相细胞的放射敏感 性不同。
第四章 正常组织及器官的放射效应
相对于肿瘤组织而言，正常组织细胞的增殖是 有规律的，细胞的增殖是受控制的。成人组织正常 状态下细胞繁殖和细胞丢失是平衡的，更新快的细 胞（肠粘膜上皮细胞）被称为转化组织或结构等级 制约组织，细胞丢失因子是1；而有丝分裂后组织 （神经细胞），细胞丢失因子是0。
第二章 电离辐射的细胞效应
第四节、细胞周期时相与放射敏感性
（1） 细胞周期：两次有效的有丝分裂之间 的时间，称为有丝分裂周期时间（mitotic-cycle time），通常叫做细胞周期时间。细胞周期时 间＝分裂期（M期）＋间期；间期又包括DNA 合成前期（G1期）、DNA合成期（S期）、 DNA合成后期（G2期）。普通光学显微镜只能 观测到M期，其它时相无法区分。
第三章 辐射对肿瘤组织的作用
表3-3-1 人肿瘤的典型动力学参数 细胞周期时间（～2天） 潜在倍增时间（～5天） 生长比例（～40％） 体积倍增时间（～60天） 细胞丢失（～90%）
第三章 辐射对肿瘤组织的作用
（3）人体肿瘤的生长速度 原发灶、转移造、不同类肿瘤，不同病
例类型肿瘤，不同宿主以及生长在同一宿 主的不同部位，人体肿瘤体积倍增时间均 不相同，时间范围非常宽。
第二章 电离辐射的细胞效应
①有丝分裂期细胞或接近有丝分裂期的细胞 最敏感。
② 晚S期细胞有较大抗拒性。 ③ G1早期细胞相对辐射抗拒，其后逐渐敏感，
G1期末相对更敏感。 ④ G2期细胞较敏感，其敏感性与M期的细胞
相似。 ⑤ G0期细胞辐射抗拒。
第二章 电离辐射的细胞效应
第二章 电离辐射的细胞效应
（3）细胞周期时相效应在放射治疗中的意义： ① 对非同步化细胞进行单次放射线照射，不同 时相细胞放射敏感性不同。 ② 敏感细胞被杀灭，一次照射后总效应是细胞 群体的同步化。 ③ 留下来的细胞处于对射线相对耐受的时相， 分次照射之间，细胞通过周期进入更敏感的时 相（再分布），增加了分次放疗方案中以后照 射的放射敏感性。
第三章 辐射对肿瘤组织的作用
第一节、 肿瘤的增殖动力学 一、肿瘤的细胞动力学层次 ① 活跃分裂的细胞。是所有新生细胞来源。称为P
细胞或增殖细胞。生长比例（growth fraction ,GF）：该层次细胞在整个肿瘤细胞群中 所占的比例。 ② 静止的G0期细胞，G0期细胞通常称为Q细胞或静 止细胞。G0期细胞可再进入细胞周期，有些G0 期细胞是克隆源性的，危险，治疗中需杀灭它。 ③分化的终末细胞，不再具有分裂的能力，对病人 无严重威胁，但可构成一定的体积，产生占位或 压迫。 ④已死亡及正在死亡的细胞。特征：肿瘤坏死。
② 潜在倍增时间（potential doubling time ,T pot），用来描述肿瘤 生长速度的理论参数，定义：假设在没有细胞丢失 的情况下，肿 瘤细胞群体增加一倍所需要的时间。这取决于细胞周期时间和生 长比例。
潜在倍增时间可以通过测定胸腺嘧啶标记数（LI）或S期比例（SPhase fraction）获得：T pot＝λ×Ts/LI ③ 细胞丢失因子（cell loss factor），肿瘤细胞的丢失可以通过计算 细胞丢失因子来表达。细胞 电离辐射的细胞效应
1953年Howard和Pelc使用放射自显影技术， 用含有3H的TdR培养细胞，细胞中掺入放射 性胸腺嘧啶，洗去多余的3H-TdR，进行固定、 染色和观察，第一次揭示出了细胞周期各个 时相。利用流式细胞光度术测定细胞DNA含 量，并测算细胞周期时相，细胞固定、荧光 染色、以特定波长激光激发、细胞发出荧 光，，期强度与DNA含量成正比，然后分析 数据。可检测细胞周期：第一蜂：G1期，第2 蜂：S期，第3蜂：G2+M期。