医学课件电离辐射的细胞效应

第四章 电离辐射的细胞效应 第一节 细胞的放射敏感性 衡量辐射敏感性的指标 个体，常用存活率或半致死剂量 细胞，多数情况下都用克隆形成率(成灶 率)表示其存活率，对肿瘤细胞也用 SF2(2Gy照射后的存活率)；此外，染色 体畸变率也是常用的评价指标。 一、哺乳动物细胞辐射敏感性的 差异 1、不同细胞群体的放射敏感性 体内细胞群体依据更新速率分为： （1）不断分裂更新的细胞群体敏 感 （2）不分裂的细胞群体抗性 （3）一般状态不分裂或分裂很慢 抗性；但刺激后迅速分裂敏感。 第一类细胞：造血淋巴组织细胞， 胃肠粘膜上皮和生殖上皮细胞 第二类细胞：神经元，肌纤维，成 熟粒细胞，红细胞等。 第三类细胞：刺激后活跃分裂的 ，如再生肝 Bergonie&Tribondeau定律： 组织的放射敏感性与其细胞的 分裂活动成正比而与其分化程度成反 比。 一般适合 有许多例外 如胸腺、淋巴细胞 肿瘤细胞的辐射敏感性 敏感性有明显差异 对射线高度敏感的肿瘤有：恶性淋巴 瘤、精原细胞瘤、肾母细胞瘤等； 中度敏感的，如多种鳞状上皮癌、分 化差的腺癌、脑胶质瘤等； 对放射治疗表现抗性的如恶性黑素瘤 、胃癌、软骨肉瘤等 二、不同细胞周期时相的 放射敏感性 G1 细胞间期 S DNA合成期 G2细胞间期 M细胞分裂期 对辐射的敏感性： M G2 G1 S早S晚 慢性低剂量照射 细胞更新系统的再生反应取决于体 内许多因素 细胞本身的因素有： 1）细胞新生速率 2）细胞丢失速率 3）细胞周期时间 三、环境因素对细胞放射敏感性 的影响 细胞所处环境影响: 氧分压 防护和增敏作用的化学因子 密集抑制的稳相细胞培养：细胞处于拥挤状态 ，其生长、增殖受抑，放射敏感性降低 潜在致死性损伤（potential lethal damage ,PLD)照射后，使细胞处于次佳生长环境下， 染色体已受损的细胞若不立即进入分裂期，有 丝分裂的延迟有利于DNA的修复。 四、细胞放射敏感性的机制探讨 几种机制 1）DNA双链断裂的修复 （1）DNA SSB的修复与细胞的SLD修复有关 （2）DNA DSB的修复与PLD修复有关 2）染色质结构的影响 S期为染色质；G2/M期为染色体 3）初始DNA断裂 酶学修复过程之前的损伤产额 凡是有双链重接缺陷的细胞，其敏感 性都是高的；然而敏感性高的细胞却 不一定有明显的重接修复异常。原因 有：（1）修复效率变化的幅度较小， 现有的测定方法不够灵敏，不能测知 。（2）重接速率虽无变化，但修复不 正确。如AT。（3）各时相细胞内天然 存在的SH化合物水平不同，G2/M周 期短 组织在连续照射过程中对新的损伤的 适应能力 增敏剂（sensitive enhancement ratio,SER ） SER= D0(无增敏剂） D0(有增敏剂） 具备条件： 1、对正常细胞无毒 2、对正常细胞增敏作用小或无 3、渗透性强，能向无毛细血管区细胞渗透 4、适当的生物半排期，保证药物浓度及到达肿瘤组织 5、使增殖和静止细胞均可致敏 6、在常用的放疗分次剂量内有效 1、剂量降低系数（dose reduction factor,DRF） 2、DRF = 有防护剂时引起致死效应所学剂量 无防护剂时引起致死效应所学剂量 3、理想的辐射防护剂应具备以下条件： 1）DRF值2以上，如WR-2721,2.7 2）毒副作用低，有效剂量范围宽 3）照前使用有效时间至少6小时，照 后使用也有效 4)即可口服，又能肌注 5）化学性质稳定，合成生产容易 包括热水浴、短波透热、微波、超声和射频 细胞效应取决于温度的高低及增温时间的长 短 机制不清 与X射线的敏感性互补，在晚S期最敏感 影响因素：PH、营养条件、氧 热增强比（thermal enhancement ratio TER ） TER= 不增温时引起一定效应的辐射剂量 增温时引起相同效应的辐射剂量 第七节 辐射诱导的细胞突变及恶性转化 一、辐射致突变效应 突变频率与辐射剂量成正比 无剂量阈值 效应与剂量率有关或无 高LET效应大于低LET 二、细胞恶性转化 1、饱和密度增加 2、对生长因子的需求降低 3、生长抑制性丧失 4、生长停泊依赖性丧失 5、接触抑制性丧失 6、细胞形态学和生长习性改变 7、细胞表面成分变化 8、易被凝聚素所凝集 9、葡萄糖转运增加 10、表面纤连蛋白减少或丧失 11、肌动蛋白的微丝丧失 12、转化生长因子的分泌 13、蛋白酶的分泌 14、永久性生长 复习思考题 1、下列缩写的中英文全称 DDI 、PCD、 SF、 LD、 SLD、 PLD SLDR、 PLDR、 SER、 DRF、 TER 2、解释下列术语 G1阻滞，G2阻滞，增殖死亡，间期死 亡，细胞凋亡，存活分数，致死性损伤 ，亚致死性损伤，潜在致死性损伤，亚 致死性损伤修复，潜在致死性损伤修复 ，增敏剂，剂量降低系数，热增强比。 3、问答题 1）举例说明不同群体细胞的放射敏感性 。依据是什么？ 2）试述细胞周期不同时相细胞的放射敏感 性。 3）试述辐射诱导G1阻滞的条件。 4）试述辐射诱导G1阻滞的基因调控。 5）试述辐射诱导G2阻滞的基因调控。 6）试述辐射诱导胸腺细胞凋亡的剂量效应 关系。 7）试述D37，D0，Dq及N值的概念、求法及生 物学意义 8）试述四种指数曲线的形式、适用范围及 靶学说的解释。 9）试述细胞辐射损