正常组织放射损伤

正常组织的反应模式
基本概念
给含有相同放射敏感性干细胞的组织以相 同剂量的照射， 同剂量的照射，损伤的表达和修复时间却 不相同， 不相同，这是由子代细胞的固有特性决定 的。
如小肠和睾丸组织的干细胞具有相似的放射敏 感性， 感性，小肠的损伤在几天内便表现出来并在两 周内修复。 周内修复。而睾丸精子生成的减少可持续几个 月。
早反应组织和晚反应组织.
早反应组织、 早反应组织、晚反应组织与总治疗时间
晚反应组织更新很慢， 晚反应组织更新很慢，在放射治疗期间一般不 更新很慢 发生代偿性增殖，因此对总治疗时间的变化不 发生代偿性增殖，因此对总治疗时间的变化不 敏感。 敏感。 缩短总治疗时间会增加对肿瘤的杀灭。 缩短总治疗时间会增加对肿瘤的杀灭。早反应 组织损伤也加重。 组织损伤也加重。 因为在用LQ LQ公式进行生物等效换算时把肿瘤类 因为在用LQ公式进行生物等效换算时把肿瘤类 似于早反应组织看待， 似于早反应组织看待，因此在不致引起严重急 性反应的情况下， 性反应的情况下，为保证肿瘤控制应尽量缩短 总治疗时间
五.正常组织的体积效应
组织结构关系的耐受概念
结构性组织耐受（structural tissue tolerance) 取决于细胞的放射敏感性以及在限定体 积内使成熟细胞群保持在临界水平以上 的干细胞活力 功能性耐受(functional tolerance) 取决于作为一个整体的器官是否能继续 行使功能
正常组织的反应模式
正常组织反应模式 结构等级制约模式（hierarchical model) 灵活模式（ 灵活模式（flexible model） ）
正常组织的反应模式
结构等级制约模式
是大多数上皮性早反应组织所经历的放射反应 模式。 模式。 结构等级制约组织中至少存在着两个层次的细 干细胞层次和成熟细胞层次）。 胞（干细胞层次和成熟细胞层次）。 损伤的表现的时间与细胞的更新转化时间成比 例。
正常组织的结构组分
结构等级制约组织的三种不同分化层次的细胞
1.干细胞（stem cells）： 干细胞（ 干细胞 ）： 指可以分裂很多次并形成有一定分化特征的可 辨认的干细胞和即将分化的细胞。 辨认的干细胞和即将分化的细胞。 具有自我繁殖能力， 具有自我繁殖能力，它能避开细胞分裂和分化 之间的联系， 之间的联系，即其他细胞在每次有丝分裂后就 会失去部分分化潜能而最终分化成不分裂的功 能性细胞。 能性细胞。 正常情况下大部分干细胞都处于Go Go期 正常情况下大部分干细胞都处于Go期，但刺激 以后可很快进入细胞周期
四.早、晚期放射反应的发生机制 早 早期放射反应的发生机制 反应的发生是由结构等级制约系统产生 的（多发生于更新快的组织） 多发生于更新快的组织） 反应发生的时间取决于分化了的功能细 胞的寿命 反应的严重程度反映了死亡的干细胞与 存活的克隆源细胞再生率之间的平衡。
早、晚期放射反应的发生机制 早期放射反应的发生机制
正常组织放射损伤
杨伟志 中国医学科学院肿瘤医院放疗科
基本概念
正常组织细胞与细胞之间不是孤立存在的， 正常组织细胞与细胞之间不是孤立存在的，它 们形成复杂的结构， 们形成复杂的结构， 在正常情况下细胞的生、 在正常情况下细胞的生、死之间维持着精确的 平衡， 平衡，它使机体的组织结构及构成组织的细胞 数量保持在稳定状态。 数量保持在稳定状态。 细胞损伤时不仅要考虑死亡细胞本身 而且要考虑由死亡细胞带来的连锁反应。 而且要考虑由死亡细胞带来的连锁反应。 必须弄懂组织的结构及动力学。 必须弄懂组织的结构及动力学。
正常组织和器官的放射损伤
皮肤： 皮肤： 组织学提示： 组织学提示： 皮肤由表皮和真皮构成。 皮肤由表皮和真皮构成。人表皮增殖单 位里， 位里，从细胞离开基底层进行分化到最 后脱落的总转化时间约14天左右（7-21 后脱落的总转化时间约14天左右（ 14天左右 取决于身体的部位）。 天，取决于身体的部位）。
