正常组织放射反应和损伤课件.ppt
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- 关 键 词:
- 正常 组织 放射 反应 损伤 课件
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1、 正常组织放射反应和损伤正常组织放射反应和损伤 .n基本概念基本概念n正常组织的结构正常组织的结构n正常组织的放射反应模式正常组织的放射反应模式n早反应组织和晚反应组织早反应组织和晚反应组织n早、晚期放射反应的发生机制早、晚期放射反应的发生机制n正常组织的体积效应正常组织的体积效应n正常组织和器官的放射损伤正常组织和器官的放射损伤n再程放射治疗的正常组织耐受性再程放射治疗的正常组织耐受性基本概念基本概念n正常组织细胞与细胞之间不是孤立存在的,它正常组织细胞与细胞之间不是孤立存在的,它们形成复杂的结构,们形成复杂的结构,n在正常情况下细胞的生、死之间维持着精确的在正常情况下细胞的生、死之间维持着
2、精确的平衡,它使机体的组织结构及构成组织的细胞平衡,它使机体的组织结构及构成组织的细胞数量保持在稳定状态。数量保持在稳定状态。n细胞损伤时不仅要考虑死亡细胞本身细胞损伤时不仅要考虑死亡细胞本身n而且要考虑由死亡细胞带来的连锁反应而且要考虑由死亡细胞带来的连锁反应。n必须弄懂组织的结构及动力学。必须弄懂组织的结构及动力学。正常组织的结构正常组织的结构n正常组织结构类型正常组织结构类型n等级结构组织等级结构组织(hierarchical tissue)hierarchical tissue)n在这种组织中干细胞、扩增细胞与功能细胞层在这种组织中干细胞、扩增细胞与功能细胞层之间具有清楚的可识别的界限
3、之间具有清楚的可识别的界限n灵活组织灵活组织 (flexible tissue)(flexible tissue)n细胞层次间没有明显的界限细胞层次间没有明显的界限等级结构组织等级结构组织(hierarchical tissue)hierarchical tissue) 等级结构组织有三种不同分化层次的细胞等级结构组织有三种不同分化层次的细胞 干细胞干细胞(stem cells):):n自我复制和更新,自我复制和更新,可以分裂很多次并形成一系可以分裂很多次并形成一系列分化特征的分化细胞。列分化特征的分化细胞。n能避开细胞分裂和分化之间的联系能避开细胞分裂和分化之间的联系,即其他细即其他细胞在每
4、次有丝分裂后就会失去部分分化潜能而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的功能性细胞。最终分化成不分裂的功能性细胞。n正常情况下大部分干细胞都处于正常情况下大部分干细胞都处于GoGo期期,但刺激但刺激以后可很快进入细胞周期以后可很快进入细胞周期 . . 功能细胞功能细胞(functional cellsfunctional cells):):n通常没有分裂能力最后因衰老而死亡通常没有分裂能力最后因衰老而死亡(如血循环中的粒细胞和小肠黏膜绒毛(如血循环中的粒细胞和小肠黏膜绒毛细胞)。细胞)。n某一既定类型的所有细胞都具有相似的寿命,但不某一既定类型的所有细胞都具有相似的寿命,但
5、不同类型的细胞之间寿命差别很大,如红细胞的寿命同类型的细胞之间寿命差别很大,如红细胞的寿命为为120120天而粒细胞则不到天而粒细胞则不到1 1天天 正在成熟的细胞正在成熟的细胞(maturating cells)(maturating cells):n在这个层次中,分化的干细胞后代在分化进在这个层次中,分化的干细胞后代在分化进程中倍增(如骨髓中的幼红细胞程中倍增(如骨髓中的幼红细胞(erythroblats(erythroblats) )和成粒细胞和成粒细胞( (granuloblatsgranuloblats) )就是中间层次的细就是中间层次的细胞)。胞)。n.灵活组织灵活组织 (flex
6、ible tissue)(flexible tissue)n特点特点n干细胞与功能细胞间没有明显的界限干细胞与功能细胞间没有明显的界限n细胞转化很慢细胞转化很慢n 正常组织的放射敏感性正常组织的放射敏感性n正常组织放射敏感性取决于细胞的类型正常组织放射敏感性取决于细胞的类型和分化程度。和分化程度。n放射主要影响干细胞而对分化细胞的寿放射主要影响干细胞而对分化细胞的寿命无太大修饰作用命无太大修饰作用.n在所有细胞中,干细胞最放射敏感在所有细胞中,干细胞最放射敏感n成熟进程中的细胞放射敏感性较低,且成熟进程中的细胞放射敏感性较低,且随分化的完成继续降低。随分化的完成继续降低。n不再分裂的充分分化了
