放射生物學知識點講解

　　在我們的學習時代，是不是經(jīng)常追著老師要知識點？知識點就是“讓別人看完能理解”或者“通過練習我能掌握”的內(nèi)容。為了幫助大家更高效的學習，下面是小編精心整理的放射生物學知識點講解，歡迎閱讀，希望大家能夠喜歡。

　　放射生物學知識點講解

　　一、輻射生物效應原理

　　(一）電離輻射的種類

　　1、電磁輻射：x射線、γ射線

　　2、粒子輻射

　�、纽亮Ｗ樱嘿|(zhì)量大，運動慢，短距離引起較多電離。

　�、痞铝Ｗ踊螂娮樱嘿|(zhì)量小，易偏轉(zhuǎn)，深部組織電離作用。

　　⑶中子：不帶電荷的粒子，高傳能線密度射線。

　�、蓉摝薪樽樱捍笮〗橛陔娮雍唾|(zhì)子之間，可以帶＋、－或不帶電。

　�、芍仉x子：某些原子被剝?nèi)ネ鈬�電子后，形成帶正電荷的原子核�?/p>

　　（二）直接作用和間接作用

　　1、直接作用（P52）

　　當X射線、γ射線、帶電粒子或不帶電粒子在生物介質(zhì)中被吸收時，射線有可能直接與細胞中的靶分子作用，使靶分子的原子電離或激發(fā)，導致一系列的后果，引起生物學變化。

　　2、間接作用（P52）

　　射線通過與細胞中的非靶原子或分子（特別是水分子）作用，產(chǎn)生自由基，后者可以擴散一定距離達到一個關鍵的靶并造成靶分子損傷。

　　(三）輻射對生物作用的機制（P53）

　　(四）不同類型細胞的放射敏感性（P53）

　　1、B-T定律：∝繁殖能力/分化程度

　　2、cAMP：∝1/cAMP（淋巴細胞、卵細胞）

　　3、間期染色體體積：∝體積

　　4、線粒體數(shù)量：∝1/線粒體數(shù)量

　　(五)傳能線密度與相對生物效應

　　1、傳能線密度（linearenergytransfer，LET）

　　傳能線密度是指次級粒子徑跡單位長度上的能量轉(zhuǎn)換，表明物質(zhì)對具有一定電荷核一定速度的帶電粒子的阻止本領，也就是帶電粒子傳給其徑跡物質(zhì)上的能量。常用用千電子伏特/微米表示（keV/μm)表示，也可用焦耳/米表示。單位換算為：

　　1keV/μm＝1.602×10-10J/m

　　2、輻射生物效應與傳能線密度的關系

　�、派渚�的LET值愈大，在相同的吸收劑量下其生物效應愈大；

　　⑵LET與電離密度成正比，高LET射線的電離密度較大，低LET射線的電離密度較小。其中，電離密度是單位長度徑跡上形成的離子數(shù)；

　�、歉鶕�(jù)LET，射線可分為高LET射線和低LET射線。

　　低LET射線：X射線、γ射線、電子線等；

　　高LET射線：中子、質(zhì)子、α粒子、碳離子等。

　　3、劑量分布與傳能線密度的關系

　　4、相對生物效應（relativebiologicaleffect，RBE）

　�、哦�義:X射線(250kv)引起某一生物效應所需要劑量與所觀察的輻射引起同一生物效應所需要劑量的比值。

　�、芁ET與RBE的關系

　　RBE的變化是LET的函數(shù)。

　�、貺ET<10keV/μm，當LET增加時，RBE緩慢增加。

　�、贚ET>10keV/μm，當LET增加時，RBE上升加快。

　�、跮ET＝100keV/μm，RBE達到最大值。④LET>100keV/μm，RBE反而下降。

　　二、細胞存活曲線

　　㈠概念（P54）

　　1、細胞存活

　　細胞具有無限增殖的能力。

　　2、“死亡”細胞

　　細胞失去增殖能力，即使照射后細胞的形態(tài)仍然保持完整，有能力制造蛋白質(zhì)，有能力合成DNA，甚至還能再經(jīng)過一次或兩次有絲分裂，產(chǎn)生一些子細胞，但最后不能繼續(xù)傳代者稱為“死亡”細胞。