有些组织同时存在早期和晚期效应的发生机制。 有些组织同时存在早期和晚期效应的发生机制。 如皮肤， （如皮肤，除了早期的上皮反应还会发生严重 的晚期损伤--纤维化、萎缩和毛细血管扩张）。 --纤维化 的晚期损伤--纤维化、萎缩和毛细血管扩张）。 在同一器官，可以顺序地发生不同类型的损伤， 在同一器官，可以顺序地发生不同类型的损伤， 其发生机制和靶细胞均不相同
正常组织的反应模式
结构等级制约模式 更新转化时间是一个与功能细胞衰老所 致的死亡有关的时间过程，与照射剂量 致的死亡有关的时间过程， 无关。 无关。 损伤的进一步发展只取决于功能性细胞 的寿命， 的寿命，照射通常不影响这个进程
正常组织的反应模式
灵活模式（flexible model
灵活组织没有明确的细胞分化层次和严格的细 胞等级结构（如肝、肾等）。 胞等级结构（如肝、肾等）。 这些组织的更新慢，被诸如外科、 这些组织的更新慢，被诸如外科、化学或物理 因素损伤后，所有细胞都进入增殖。 因素损伤后，所有细胞都进入增殖。 在这种组织中， 在这种组织中，一个细胞衰老死亡后其位置由 另一个细胞的分裂所取代。 另一个细胞的分裂所取代。
晚反应组织
这些组织中细胞群体的更新很慢， 这些组织中细胞群体的更新很慢，损伤很晚才 会表现出来。晚反应组织的α/β α/β比值通常较 会表现出来。晚反应组织的α/β比值通常较 低。
早反应组织和晚反应组织
放射生物学实验及临床研究结果显示， 放射生物学实验及临床研究结果显示，人体组 织中， 织中，早反应和晚反应组织照射以后的反应特 点是不同的。 点是不同的。 在临床放射治疗中应根据生物学特性分别考虑 早反应组织和晚反应组织对分次剂量和总治疗 时间的不同效应， 时间的不同效应， 在提高肿瘤治疗剂量的基础上应同时注意正常 组织的防护， 组织的防护，特别是晚反应组织
二.正常组织的反应模式 正常组织的反应模式
基本概念 细胞的放射敏感性取决于细胞的类型和 细胞的分化程度。 细胞的分化程度。 放射主要影响干细胞而对分化细胞的寿 命无太大修饰作用， 命无太大修饰作用，当更新转化时间长 时放射损伤表达的就晚
正常组织的反应模式
基本概念
在所有细胞中， 在所有细胞中，干细胞最为放射敏感 一般干细胞的Do值是1Gy左右， Do值是1Gy左右 （一般干细胞的Do值是1Gy左右，某些类 型的干细胞甚至可低至0.1Gy 0.1Gy）。 型的干细胞甚至可低至0.1Gy）。 成熟进程中的细胞放射敏感性较低， 成熟进程中的细胞放射敏感性较低，且 随分化的完成继续降低。 随分化的完成继续降低。 不再分裂的充分分化了的细胞是非常放 射抗拒的
正常组织的体积效应
以器官结构对体积效应分类 平行组织结构(parallel organization)
如肺、肾，功能性损伤的出现取决于受照射以 如肺、 FSU数的临界水平 后FSU数的临界水平（发生并发症的风险取决于受 照射体积的大小， 照射体积的大小，而不是小的热点存在）
structure) 串联组织结构(serially organized structure) 如脊髓，在串联组织结构， 如脊髓，在串联组织结构，一个亚单位 的失活会导致整个器官功能的丧失（发生
早、晚期放射反应的发生机制 晚期放射反应的发生机制
分子机制
放射诱发的长久性细胞因子级联效应 (cascades of cytokine)
--细胞成分 如膜、胞浆体和DNA 细胞成分（ DNA等 照射后即刻 --细胞成分（如膜、胞浆体和DNA等）的 损伤--启动细胞间的对话--基因表达发生了改变。 损伤--启动细胞间的对话--基因表达发生了改变。 --启动细胞间的对话--基因表达发生了改变 反应的过程是：立即释放mRNA --立即到达各自相邻细 反应的过程是：立即释放mRNA --立即到达各自相邻细 胞的受体，--通过信号传导受体细胞被激活--导致少 通过信号传导受体细胞被激活-胞的受体，--通过信号传导受体细胞被激活--导致少 量的或一系列细胞因子的表达---最终导致细胞增殖或 量的或一系列细胞因子的表达--最终导致细胞增殖或 细胞外基质蛋白的产生
正常组织的结构组分