7、的细胞是非常放不再分裂的充分分化了的细胞是非常放射抗拒的射抗拒的.n给不同组织放射敏感性相同的干细胞以相给不同组织放射敏感性相同的干细胞以相同剂量的照射,损伤的表达和修复时间却同剂量的照射,损伤的表达和修复时间却不相同,这是由子代细胞的固有特性决定不相同,这是由子代细胞的固有特性决定的。的。n如小肠和睾丸组织的干细胞具有相似的放射敏感性,小如小肠和睾丸组织的干细胞具有相似的放射敏感性,小肠的损伤在几天内便表现出来并在两周内修复。而睾丸肠的损伤在几天内便表现出来并在两周内修复。而睾丸精子生成的减少可持续几个月。精子生成的减少可持续几个月。正常组织的放射反应模式正常组织的放射反应模式n等级结构制约
8、模式等级结构制约模式n(hierarchical model)hierarchical model)n灵活模式灵活模式n(flexible modelflexible model)等级结构制约模式等级结构制约模式n特点:特点:n为大多数上皮性早反应组织所经历的放射反应为大多数上皮性早反应组织所经历的放射反应模式。模式。n结构等级制约组织中至少存在着两个层次的细结构等级制约组织中至少存在着两个层次的细胞(干细胞层次和成熟细胞层次)。胞(干细胞层次和成熟细胞层次)。n损伤的表现的时间与细胞的更新转化时间成比损伤的表现的时间与细胞的更新转化时间成比例。例。n更新转换时间是一个与功能细胞衰老所致的死亡
9、有关更新转换时间是一个与功能细胞衰老所致的死亡有关的时间过程,与照射剂量无关。的时间过程,与照射剂量无关。n损伤的进一步发展只取决于功能性细胞的寿命,照射损伤的进一步发展只取决于功能性细胞的寿命,照射通常不影响这个进程通常不影响这个进程灵活模式灵活模式n特点特点n灵活组织没有明确的细胞分化层次和严格的细灵活组织没有明确的细胞分化层次和严格的细胞等级结构(如肝、肾等)。胞等级结构(如肝、肾等)。n这些组织的更新慢,被诸如外科、化学或物理这些组织的更新慢,被诸如外科、化学或物理因素损伤后,所有细胞都进入增殖。因素损伤后,所有细胞都进入增殖。n在这种组织中,一个细胞衰老死亡后其位置由在这种组织中,一
10、个细胞衰老死亡后其位置由另一个细胞的分裂所取代。另一个细胞的分裂所取代。组织增殖的图解组织增殖的图解 A等级结构系统等级结构系统 B 灵活组织系统灵活组织系统 早反应组织和晚反应组织早反应组织和晚反应组织n为便于理解和进行生物剂量的换算正常为便于理解和进行生物剂量的换算正常组织分成早反应和晚反应组织组织分成早反应和晚反应组织n临床医生在设计治疗方案时应特别注意临床医生在设计治疗方案时应特别注意早反应和晚反应组织在生物效应之间的早反应和晚反应组织在生物效应之间的重要差别重要差别。.n早反应组织早反应组织n细胞更新很快,照射以后损伤很快便会表现出细胞更新很快,照射以后损伤很快便会表现出来。这类组织
11、的来。这类组织的/比值通常较高,比值通常较高,n晚反应组织晚反应组织n这些组织中细胞群体的更新很慢,损伤很晚才这些组织中细胞群体的更新很慢,损伤很晚才会表现出来。晚反应组织的会表现出来。晚反应组织的/比值通常较比值通常较低。低。早反应、晚反应组织与分次剂量早反应、晚反应组织与分次剂量n19781978年年WithersWithers用等效总剂量和分次剂量作图用等效总剂量和分次剂量作图显示:显示:n晚反应组织的曲线比早反应组织陡晚反应组织晚反应组织的曲线比早反应组织陡晚反应组织比早反应组织对分次剂量的变化更敏感。比早反应组织对分次剂量的变化更敏感。n加大分次剂量,晚反应组织损伤加重加大分次剂量,
12、晚反应组织损伤加重n与晚反应组织相比早反应组织对分次剂量的变与晚反应组织相比早反应组织对分次剂量的变化不太敏感化不太敏感。早反应组织、晚反应组织与总治疗时间早反应组织、晚反应组织与总治疗时间n晚反应组织更新很慢,在放射治疗期间一般不晚反应组织更新很慢,在放射治疗期间一般不发生代偿性增殖,因此对总治疗时间的变化不发生代偿性增殖,因此对总治疗时间的变化不敏感。敏感。n缩短总治疗时间会增加对肿瘤的杀灭。早反应缩短总治疗时间会增加对肿瘤的杀灭。早反应组织损伤也加重。组织损伤也加重。n在用在用LQLQ公式进行生物等效换算时把肿瘤类似于公式进行生物等效换算时把肿瘤类似于早反应组织看待,因此在不致引起严重急
13、性反早反应组织看待,因此在不致引起严重急性反应的情况下,为保证肿瘤控制应尽量缩短总治应的情况下,为保证肿瘤控制应尽量缩短总治疗时间疗时间早、晚期放射反应的发生机制早、晚期放射反应的发生机制n早期放射反应的发生机制早期放射反应的发生机制n晚期放射反应的发生机制晚期放射反应的发生机制早期放射反应的发生机制早期放射反应的发生机制n结构等级制约组织器官与灵活组织器官结构等级制约组织器官与灵活组织器官的早期放射反应发生及持续时间不同的早期放射反应发生及持续时间不同n在结构等级制约组织早期反应发生的时在结构等级制约组织早期反应发生的时间取决于分化了的功能细胞的寿命而灵间取决于分化了的功能细胞的寿命而灵活组