　　3、克�。�集落）

　　在離體培養(yǎng)的細胞中，一個存活的細胞可分裂增殖成一個細胞群體。

　�、婕毎�存活曲線的繪制

　�、缂毎�存活曲線的參數(shù)及臨床意義

　　1、指數(shù)存活曲線

　　對高LET射線如α粒子、中子等，細胞存活曲線在半對數(shù)坐標上是一條直線。其特點是：只有一個生物學參數(shù)，即斜率或D0值。（一次照射能殺滅63％的細胞的劑量，即斜率的倒數(shù)），公式表示為：

　　SF＝e－αD

　　在劑量D0作用下，細胞存活率SF=e-1=63％，即細胞群受劑量D0照射后，其中63％的靶細胞受到致死劑量的擊中，而有37％的細胞幸免死亡，在此情況下，可將D0寫成D37，通常成為失活劑量或平均致死劑量。

　　2、帶肩的細胞存活曲線的參數(shù)：

　　D0:平均致死劑量，表示直線部分的斜率K的倒數(shù)。代表細胞群體的放射敏感性，即照射后余37％細胞所需要的放射線劑量。

　　N值：細胞內(nèi)所含的放射敏感區(qū)域數(shù)，即靶數(shù)，也是表示放射敏感性相關的參數(shù)，是存活曲線直線部分的延長線與縱軸相交處的數(shù)值。

　　Dq值：準閾劑量，代表存活的肩段寬度，也稱浪費的放射劑量。肩寬表示從開始照射到細胞呈指數(shù)性死亡所“浪費”的劑量。在此劑量范圍內(nèi)，細胞表現(xiàn)為非致死損傷的修復，Dq值越大，說明造成細胞指數(shù)性死亡所需的劑量越大。

　　3、細胞存活曲線的臨床意義（P56－57）

　�、鸥鞣N細胞與放射劑量的定量研究；

　�、票容^各種因素對細胞放射敏感性的影像；

　�、怯^察有氧與乏氧狀態(tài)下細胞放射敏感性的變化；

　�、缺容^不同分割照射方案的放射生物學效應，并為其提供理論依據(jù)；

　　⑸考察各種放射增敏劑的效果；

　　⑹比較單純放療或放療加化療或/和加溫療法的作用；

　　⑺比較不同能量射線的生物學效應；

　　⑻研究細胞的各種放射損傷以及損傷修復的放射生物學理論問題。

　�、缇�性二次方程（L-Q）公式（P56）

　　1、L-Q公式的定義：

　　S=e—(αD+βD2)

　　S：存活比例

　　e：自然對數(shù)

　　D：分次照射的劑量

　　α、β：系數(shù)

　　上述公式表明，某一劑量造成的細胞殺傷可由直接致死效應和間接致死效應組成，即α型和β型細胞殺傷。

　　①公式中e—αD產(chǎn)生的生物效應與劑量成反比，表示DNA單擊雙鍵斷裂，在細胞存活曲線上與劑量表現(xiàn)為線性關系。α表示單擊生物效應系數(shù)。

　�、诠�式中e—βD2產(chǎn)生的生物效應與劑量平方成正比，表示DNA多擊單鍵斷裂，與可修復的損傷累積有關，存活曲線表現(xiàn)為連續(xù)彎曲，β表示多擊生物效應系數(shù)。

　　當單次照射引起上述兩種效應相等時，α/β值即為兩種效應相等時的劑量。

　　e—αD=e—βD2

　　α/β=D

　　正常早期反應組織具有較高的α/β值(10Gy左右)，說明直接坐標效應相對明顯，存活曲線表現(xiàn)的彎曲程度較小。

　　正常晚期反應組織的α/β值較低（約3Gy），表明直接殺傷要比早反應組織少，可修復損傷累積引起的殺傷相對較多。

　　早期反應組織是機體內(nèi)分裂、增殖活躍并對放射線早期反應強烈的組織，如上皮、粘膜、骨髓、精原細胞等。

　　相對而言，機體內(nèi)那些無再增殖能力，損傷后僅以修復代償其正常功能的細胞組織，稱為晚反應組織，如脊髓、腎、肺、肝、骨和脈管系統(tǒng)等。

　　2、L-Q公式設計最佳分次照射方案的一般原則

　�、艦槭拐�常組織的晚期損傷相對低于對腫瘤的殺滅，每次量應低于1.8～2.0Gy；⑵每天照射的分次總劑量應小于4.8～5.0Gy；

　�、敲糠执蔚拈g隔時間應大于6小時；

　　⑷在不致引起嚴重急性反應的前提下，盡量縮短總治療時間；

　　⑸最高總劑量應確定不會引起照射野內(nèi)正常組織的晚期反應。兩周內(nèi)給予的總劑量不能超過55Gy。

　　第三章臨床放射生物學基礎（2）

　　一、細胞存活與修復

　　㈠放射損傷的分類

　　1、致死損傷（lethaldamage，LD）

　　2、亞致死損傷(sublethaldamage，SLD)

