Лучевая терапия: биологическое действие излучения
Принцип лучевой терапии заключается в подведении к тканям энергии, которая в итоге повреждает биологические структуры. Поглощенная доза излучения измеряется в грэях : 1 Гр соответствует поглощению 1 Дж энергии одним килограммом ткани. Ранее использовалась другая единица - рад , эквивалентная 0,01 Гр(1 Гр= 100 рад).
Одна и та же доза излучения уничтожает постоянную долю клеток, но не одинаковое их число. При высоких дозах зависимость доли выживших клеток от дозы описывается экспоненциальной функцией и в полулогарифмических координатах имеет вид прямой линии. При низких дозах кривая выживания носит криволинейный характер, что, по всей вероятности, обусловлено репарацией поврежденных клеток.
Главная внутриклеточная мишень ионизирующего излучения - ДНК. Под действием излучения образуются свободные радикалы (в частности, кислородные радикалы ), которые повреждают клеточные структуры, особенно ДНК. Разрыв обеих ее цепей считается критическим повреждением, ведущим клетку к гибели. Гибель может наступить в течение ближайших часов или только после очередного митоза - это явление известно как митотическая гибель. В обоих случаях происходит запуск апоптоза (запрограммированной гибели) как опухолевых, так и нормальных клеток.
Апоптоз - это генетически детерминированный процесс, который включает активацию эндонуклеаз, фрагментацию ДНК, конденсацию хроматина и нарушение целости клеточных мембран. Главный регулятор апоптоза ген-супрессор опухолевого роста TP53 , кодирующий белок р53 . В значительной доле злокачественных опухолей имеются мутации (в том числе делеции) гена ТР53, в результате которых облученные опухолевые клетки утрачивают способность к апоптозу. Клетки, избежавшие апоптоза, могут погибнуть в результате некроза , при котором клеточные мембраны разрушаются раньше, чем ДНК.
Быстро обновляющиеся нормальные ткани, в частности слизистая кишечника, костный мозг и эпидермис, особенно чувствительны к ионизирующему излучению. Лучевое повреждение этих тканей проявляется быстро. Напротив, в медленно обновляющихся тканях лучевое повреждение развивается гораздо позже, а иногда - только после дополнительного болезнетворного воздействия. Например, лучевое повреждение длинных трубчатых костей может проявиться одним лишь замедленным срастанием переломов.
Радиочувствительность как опухолевой, так и нормальной ткани отчасти зависит от действенности механизмов репарации. Клетки нормальных тканей обычно восстанавливаются полностью через 4-6 ч после облучения. Кроме того, на радиочувствительность влияет концентрация кислорода в тканях, от которой зависят вызванное облучением образование свободных радикалов и их концентрация. В состоянии гипоксии ткани относительно устойчивы к облучению: для гибели клеток при этом требуется в 2-3 раза большая доза облучения. Поэтому скудно васкуляризованные центральные области крупных опухолей плохо поддаются лучевой терапии.
Смотрите также:
