放射生物学基础省公开课金奖全国赛课一等奖微课获奖PPT课件.pptx

,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,放射生物学基础,南方医院放疗科,石玉生,1/25,第二章 电离辐射细胞效应,第四节、细胞周期时相与放射敏感性,（,1,）细胞周期：两次有效有丝分裂之间时间，称为有丝分裂周期时间（,mitotic-cycle time,），通常叫做细胞周期时间。细胞周期时间分裂期（,M,期）间期；间期又包含,DNA,合成前期（,G1,期）、,DNA,合成期（,S,期）、,DNA,合成后期（,G2,期）。普通光学显微镜只能观察到,M,期，其它时相无法区分。,2/25,第二章 电离辐射细胞效应,1953,年,Howard,和,Pelc,使用放射自显影技术，用含有,3H,TdR,培养细胞，细胞中掺入放射性胸腺嘧啶，洗去多出,3H-TdR,，进行固定、染色和观察，第一次揭示出了细胞周期各个时相。利用流式细胞光度术测定细胞,DNA,含量，并测算细胞周期时相，细胞固定、荧光染色、以特定波长激光激发、细胞发出荧光，期强度与,DNA,含量成正比，然后分析数据。可检测细胞周期：第一蜂：,G1,期，第,2,蜂：,S,期，第,3,蜂：,G2+M,期。,3/25,第二章 电离辐射细胞效应,4/25,第二章 电离辐射细胞效应,（,2,）细胞周期时相与放射敏感性,离体培养分裂细胞同时化，经过细胞培养技术和药品进行干预，在一定时间内使离体培养细胞群体中全部细胞处于细胞周期同一时相内。细胞周期同时化后在不一样时间进行照射，就可得到不一样时相细胞剂量效应。细胞周期中不一样时相细胞放射敏感性不一样。,5/25,第二章 电离辐射细胞效应,有丝分裂期细胞或靠近有丝分裂期细胞最敏感。,晚,S,期细胞有较大抗拒性。,G1,早期细胞相对辐射抗拒，其后逐步敏感，,G1,期末相对更敏感。,G2,期细胞较敏感，其敏感性与,M,期细胞相同。,G0,期细胞辐射抗拒。,6/25,第二章 电离辐射细胞效应,7/25,第二章 电离辐射细胞效应,（,3,）细胞周期时相效应在放射治疗中意义：,对非同时化细胞进行单次放射线照射，不一样时相细胞放射敏感性不一样。,敏感细胞被杀灭，一次照射后总效应是细胞群体同时化。,留下来细胞处于对射线相对耐受时相，分次照射之间，细胞经过周期进入更敏感时相（再分布），增加了分次放疗方案中以后照射放射敏感性。,8/25,第三章 辐射对肿瘤组织作用,第一节、肿瘤增殖动力学,一、肿瘤细胞动力学层次,活跃分裂细胞。是全部新生细胞起源。称为,P,细胞或增殖细胞。生长百分比（,growth fraction,GF,）：该层次细胞在整个肿瘤细胞群中所占百分比。,静止,G0,期细胞，,G0,期细胞通常称为,Q,细胞或静止细胞。,G0,期细胞可再进入细胞周期，有些,G0,期细胞是克隆源性，危险，治疗中需杀灭它。,分化终末细胞，不再含有分裂能力，对病人无严重威胁，但可组成一定体积，产生占位或压迫。,已死亡及正在死亡细胞。特征：肿瘤坏死。,9/25,第三章 辐射对肿瘤组织作用,以上是肿瘤实质细胞，其它参加形成肿瘤包块主要是间质，包含纤维细胞、血细胞、血管组织等，有时肿瘤间质比肿瘤实质成份还多。临床上实质成份多质软，间质成份多质硬。,肿瘤细胞从一个层次向另一个层次转化是连续发生，在一些治疗进行期间或之后出现细胞从,Q,层向,P,层次移动，称作再补充（,recruitment,）。从,P,到,Q,转化也同时存在；另有一些细胞因营养不良而不能继续分裂；有些细胞因为自然分化进程不能够进入分化层次；细胞丢失：活性转移、死亡细胞吸收。,10/25,第三章 辐射对肿瘤组织作用,二、肿瘤生长速度,肿瘤体积倍增时间（,tumor volume doubling time,Td,）是描述肿瘤生长速度主要参数，由三个主要决定原因所决定：细胞周期时间（,the cell cycle time,Tc,）；生长百分比（,the growth fraction,GF,）；细胞丢失率（,the rate of cell loss,）。