　　3、潛在致死損傷（potentialdamage，PLD）

　　這部分損傷受照射后受環(huán)境的影響，或能修復，或走向死亡。

　　㈡潛在致死損傷與修復

　　按正常情況細胞將死亡，但一旦照射后環(huán)境有所變化，而且存活率又有提高，則考慮是由于潛在致死損傷的修復。

　�、鐏喼滤罁p傷與修復

　　當一個特定的照射分為間隔一定時間段的兩次給予后，能觀察到細胞存活率的增加。兩次照射之間分別在室溫、正常溫度：

　　1、室溫下培養(yǎng)

　　室溫培養(yǎng)，可防止細胞在照射間隙的細胞周期內(nèi)改變時相，證實未受細胞周期時相變化影響的亞致死損傷修復現(xiàn)象。

　　2、正常的溫度下培養(yǎng)

　　在前幾個小時可見快速的亞致死損傷修復，但當兩次分割的間隔更長時，細胞存活率再次下降。解釋如下：

　�、俜派涿舾袝r相細胞被殺滅，存活細胞群趨于集中于放射抗拒周期內(nèi)。

　�、�6小時后第二次照射。細胞群在周期內(nèi)行進，達到G2或M時相。放射敏感程度超過亞致死損傷效應修復的效應，細胞存活率下降。三種過程同步存在的綜合。

　�、賮喼滤婪派鋼p傷的快速修復；(Repair)②在分次照射期間細胞在周期內(nèi)的行進，稱之為細胞的

　　再分布；(Redistribution)

　�、廴鐑蓚�分次照射的間隔是10～12h，超過了這些快速生長細胞的細胞周期時間，由于細胞分裂或再群體化，又出現(xiàn)細胞存活率增加。(Regeneration)

　　再氧合（Reoxygenation)

　�、栌绊懠毎�放射損傷與修復的因素

　　1、射線種類

　�、偶毎�放射損傷隨射線LET的增大而加大；

　�、浦仉x子、中子、粒子照射后，細胞基本不存在潛在致死損傷的修復；

　　⑶輻射種類對亞致死損傷修復的影響可以從照射后劑量存活曲線曲線的肩區(qū)大小反應出來。X線照射者肩區(qū)最寬，粒子照射沒有肩區(qū)，中子照射肩區(qū)極小。

　　2、劑量率

　　總劑量一定時，劑量率越低，照射時間越長，生物效應就越輕。

　　3、氧效應

　�、磐耆�氧合的細胞比低氧細胞對輻射更加敏感；

　�、频蚅ET的X射線或γ射線，其OER值約為2.5～3.5，重粒子的OER為1，中子的OER值為1.6；

　�、茄跣�應

　　4、輻射增敏劑和防護劑

　�、旁雒魟�：氧、鹵代嘧啶類化合物、親電子性化合物、中藥、乏氧細胞毒性化合物等。主要作用是降低細胞積累亞致死性損傷的能力，細胞存活曲線上表現(xiàn)為肩區(qū)和斜率的明顯改變。

　�、品雷o劑:作用機制涉及自由基清除與氧有關的修復反應以及對細胞的防護保護作用等。要求對腫瘤細胞無保護作用，而對大多數(shù)正常組織均有防護作用。

　　⒌加熱

　�、欧椒ǎ喊�括熱水浴、短波透熱、超聲和射頻等；

　�、菩�應特點：41.5℃～46.5℃，溫度升高，持續(xù)越久，細胞殺傷作用越顯著；

　�、羌毎�存活曲線：開始出現(xiàn)“肩區(qū)”，隨后出現(xiàn)指數(shù)殺滅部分；

　　⑷機理：熱對膜的損傷增加了細胞死亡的機率；

　�、捎绊懸蛩兀篜H值、細胞營養(yǎng)條件和氧、細胞周期等。

　　二、分次放療中的4“R”原則

　�、宸派鋼p傷的修復(Repair)

　　以上提到的亞致死性損傷的修復和潛在致死性損傷的修復。

　�、嬷芷趦�(nèi)細胞的再分布(Redistribution)

