放射生物学--影本

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1、放射生物学RadiobiologyMingLiu,MDProfessorofRadiationOncologyDirectoroftheDepartmentofRadiationOncologyTheThirdHospitalofHebeiMedicalUniversityZiqiangRoad139,Shijiazhuang,Hebei,China050051E-mail:lming65@yahoo.com.cn放射肿瘤学Radiationoncology放射肿瘤学的基础:放射物理学放射生物学临床肿瘤学放射生物学Radiobi

2、ology放射生物学研究的是辐射对生物体作用及其效应规律的一门科学Todescribethenatureoftheinteractionsandtheconsequenceswhenmacromolecules,cells,tissuesandwholebodiesaresubjecttoionizingradiation放射生物学Radiobiology电离辐射对生物体的作用电离辐射的细胞效应电离辐射对肿瘤组织的作用正常组织及器官的放射效应分次治疗的生物学基础放射生物学Radiobiology电离辐射对生物体的作用电离辐射的细

3、胞效应电离辐射对肿瘤组织的作用正常组织及器官的放射效应分次治疗的生物学基础放射生物学Radiobiology电离辐射对生物体的作用物理阶段化学阶段生物阶段物理阶段10-18—10-12s射线照射路径上的能量释放激发电离化学阶段激发电离化学键断裂自由基形成修复正常分子结构破坏生物阶段分子结构破坏修复酶反应基因变异/癌变DNA不能复制/有丝分裂停止细胞死亡放射生物学Radiobiology电离辐射对生物体的作用电离辐射的细胞效应电离辐射对肿瘤组织的作用正常组织及器官的放射效应分次治疗的生物学基础电离辐射的直接作用和间接作用辐射导致的

4、DNA分子断裂分为两类：直接作用和间接作用。直接作用是指射线直接作用于DNA分子，使DNA分子发生损伤而导致断裂。间接作用是指辐射可使水分子产生自由基，自由基作用于DNA分子并使之断裂DNA是放射线对细胞作用最关键的靶微辐射研究显示：用放射线杀死细胞时，单独照射细胞浆所需的照射剂量要比单独照射细胞核大得多。放射性同位素（如3H,125I）掺入核DNA可有效地造成DNA损伤并杀死细胞。受放射线照射后染色体畸变率与细胞死亡密切相关。当特异地把胸腺嘧啶类似物，如碘脱氧尿核苷或溴脱氧尿核苷掺入染色体时可修饰细胞的放射敏感性。DNA单链断

5、裂单链断裂的修复过程是受酶控制的TTCDNA双链断裂染色体断裂一般认为，引起DNA损伤并最终导致细胞死亡的主要是DNA的双链断裂。这主要是由于在实验中发现辐射引起的单链断裂可以大部分得到修复，而双链断裂不易修复，且修复的过程中有可能发生的修复差错TCA近年的一些实验表明DNA双链断裂在基因的调控下也可修复，而只有未修复或修复不当才可能造成细胞死亡。诱发DNA双链断裂的剂量与双链断裂数的关系并不像单链断裂那样呈线性，而是与周围环境有关，涉及到剂量的大小以及DNA的浓度等，在临床放射生物的剂量范围内，二者的关系呈线性二次方程。实际上

6、，在一个独立的辐射事件中，DNA的反应物中应该既有单链断裂也有双链断裂。公式应该是：N=αD+βD2（α、β都是系数）DNA双链断裂与细胞存活率之间有着某种内在联系，一些学者在这方面进行了卓成效的工作，建立了许多数学模型，提供了一种从数学角度分析细胞存活与剂量之间的损伤效应关系细胞存活曲线判断一个细胞“死”或“活”，与我们熟悉的生理学上的死活是不一样的。要把一个细胞完全杀死，需要的放射剂量是很大的。而对临床放射生物学而言，一个细胞保持完整的增殖能力，产生大量的克隆，我们认为这样的细胞为活细胞，称为“克隆源性细胞”。反之，一个细胞

7、，形态完整，具有细胞的许多生理功能，如制造蛋白质或合成各种酶和激素的功能等，但只要丧失了无限分裂的能力，我们就把这个细胞看成死细胞。对细胞“活”与“死”的这种理解，在临床放射生物学的范围内是很有必要的，对于一个肿瘤，只要它丧失了无限增殖能力，我们就认为已将其彻底根治了。靶的概念所谓“靶”指的是细胞内对放射线敏感的位点。Lee1946年在他的“辐射对活细胞作用”一书中，创立了靶的概念，认为辐射的生物效应是由于放射线击中了生物大分子或细胞内对射线敏感的特定区域并使之电离的结果，并将这个敏感区域形象的称为“靶”。哺乳动物细胞存活曲线横

8、坐标表示剂量，按线性标度绘制，纵坐标表示存活率，按对数标度绘制哺乳动物细胞存活曲线高LET射线，存活率趋近于一条直线，对它的描述用一个参数即可，即直线的斜率。这个斜率用使存活细胞数下降到37%所需的剂量来表示，称为37%剂量斜率，即D0。对于D0可以理解为在剂量