假如细胞周期时间短、生长百分比高、细胞丢失少，则肿瘤增加速度块。,潜在倍增时间（,potential doubling time,T pot,），用来描述肿瘤生长速度理论参数，定义：假设在没有细胞丢失 情况下，肿瘤细胞群体增加一倍所需要时间。这取决于细胞周期时间和生长百分比。,潜在倍增时间能够经过测定胸腺嘧啶标识数（,LI,）或,S,期百分比（,S-Phase fraction,）取得：,T pot,Ts/LI,细胞丢失因子（,cell loss factor,），肿瘤细胞丢失能够经过计算细胞丢失因子来表示。细胞丢失因子,=1-T pot/Td,11/25,第三章 辐射对肿瘤组织作用,（,2,）肿瘤指数性生长和非指数性生长,指数性生长：肿瘤体积在相等时间间隔内以一个恒定百分比增加。,V=exp(0.693T/Td)0.693,是,Ln2,，,T,是时间。,肿瘤体积对数随时间呈线性生长，这是最简单生长模式，理论上必需满足：全部细胞均在增殖，而且没有细胞丢失，也就是说肿瘤倍增时间等于细胞周期时间。实际上肿瘤生长倍增时间要长于细胞周期时间，因为存在细胞丢失和去周期化，肿瘤生长是非指数性。,12/25,第三章 辐射对肿瘤组织作用,表,3-3-1,人肿瘤经典动力学参数,细胞周期时间（,2,天）,潜在倍增时间（,5,天）,生长百分比（,40,）,体积倍增时间（,60,天）,细胞丢失（,90%,）,13/25,第三章 辐射对肿瘤组织作用,（,3,）人体肿瘤生长速度,原发灶、转移造、不一样类肿瘤，不一样病例类型肿瘤，不一样宿主以及生长在同一宿主不一样部位，人体肿瘤体积倍增时间均不相同，时间范围非常宽。,肿瘤患者疾病进程依赖于肿瘤生长速度和治疗有效性。,14/25,第三章 辐射对肿瘤组织作用,第二节、从试验肿瘤放射生物学研究中得到一些结论,肿瘤体积效应,大肿瘤比小肿瘤难治愈。大肿瘤内克隆源细胞数多。大肿瘤中克隆源细胞对治疗敏感性更小。,再群体化加速,在照射后存活下来克隆源性细胞可能使肿瘤很快再群体化。肿瘤体积不能很好地反应克隆源性细胞杀灭情况。,瘤床效应,乏氧和再氧合,15/25,第四章 正常组织及器官放射效应,相对于肿瘤组织而言，正常组织细胞增殖是有规律，细胞增殖是受控制。成人组织正常状态下细胞繁殖和细胞丢失是平衡，更新快细胞（肠粘膜上皮细胞）被称为转化组织或结构等级制约组织，细胞丢失因子是,1,；而有丝分裂后组织（神经细胞），细胞丢失因子是,0,。,正常组织细胞之间形成复杂结构，细胞生、死维持着准确平衡，使机体组织结构及组成组织细胞保持在稳定状态。,16/25,第四章 正常组织及器官放射效应,第一节、正常组织结构组分,（,1,）正常组织中细胞分化层次,第一个类型：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、功效细胞群之间有清楚界限。,干细胞（,stem cell,）,:,指能够分裂很屡次并形成有一定分化特征可识别干细胞和即将分化细胞。干细胞含有自我繁殖能力，它能避开细胞分裂与细胞分化之间联络。而其它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功效性细胞。干细胞大部分处于,G0,期，受到刺激后很快进入细胞周期。,17/25,第四章 正常组织及器官放射效应,分化或功效细胞（,differentiated or function cells,），是与干细胞完全不一样另一层细胞（如血液循环中粒细胞和小肠粘膜绒毛细胞），这些细胞没有分裂能力，最终衰老死亡。,正在成熟细胞（,maturating cells,），在干细胞和分化功效细胞之间存在着一个由正在成熟细胞组成中间层次。