　　細胞的放射敏感性因所處的時相不同而不同�？偟膬A向是處于S期的細胞是最耐受的，處于G2期和M期的細胞是最具放射敏感性。

　　研究發(fā)現(xiàn)，分次放射治療中存在著處于相對放射抗拒時相的細胞向放射敏感時相移動的再分布現(xiàn)象。這有助于提高放射線對腫瘤的殺傷效應。但如果未能進行有效的細胞周期時相再分布，則可能成為放射抗拒的機制之一。

　　在分次照射期間細胞在周期內(nèi)的行進，稱之為細胞的再分布。

　�、缪跣�應和乏氧細胞的再氧合（Reoxygenation)

　　1、氧效應

　　在有氧的情況下，氧能與自由基（R）作用形成有機過氧基（RO2），它是靶物質(zhì)的不可逆形式，于是損傷被化學固定下來，因此認為氧對照射的損傷起了“固定”作用，稱之為“氧固定學說”。氧效應就是氧在放射線和生物體相互作用中所起的影響。

　　2、乏氧細胞的再氧合

　　實驗表明，直徑<1cm的腫瘤是充分氧合的，超過這個大小就會出現(xiàn)乏氧。如果用大劑量單次照射，腫瘤內(nèi)大多數(shù)放射敏感的氧合好的細胞將被殺死，剩下的那些活細胞是乏氧的。因此，照射后即刻的乏氧分數(shù)將會接近100％，然后逐漸下降并接近初始值，這種現(xiàn)象稱為再氧合。

　　3、氧效應對細胞存活曲線的影響

　　大劑量分次照射氧合好的細胞和乏氧細胞的效應。如果沒有再氧合的發(fā)生，則每分次劑量照射后只能期望殺死極小數(shù)量的乏氧細胞。存活曲線區(qū)域平坦。在療程后期，乏氧細胞群體的效應將占主要地位。如果分次間有氧合發(fā)生，則放射對初始乏氧細胞的殺滅作用會增大，從而使乏氧細胞的負面效應減少。

　　4、氧增強比（oxygenenhancementratio，OER）

　�、哦�義：在缺氧條件下，引起一定效應所需放射劑量與有氧條件下引起同樣效應所需放射劑量的比值，常用來衡量氧效應的大小。

　�、撇煌�射線的OER值

　　低LET射線：有氧條件下放射損傷嚴重，反之則損傷較輕。如：X射線、γ射線的OER值一般為2.5～3。

　　高LET射線：放射敏感性對細胞中含氧狀態(tài)的依賴性較小。

　　如：α粒子OER為1，即沒有氧效應。

　�、柙僭鲋郴蛟偃后w化(Regeneration)

　　1、正常組織

　　損傷之后，組織的干細胞及子代細胞在機體調(diào)節(jié)機制作用下，增殖、分化、恢復組織原來形態(tài)的過程稱做再群體化。

　　2、腫瘤組織

　　照射后可啟動腫瘤內(nèi)存活的克隆源細胞，使之比照射或用藥以前分裂更快，稱為加速再群體化。換言之，臨床進行分次照射時，每次照射劑量不可能達到破壞全部腫瘤細胞的目的，在此期間，腫瘤細胞的再生或再群體化是不可避免的。

　　㈤內(nèi)在敏感性(intrinsicRadio-sensitivity)

　　不同細胞照射后細胞存活比例不同，尤其在低劑量率時更加明顯。這些反映出其內(nèi)在的敏感性有差異。

　　三、放射增敏

　�、宸派湓吹倪x擇

　　理想的劑量分別應該是放射線能在腫瘤深度達到高劑量，而在腫瘤前后的正常組織劑量較低，旁向散射較少。

　　γ射線、X射線：合理射野后腫瘤前后組織仍受到較大劑量的照射。

　　醫(yī)用加速器電子束：治療表現(xiàn)部位的腫瘤而保護腫瘤后面的正常組織。

　　高LET射線：腫瘤前后的正常組織受量均相對較低。

　�、孢x擇合適的劑量

　　放射生物物理學(radiobiophysics)

　　是闡明輻射與生物物質(zhì)相互作用的現(xiàn)象和規(guī)律的學科，屬于放射生物學中研究原初機理的那一部分。

　　環(huán)境的輻射包括宇宙射線、高能輻射、光和各種電磁波等對人類具有損傷或有益的作用，研究其原初過程以及對生物大分子和細胞的作用機制，是研究損傷及其修復、防護及其利用的根據(jù)。

　　與輻射相關的自由基的產(chǎn)生及作用也是一個重要環(huán)節(jié)。

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