低剂量放射生物效应的研究

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1、低剂量放射生物效应的研究云南省肿瘤医院昆明医科大学第三附属医院云南昆明650118【摘要】肿瘤细胞的放射耐受和正常组织的放射损伤是肿瘤放射治疗中难以解决的问题。低剂量放射生物效应的发现为该问题的解决带来了希望。主要表现在三个方面：适应性反应，低剂量放射超敏感性和旁效应。低剂量放射生物效应的研究对于放射治疗的优化具有重要意义，但其发生和机制目前尚未明确。木文现就其研宄研宄现状做一综述。【关键词】低剂量；放射；适应性反应；超敏感性；旁效应【中图分类号】R818【文献标识码】A【文章编号】放射治疗(简称放疗)在肿瘤的综合治疗

2、中占有重要的地位，大约60-70%的肿瘤患者在治疗的不同阶段因不同的目的需要采用放射治疗。但是，在肿瘤放疗中仍存在着许多问题亟待解决，如肿瘤细胞的放射耐受和正常组织的放射损伤。低剂量放射生物效应的发现为该问题的解决带来了希望。根据联合国原子辐射效应科学委员会(UNSCEAR)1986年的报告，低剂量辐射(LDR)是指0.2Gy以内的低传能线密度(LET)輻射或0.05Gy以内的高LET辐射。在低剂量区域，电离辐射能够诱导一些大剂量实验中预测不到或传统放射牛.物学理论不能解释的效应，这些效应己被大量的实验研究证实，主要表

3、现在三个方面：适应性反应(adaptiveresponse,AR)，低剂量放射超敏感性(hyper-radiosensitivity,HRS)和旁效应(bystandereffect,BE)。低剂量放射生物效应的发现是对传统放射生物学的有益补充，对放疗分割设计、物理计划设计和生物学优化都只有重要指导意义。1.述皮性反成(AR)低剂量辐射预处理细胞或机体后，可产生对随后相对高剂量照射诱发损伤的抗性，从而降低高剂量辐射引起的损伤，称低剂量辐射诱导的适应性反应。1984年，Olivieri等首先在人淋巴细胞中证实了该反应的存

4、在，研究报道人淋巴细胞在低剂量辐射条件下可诱导出细胞遗传学适应性反应，降低辐射所致染色体畸变率［1】。此后这一现象不断被体外或体内实验在不同细胞中证实。AR在细胞效应上表现为细胞存活升高、而染色体畸变和凋亡下降。但其发生机制还不明确。0前认为主要涉及DNA损伤修复、细胞信号转导、ROS（活性氧物质）的作用等方面。1.1DNA损伤修复有研宄报道认为DNA损伤修复有可能是低剂量辐射诱导AR的主要机制之一，细胞暴露于电离辐射下引起的主要奋害生物学效应就是对DNA的损伤，从而造成对细胞损伤。Shadley等研究发现低剂量辐射诱

5、发的DNA损伤约是细胞正常代谢自发产生的DNA损伤的5倍。Ikushima等检测中国仓鼠肺细胞V79的DNA双链断裂修复，发现lcGy低剂量照射对细胞DNA修复具奋兴奋效应。低剂量辐射诱导细胞适应性反应的一个重要机制就是引起某些与DNA修复相关基因激活，如ADP-核糖基聚合酶（ATPRT），使其蛋白产物合成提高或活性增强，在此期间受到大剂量攻击吋产生的DNA损伤将得到更及吋和有效的修复，对随后高剂量照射产生耐受，显示出适应性反应。1.2细胞信号转导低剂量辐射能激活某些信号传递系统，促进与放射耐受奋关的基因和基因产物的生

6、成。PKC（蛋白激酶C）是细胞信号转导通路的主要组成部分，低剂量辐射可激活PKC-α活性，形成PLC-PKC-P38MAPK--PLC反馈调节通路对低剂量辐射诱导适应性反应的信号进行转导调节。Survivin也可通过激活NFκB介导低剂量放射适应性反应。此外，P53、DNAPK、ATM、PI3K、TGF、WNT等信号通路分子的参与亦有报道。1.3ROS（活性氧物质）的作用ROS在机体内主要由NADPH（还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸）氧化酶系统产生。ROS作为信息分子广泛参与细胞功能的调节及相关

7、信息的传递［2］。低剂量辐射可诱导ROS增加，促进氧化还原反应和DNA修复蛋白APE的表达，对细胞产生保护作用，维持适疲性反应的发生。1.低剂量放射超敏感性(HRS)HRS是指细胞对很低剂量照射(约0.02〜0.50Gy)较敏感而对其后剂量区域(0.50〜1.00Gy)敏感性下降的现象。在高等植物、动物和人类的多种正常及肿瘤细胞中都可观察到HRS,但也旮细胞不存在HRS，如人宫颈癌U373、乳腺癌MCF7细胞。HRS的研究具冇重要的现实意义，常规治疗无效的恶性胶质瘤病人经低剂量超级分割放疗联合化疗治疗后，疗效显著。这一

8、放疗方式的生物学基础就在于HRS的存在。HRS的研究具有重要的现实意义，但其发生机制0前尚不明确。HRS机制主要从细胞凋亡、细胞周期调控以及DNA双链断裂(DNADSBs)的修复三方面来研究；一些基因和蛋白，如p53,bcl-2,c-myc,共济失调毛细血管扩张突变(ataxia-telangiectasiamutated,ATM