分化干细胞后代在分化进程中倍增，如骨髓中幼红细胞（,erythroblats,）和成熟粒细胞（,granuloblats,）。,第二种类型：灵活组织（,flexible tissue,），特点是细胞层次间没有显著界限，其中最少有一部分功效性细胞含有自我更新能力。,18/25,第四章 正常组织及器官放射效应,（,2,）早期组织和晚期反应组织,早反应组织和晚反应组织，依据正常组织不一样生物学特征及对电离辐射不一样反应，将正常组织分为：早反应组织（,early or acute responding tissue,）和晚反应组织（,slow or late effects tissue,），目标是为了进行生物剂量等效换算。,早反应组织特点：细胞更新快，照射后损伤很快就表现出来；,a/,比值高（,8-10,）；损伤后以活跃细胞增殖来维持细胞数量进而使损伤得到恢复。,晚反应组织特点：组织中细胞群体更新很慢（如神经组织）；损伤很晚才表现出来；,a/,比值低（,2-3,）。损伤后往往需要临近结构其它组织细胞来修复。,19/25,第四章 正常组织及器官放射效应,早、晚反应组织与分次放疗：两种组织在分次效应上存在差异，晚反应组织比早反应组织对分次剂量改变更敏感。加大分次剂量晚反应组织损伤加重，当分次剂量大于,2Gy,时，晚期并发症显著增加。,早、晚反应组织与治疗时间：因为晚反应组织更新慢，放疗期间不发生代偿性增殖，所以对治疗时间改变不敏感，缩短治疗时间会增加对肿瘤细胞杀灭，但不会增加晚期并发症。早反应组织对治疗时间反应敏感，缩短治疗时间早反应组织损伤加重。早反应组织对射线反应类似于肿瘤组织。,20/25,第四章 正常组织及器官放射效应,第二节、早期和晚期放射反应发生机制,（,1,）早期放射反应发生机制，反应发生由等级制约系统产生，反应发生时间取决于分化了功效细胞寿命，反应严重程度反应了死亡与干细胞再生之间平衡。,（,2,）晚期放射反应发生机制,-,经典及分子机制,经典概念：晚期反应是指实质细胞耗竭后无力再生而最终造成纤维化。分子机制：靶细胞受到照射后，因为它是多细胞，所以造成细胞因子级联效应产生，是细胞得以恢复和表示晚期效应信息扩增载体。当前认为：受照射后因为细胞因子和生长因子所介导各种细胞群之间相互作用，最终造成了晚期放射损伤形成。细胞因子和生长因子识别是一个即刻时间过程，同时也是双向，提醒一些细胞因子结合物抑制或扩增最终将决定临床事件过程。死亡靶细胞决定临床过程方向，但存活细胞经过细胞因子级联效应决定晚期可观察到临床表现。,21/25,第四章 正常组织及器官放射效应,对于早反应组织而言，靶细胞特征清楚，相反晚反应组织潜伏期较长。有些组织同时存在早期、晚期反应发生机制。,早、晚反应组织区分对肿瘤治疗意义重大，早期损伤治疗期间即可观察到，治疗期间对剂量进行调整，以保持有足够干细胞进行修复。晚反应组织损伤表现较晚，多没有足够干细胞来修复，取代以纤维化瘢痕，可产生严重并发症。,22/25,第四章 正常组织及器官放射效应,第三节、正常组织体积效应,组织结构耐受（,structural tissue tolerance,），结构性组织耐受取决于细胞放射敏感性以及内在限定体积内使成熟细胞群保持临界水平以上干细胞活力。,功效性耐受（,functional tolerance,），功效性耐受取决于作为一个整体器官是否能耐受继续行使功效。,受照射体积对临床耐受性可能有主要决定性，存在着一个受照射阈值体积。,23/25,第四章 正常组织及器官放射效应,放射治疗中耐受性概念，统计某一剂量照射产生损伤概率，普通小于,5,被认为是小概率时间，但存在个体差异。理论上要求早期放射反应能够耐受，晚期放射损伤应该防止，尤其是限制器官。,串型器官,(,以脊髓为例,),受照长度,横截面范围,不均匀剂量分布可否接收,预计生物学效应,并型器官,(,以肺为例,),肺照射体积,剂量部位,肺功效状态,24/25,THANKS!,25/25,