14、织则主要表现为级联效应活组织则主要表现为级联效应n反应的严重程度反映了生、死干细胞之反应的严重程度反映了生、死干细胞之间的平衡间的平衡。. .n有些器官同时存在早期和晚期效应的发生机制。有些器官同时存在早期和晚期效应的发生机制。(如皮肤,除了早期的上皮反应还会发生严重(如皮肤,除了早期的上皮反应还会发生严重的晚期损伤的晚期损伤- -纤维化、萎缩和毛细血管扩张)。纤维化、萎缩和毛细血管扩张)。n在同一器官,可以顺序地发生不同类型的损伤,在同一器官,可以顺序地发生不同类型的损伤,其发生机制和靶细胞均不相同其发生机制和靶细胞均不相同晚期放射反应的发生机制晚期放射反应的发生机制n经典概念经典概念n假设
15、正常组织中的靶细胞(假设正常组织中的靶细胞(Target cellTarget cell)决)决定事件(如照射)的临床过程。定事件(如照射)的临床过程。n主要强调特异性靶细胞的存在,修复和再群体主要强调特异性靶细胞的存在,修复和再群体化能力。化能力。n最初的放射效应是由实质细胞或血管内皮细胞最初的放射效应是由实质细胞或血管内皮细胞结缔组织产生的。结缔组织产生的。nTravisTravis对对“晚期反应晚期反应”的定义是:晚期反应是的定义是:晚期反应是指实质细胞耗竭后无力再生而最终导致的纤维指实质细胞耗竭后无力再生而最终导致的纤维化化 .n新认识新认识n放射诱发的长久性细胞因子级联效应放射诱发的
16、长久性细胞因子级联效应n(cascades of cytokine)(cascades of cytokine)n照射后即刻照射后即刻 -细胞成分(如膜、胞浆体和细胞成分(如膜、胞浆体和DNADNA等)的等)的损伤损伤-启动细胞间的对话启动细胞间的对话-基因表达发生了改变。基因表达发生了改变。n反应的过程是:立即释放反应的过程是:立即释放mRNA -mRNA -立即到达各自相邻细立即到达各自相邻细胞的受体,胞的受体,-通过信号传导受体细胞被激活通过信号传导受体细胞被激活-导致少导致少量的或一系列细胞因子的表达量的或一系列细胞因子的表达-最终导致细胞增殖或最终导致细胞增殖或细胞外基质蛋白的产生,
17、最终导致纤维化的产生。细胞外基质蛋白的产生,最终导致纤维化的产生。正常组织的体积效应正常组织的体积效应n器官的器官的组织结构组织结构n体积效应的分类体积效应的分类n组织结构组织结构vsvs体积效应体积效应 器官的组织结构器官的组织结构n平行结构平行结构( (parallel organization)parallel organization)n串联结构串联结构(serially organized structure(serially organized structure) )n功能性亚单位功能性亚单位(functional subunits,FSUfunctional subunits,
18、FSU) )n19881988由由WithersWithers提出,指来自克隆源细胞的能使组织再提出,指来自克隆源细胞的能使组织再生的最大组织体积或细胞单位生的最大组织体积或细胞单位体积效应的分类体积效应的分类n结构性组织耐受结构性组织耐受(structural tissue tolerance)structural tissue tolerance)n取决于细胞的放射敏感性以及在限定体取决于细胞的放射敏感性以及在限定体积内使成熟细胞群保持在临界水平以上积内使成熟细胞群保持在临界水平以上的干细胞活力的干细胞活力n功能性耐受功能性耐受(functional tolerance)(function
19、al tolerance)n取决于作为一个整体的器官是否能继续取决于作为一个整体的器官是否能继续行使功能行使功能 组织结构组织结构vsvs体积效应体积效应n在串联组织结构(如脊髓),一在串联组织结构(如脊髓),一个亚单位的失活会导致整个器官个亚单位的失活会导致整个器官功能的丧失功能的丧失(发生并发症的风险强烈发生并发症的风险强烈地受非均匀性热点剂量的影响地受非均匀性热点剂量的影响) . .n平行组织结构平行组织结构(parallel organization)(parallel organization)n如肺、肾,功能性损伤的出现取决于受如肺、肾,功能性损伤的出现取决于受照射以后照射以后FS
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