Page 7 - IFM_201404 calość 300 dpi

Inżynier i Fizyk Medyczny 4/2014 vol. 3

165

artykuł

/

article

radioterapia

/

radiotherapy

5R radioterapii

Paweł Kukołowicz

1

, Edyta Dąbrowska

1, 2

1

Zakład Fizyki Medycznej, Centrum Onkologii-Instytut, ul. W.K. Roentgena 5, 02-781 Warszawa, tel. +48 22 546 27 75, e-mail:

pawel.kukolowicz@gmail.com

,

2

Zakład Fizyki Biomedycznej, Uniwersytet Warszawski, ul. Hoża 69, 00-681 Warszawa

Wstęp

Podstawowe mechanizmy biologicznych skutków

oddziaływania promieniowania jonizującego na

komórki zostały opisane w klasycznej formule 4R

w 1974 roku przez Rodneya Withersa [1]. Formuła

ta zakłada, że na przeżywalność napromienionych

komórek wpływa naprawa wewnątrzkomórkowych

uszkodzeń subletalnych, redystrybucja, repopula-

cja oraz reoksygenacja. Pierwotna formuła została

uzupełniona o wewnątrzkomórkową wrażliwość

na promieniowanie w 1989 roku przez Gordona

Steela [2]. W artykule opisano czynniki biologiczne

kontrolujące odpowiedź tkanek zdrowych i nowo-

tworowych na frakcjonowaną radioterapię, znane

powszechnie jako zasada 5R.

Naprawa (

Repair

)

Na poziomie komórkowym wyróżnia się trzy rodzaje

uszkodzeń popromiennych: uszkodzenia letalne LD

(

Lethal Damage

), uszkodzenia subletalne SLD (

Sub-Le-

thal Damage

) oraz uszkodzenia potencjalnie letalne

PLD (

Potentially Lethal Damage

). Popromienne zmia-

ny zachodzące w komórce, które nie ulegają napra-

wie i doprowadzają do jej śmierci, określa sięmianem

uszkodzeń letalnych. Wykazano, że ich liczba powięk-

sza się wraz ze wzrostem liniowego przekazu energii

LET (

Linear Energy Transfer

) promieniowania.

Uszkodzenia subletalne mogą zostać naprawione

pomiędzy kolejnymi frakcjami napromieniania lub

w czasie ekspozycji o niskiej mocy dawki. Napra-

wa występuje we wszystkich rodzajach komórek,

niezależnie od stanu proliferacji [3]. Jednak zdol-

ność do naprawy uszkodzeń subletalnych w tkan-

kach różniących się szybkością proliferacji jest

różna. W tkankach szybko proliferujących, w któ-

rych komórki szybko przechodzą przez cykl życio-

wy, pozostaje mało czasu na naprawę uszkodzeń

popromiennych, a ponadto istnieje ryzyko kumula-

cji uszkodzeń podczas kolejnych dawek frakcyjnych.

W tkankach prawidłowych, wolno proliferujących,

występuje duża zdolność do naprawy uszkodzeń

potencjalnie letalnych. Większość uszkodzeń SLD

ulega naprawie – niewiele z nich nie ulega restytucji.

Przed napromienianiem liczba komórek w po-

szczególnych fazach cyklu komórkowego jest stała.

Bezpośrednim następstwem działania promieniowa-

nia jest zatrzymanie uszkodzonych komórek w cyklu,

w celu dokonania naprawy uszkodzeń subletalnych.

W procesie napromieniania pierwsze dawki frakcyj-

ne uwrażliwiają komórki nowotworowe na działanie

promieniowania jonizującego. Powstałe w komór-

kach klonogennych uszkodzenia SLD mogą ulec

naprawie, co z terapeutycznego punktu widzenia

jest niekorzystne, ponieważ zwiększa ich przeżywal-

ność. Naprawa uszkodzeń subletalnych powstałych

w tkankach zdrowych jest zjawiskiem korzystnym,

zmniejszającym prawdopodobieństwo wystąpienia

powikłań popromiennych. Jednak przy wzroście

całkowitej dawki promieniowania uszkodzenia su-

bletalne mogą się kumulować, co powoduje, że stają

się letalne. Akumulacja redukuje zdolność komórek

do naprawy i zmniejsza prawdopodobieństwo ich

przeżycia. Nienaprawione uszkodzenia subletalne

w efekcie doprowadzają do mitotycznej śmierci ko-

mórki przy kolejnej próbie podziału.

Uszkodzenia potencjalnie letalne to uszkodzenia,

które mogą ulec naprawie, lecz nienaprawione bądź

naprawione niewłaściwie przekształcają się w uszko-

dzenia letalne. Naprawa uszkodzeń PLD występuje