第四章 临床放射生物学基础NEW

[临床放射生物学规定细胞死亡是指任何能够引起细胞永久性无限增殖能 力丢失的过程，这一定义是针对正处于增殖状态的细胞而言的。]
二、细胞放射损伤与修复
2.细胞放射损伤的修复 临床上所用的照射剂量会造成大量的DNA损伤， 但其中的大部分被细胞成功地修复。
细胞放射损伤修复分为两类：
① 亚致死损伤修复
② 潜在致死损伤修复。
2.DNA合成期（S期）
3.DNA合成后期，有丝分裂准备期（G2期）
4.有丝分裂期（ M期）
细胞周期
一、细胞结构与细胞周期
处于不同细胞周期时相的细胞对电离辐射的敏
感性不同。有丝分裂期细胞或接近有丝分裂期的细
胞是放射最敏感的细胞。
M相对射线很敏感；
G2相对放射线最敏感，其敏感性与M相细胞相似；
G1相其次； S相细胞相对不敏感。
1.干细胞:具有无限自我繁殖能力，正常情况下大部 分干细胞都处于G0期，受到刺激后可进入细胞周期； 2.分化或功能细胞: 这些细胞通常没有分裂能力， 最后因衰老而死亡； 3.扩增细胞：是处于干细胞和功能分化细胞之间的 一个由正在成熟的细胞组成的中间层次，可快速增殖，
辐射的直接作用与间接作用
辐射的直接作用与间接作用
二、细胞放射损伤与修复
1.细胞的放射损伤
亚致死损伤（sublethal damage，SLD）：受照射后经过一段时间
能够完全被细胞修复的损伤。 潜在致死损伤（potential lethal damage, PLD）：正常状态下 应当在照射后死亡的细胞，若照射后改变环境条件出现又可存活的现 象。 致死损伤（lethal damage, LD）：受照射后细胞完全丧失了分裂 繁殖能力，是一种不可修复的不可逆损伤。
照射剂量（D）之间的
关系以下列公式表示：
SF=e-α D
(单靶单击模型)
三、细胞存活曲线
2. 非指数存活曲线：
对于稀疏电离辐射（X、γ 射线等）照射后，
细胞存活曲线在低剂量段在半对数坐标上有一个
有限的初斜率；在稍高剂量段（肩区）出现弯曲，
弯曲部分跨度是几个Gy。在高剂量段存活曲线又
趋于直线。
三、细胞存活曲线
G2>M>G1>S
二、细胞放射损伤与修复
1.细胞的放射损伤
电离辐射的生物效应主要是通过直接作用或间
接作用造成DNA损伤。
直接作用是指任何射线被生物物质吸收时，直
接和细胞关键的靶原子起作用，靶原子被电离或激
发从而导致生物改变。
二、细胞放射损伤与修复
间接作用是指射线在细胞内并不直接与关键靶 起作用，而是和另一个原子或分子相互作用产生自 由基，自由基扩散一定距离到达关键的靶并造成损 伤。
第一节 电离辐射对细胞 的作用
一、细胞结构与细胞周期
细胞周期：
由细胞分裂结束到下一次细胞分裂结束所
经历的过程。一个完整的细胞周期包括分裂间
期和分裂期两个阶段。分裂间期为分裂期进行
物质准备，包括DNA分子的复制和有关蛋白质的
合成。
一、细胞结构与细胞周期
细胞增殖必须依次经过以下时期： 1.DNA合成前期，DNA合成准备期（G1期）
射后环境条件改变则会出现细胞存活增加，这被认
为是潜在致死损伤修复的结果。
三、细胞存活曲线
细胞存活曲线（cell survival curves）：
细胞存活曲线是用来定量描述照射剂量与
存活细胞数量相关性的一种方法。 以剂量为横
坐标， 存活率为纵坐标。
三、细胞存活曲线
细胞存活曲线主要用于研究以下几个放射生物学问题：
1.研究各种细胞生物效应与放射剂量的定量关系；
2.比较各种因素对放射敏感性的影响；
3.观察有氧和乏氧情况下细胞放射敏感性的变化； 4.比较不同放射分割方案的放射生物学效应； 5.观察各种类型放射增敏剂的效用； 6.比较单纯放疗和放疗综合治疗的作用； 7.比较不同LET射线的生物学效应； 8.研究细胞的各种放射损伤。
第四章 临床放射生物学基础
放射治疗教研室
郭飞
放射生物学 Radiobiology
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
To describe the nature of the interactions and the consequences when macromolecules, cells, tissues and whole bodies are subject to ionizing radiation
三、细胞存活曲线
几种常用的存活曲线数学模型 1. 指数存活曲线： 对于致密电离辐射（如中子、a粒子等）照射 后的哺乳动物细胞的存活曲线在半对数坐标系上 是一条直线，其特点是只有一个生物学参数，即 D0值，通常称为平均致死剂量。它的定义是平均 每靶击中一次所给与的剂量。
三、细胞存活曲线
存活ห้องสมุดไป่ตู้数（SF）与
①多靶单击模型 主要针对稀疏电离辐射效应， 曲线肩区代表有辐射后损伤修复。 D0： 存活曲线直线部分斜率的倒数， 代表细胞的放射敏感性。D0 值愈小， 放射敏感性愈高。 Dq： 准阈剂量 （有杀灭效应的最小 剂量）代表细胞的亚致死性损伤修 复能力 N：个靶所需击中的次数。 多靶单击模型其数学表达式为： SF=1-(1-e-К D)N
三、细胞存活曲线
②线性二次模型：在放射线的作用下, DNA 双链的断裂
有两种方式：
由放射线一次击中DNA的两条单链所致的细胞死亡 由放射线分别击中DNA的两条单链而引起的细胞死亡
三、细胞存活曲线
Chadwich和Leenhouts提出的线性二次模型假定辐射 引起的细胞死亡是由两部分组成 , 一部分与照射剂量成 细胞存活曲线 -线性二次模型（LQ 模型） 正比, 另一部分与照射剂量的平方成比例。 双链断裂数 N=αD+βD2
此模型更加合理, 其特点是合成曲线呈连续弯曲曲线, 没有一个斜率不变的末尾指数区域, 因此也就没有D0以 及N,其一个显著的优点是只有2个可以调整的系数即α 和β 。
三、细胞存活曲线
线性二次模型其数学
表达式为：
S=e-α D-β D2
第二节 电离辐射对正常 组织和器官的作用
一、正常组织的结构组分
二、细胞放射损伤与修复
2.细胞放射损伤的修复 ① 亚致死损伤修复 是指假如将某一既定单次照射剂量分成间隔一
定时间的两次时所观察到的存活细胞增加的现象。
不同类型组织细胞修复亚致死性损伤的速度是不一
样的，一般为30分钟到数小时。
二、细胞放射损伤与修复
2.细胞放射损伤的修复 ② 潜在致死损伤修复
指一般情况下照射可导致细胞死亡，但如果照