2.分化或功能细胞（ 2.分化或功能细胞（differentiated or 分化或功能细胞 cells）： functional cells）： 这些细胞通常没有分裂能力最后因衰老而死 这些细胞通常没有分裂能力最后因衰老而死 通常没有分裂能力 亡（如血循环中的粒细胞和小肠黏膜绒毛细 胞）。 某一既定类型的所有细胞都具有相似的寿命， 某一既定类型的所有细胞都具有相似的寿命， 但不同类型的细胞之间寿命差别很大， 但不同类型的细胞之间寿命差别很大，如红 细胞的寿命为120天而粒细胞则不到1 120天而粒细胞则不到 细胞的寿命为120天而粒细胞则不到1天
早、晚期放射反应的发生机制 晚期放射反应的发生机制
经典概念 假设正常组织中的靶细胞（ cell） 假设正常组织中的靶细胞（Target cell）决 定事件（如照射）的临床过程。 定事件（如照射）的临床过程。 主要强调特异性靶细胞的存在， 主要强调特异性靶细胞的存在，修复和再群体 化能力。 化能力。 最初的放射效应是由实质细胞或血管内皮细胞 结缔组织产生的。 结缔组织产生的。 Travis对“晚期反应”的定义是：晚期反应是 Travis对 晚期反应”的定义是： 指实质细胞耗竭后无力再生而最终导致的纤维 化
并发症的风险强烈地受非均匀性热点剂量的影响） 并发症的风险强烈地受非均匀性热点剂量的影响）
六.正常组织和器官的放射损伤 消化道黏膜
小肠 干细胞位于隐窝中心部， 干细胞位于隐窝中心部，绒毛细胞位于隐窝的 1/3。分化细胞不断向隐窝上部移动， 上1/3。分化细胞不断向隐窝上部移动，在绒 毛顶部成熟并最后脱落。 毛顶部成熟并最后脱落。 人小肠绒毛细胞的更新时间为3 人小肠绒毛细胞的更新时间为3-4天。 当照射剂量较高时， 天后黏膜出现溃疡、 当照射剂量较高时，4-5天后黏膜出现溃疡、 腹泻等症状(这是小肠黏膜被覆细胞不断耗减的结果) 腹泻等症状(这是小肠黏膜被覆细胞不断耗减的结果)。 晚期反应： 晚期反应：人小肠晚期反应通常在放疗结束后 12-24月之间 小肠壁增厚、纤维化。 月之间。 12-24月之间。小肠壁增厚、纤维化。
组织增殖的图解
A结构等级制约系统
B 灵活组织系统
三.早反应组织和晚反应组织 早反应组织和晚反应组织
为便于理解和进行生物剂量的等效换算 正常组织分成早反应和晚反应组织 临床医生在设计治疗方案时应特别注意 早反应和晚反应组织在生物效应之间的 重要差别。
。
早反应组织和晚反应组织 早反应组织
细胞更新很快， 细胞更新很快，照射以后损伤很快便会表现出 这类组织的α/β比值通常较高， α/β比值通常较高 来。这类组织的α/β比值通常较高，
正常组织的结构组分
3.正在成熟的细胞(maturating cells)： 3.正在成熟的细胞(maturating cells)： 正在成熟的细胞 在这个层次中， 在这个层次中，分化的干细胞后代在分化进 程中倍增（ 程中倍增（如骨髓中的幼红细胞(erythroblats) 和成粒细胞( 和成粒细胞(granuloblats)就是中间层次的细 胞）。
早反应组织和晚反应组织
早反应、 早反应、晚反应组织与分次剂量
1978年Withers用等效总剂量和分次剂量作图 用等效总剂量和分次剂量作图， 1978年Withers用等效总剂量和分次剂量作图， 显示晚反应组织的曲线比早反应组织陡 晚反应组织比早反应组织 比早反应组织对分次剂量的变化更 晚反应组织比早反应组织对分次剂量的变化更 敏感。加大分次剂量， 敏感。加大分次剂量，晚反应组织损伤加重 与晚反应组织相比早反应组织对分次剂量的变 化不太敏感。
一.正常组织的结构组分 正常组织的结构组分
正常组织结构类型 结构等级制约组织（hierarchical tissue)
在这种组织中干细胞群、扩增细胞群与功能细 在这种组织中干细胞群、 胞层之间具有清楚的可识别的界限
灵活组织 (wenku.baidu.comlexible tissue)
细胞层次间没有明显的界限，在这种组织中， 细胞层次间没有明显的界限，在这种组织中， 一部分功能性细胞具有自我更新能力