细胞放射生物学

1、细胞放射生物学刘 慧中山大学肿瘤防治中心2放射生物学的重要性 主 要 内 容1细胞的结构及增殖2辐射对细胞的影响 3细胞存活曲线4临床应用介绍 5放射生物学的重要性中山大学肿瘤防治中心4阐明肿瘤和正常组织辐射损伤的机制发展新的治疗方式 为前瞻性临床实验提供治疗方案 细胞的结构及增殖中山大学肿瘤防治中心6细 胞 的 结 构细胞膜细胞质线粒体内质网核蛋白体高尔基复合体溶酶体细胞骨架细胞核中山大学肿瘤防治中心7细 胞 增 殖 动 力 学S期G2期M期G0期G1期调控点辐射对细胞的影响中山大学肿瘤防治中心9放射线的生物效应直接作用常见于高LET射线电 离辐 射间接作用(X线)H2OH2O+e-H2O+

2、H2OH3O+OH.中山大学肿瘤防治中心10辐射对细胞的影响 DNA单链断裂DNA双链断裂碱基损伤糖的破坏DNA链间及DNA核蛋白交联破坏电 离 辐 射 中山大学肿瘤防治中心11辐射致细胞死亡类型间期死亡有丝分裂间期无分裂能力电 离辐 射增殖性死亡DNA损伤程度有分裂能力中山大学肿瘤防治中心12辐射致细胞损伤的分类亚致死性损伤Diagram 2Diagram3一定时间内完全修复 任何情况不能修复 适宜条件可以修复 Diagram 2Diagram 3潜在致死性损伤致死性损伤中山大学肿瘤防治中心13DNA损伤修复机理回复修复单一基因产物催化下一步完成切除修复多种酶参加重组修复修复DNA双链的主要

3、方式错配修复SOS修复细胞存活曲线细胞存活的定义只有保留无限增殖能力的细胞才能被称为存活细胞失去无限增殖能力、不能产生大量子代的细胞称为死亡细胞这种特有的细胞死亡称为增值性死亡中山大学肿瘤防治中心15细胞存活曲线是定量描述辐射吸收剂量与细胞存活之间关系的曲线中山大学肿瘤防治中心16细胞存活曲线靶学说1.活细胞内存在着对射线特别敏感的区域，称作“靶” (target)，射线辐照在靶上即引起某种生物效应。 2.射线与靶区的作用是一种随机过程，是彼此无关的独立 事件，“击中”几率服从Poisson分布(泊松分布)3.射线在靶区内的能量沉积超过一定值便发生效应，不同 的靶分子或靶细胞具有不同的“击中”

4、数。 靶学说的理论要点： 辐射所致的生物效应是由于在靶细胞内发生了一次电离作 用或“能量沉积事件”的结果，会引起生物大分子失活、基因 突变和染色体断裂等，这种效应决定于辐射的性质和靶的辐射 敏感性。中山大学肿瘤防治中心17随着细胞生物学的发展，针对不同生物体、对不同品质的射线、不同照射方式、不同修复条件，拟合了多种数学模型。中山大学肿瘤防治中心18中山大学肿瘤防治中心19单击单靶模型受照生物体仅有1个对射线敏感的靶；在此单靶中仅发生一次电离事件。中山大学肿瘤防治中心20单击多靶模型平均致死剂量D0细胞敏感性曲线指数存活率每下降63%所需的照射量准阈剂量Dq亚致死损伤修复能力外推数N细胞内敏感区

5、域数中山大学肿瘤防治中心21线性二次模型（LQ)理论基础细胞死亡由两种方式组成，单击和双击效应同时存在，总辐射效应应由两者的相对重要性决定。细胞死亡方式单击单靶 d单击多靶 d2S=e-(d+d2) 线性效应低剂量照射下的损伤程度 平方效应其贡献随剂量增加而加大特定的组织有特定的/比值 ，代表细胞修复能力的大小。中山大学肿瘤防治中心22线性二次模型（LQ)有机结合细胞实验和组织分次剂量效应的结果分别考虑早反应组织和晚反应组织早/晚反应组织的/值中山大学肿瘤防治中心23LQ模型的公式换算S.F. = e-E = e-(D+D2)E = nd( + d)BED = nd(1+d/)nd = Tot

6、al Dose(1+d/) = Relative Effectiveness中山大学肿瘤防治中心24临床应用介绍中山大学肿瘤防治中心26如何读懂放疗计划书首先，从总剂量判断放疗的目的上皮性肿瘤根治性放疗：60-70Gy/30-35次上皮性肿瘤辅助性放疗：40-50Gy/20-25次上皮性肿瘤姑息性治疗：10-30Gy/1-10次 中山大学肿瘤防治中心27如何读懂放疗计划书其次，学会使用LQ模型公式计算总剂量不一定等于生物有效剂量中山大学肿瘤防治中心28例 子BED = nd(1+d/)某肺癌患者放疗剂量60Gy，25次做完，单次剂量2.4Gy考虑肿瘤疗效 取/=10GyBED=60(1+2.4/10)=60*1.24=74.4Gy中山大学肿瘤防治中心29例 子BED = nd(1+d/)某肺癌患者放疗剂量45Gy，15次做完，单次剂量3Gy考虑肿瘤疗效 取/=10GyBED=45(1+3/10)=45*1.3=58.5Gy小结掌握几个主要的概念细胞增殖动力学 （M期，G2期）放射线的生物效应