Биологические предпосылки использования ионизирующего излучения для лечения опухолей

В основе гибели клеток в результате облучения лежит повреждение ДНК с последующим прерыванием репликации (репродуктивная или митотическая гибель). Выраженность клинических проявлений этого процесса зависит от скорости регенерации и дифференцировки клеток. Репарация сублетальных и нелетальных повреждений клеток начинается уже через несколько часов после облучения, однако полного восстановления клеточных структур, по-видимому, не происходит. Гибель клеток при облучении носит произвольный характер. При непрерывном подведении постоянной дозы излучения происходит летальное повреждение постоянной доли облучаемых клеток. Степень уменьшения объема опухоли определяется не только гибелью клеток, но и скоростью их пролиферации.

Второй путь реализации действия ионизирующего излучения - непрямое действие на клетки через ионизацию, главным образом в результате радиолиза воды. Свободные радикалы оказывают повреждающее воздействие на клетку, вызывая нарушение метаболизма и развитие некробиотических процессов.

Радиобиологический эффект напрямую зависит от концентрации кислорода в тканях («кислородный эффект»). Неполноценное кровоснабжение опухолевой ткани, приводящее к ее гипоксии, является одной из причин резистентности к ионизирующему излучению. При облучении опухоли в большей мере погибают хорошо оксигенированные клетки, расположенные вблизи от капилляров. По мере удаления погибших клеток приток кислорода увеличивается, т.е. происходит реоксигенация опухоли. Наиболее эффективная реоксигенация достигается при длительном (в течение 6-7 нед) облучении в режиме 30-35 фракций по 2 Гр.

Помимо этого облучение вызывает апоптоз, т.е. запрограммированный процесс смерти клеток в результате генетических повреждений, и гибель клеток в интерфазе (в периоды G0- и 01-клеточного цикла). Радиочувствительность - это мера восприимчивости клеток к повреждающему действию ионизирующего излучения. Она зависит от периода клеточного цикла и достигает максимума в G2- и M-фазы. По этой причине быстро пролиферирующие опухолевые клетки, а также кроветворная ткань, эпителий тонкой кишки, кожи и гонад обладают наибольшей чувствительностью к облучению. Этот биологический феномен лежит в основе режима фракционирования, который позволяет при подведении последующей дозы облучения застать выжившие клетки опухоли, перешедшие в постсинтетический и митотический периоды клеточного цикла. На степень радиочувствительности влияют степень дифференцировки клеточных элементов, соотношение стромы и паренхимы, кровоснабжение и размер опухоли, ее локализация, наличие сопутствующего воспалительного процесса.

Злокачественные опухоли характеризуются различной радиочувствительностью. Так, высокой степенью радиочувствительности обладают лимфомы, эмбриональные опухоли (семиномы), мелкоклеточный и низкодифференцированный рак. Относительно высокая радиочувствительность свойственна плоскоклеточному раку гортани, глотки, мочевого пузыря, кожи, шейки матки, железистому раку пищеварительного тракта, средняя - железистому раку тела

матки, молочной железы и бронхов. И наконец, низкая степень радиочувствительности отличает железистый рак слюнной железы, почки, печени, желудка, поджелудочной железы, саркомы костей и мягких тканей и меланому кожи.

Радиоустойчивость, или радиорезистентность, - это характеристика, противоположная радиочувствительности. Наибольшей радиорезистентностью обладают клетки, находящиеся в синтетической (или S-) фазе клеточного цикла (например, клетки эндотелия, поперечно-полосатой и гладкой мускулатуры, соединительной и нервной ткани).

Радиомодификация

Для повышения эффективности лучевой терапии применяют различные способы модификации радиочувствительности тканей с помощью радиомодифицирующих агентов. Последние представляют собой физические и химические факторы, способные изменять (ослаблять или усиливать) радиочувствительность клеток и тканей. Радиомодификация, т.е. управление лучевыми реакциями, применяется также с целью противолучевой защиты нормальных тканей.

К основным способам радиомодификации относятся оксигенотерапия, оксигенобаротерапия (облучение в условиях гипербарической оксигенации), гипоксирадиотерапия (перевод больного на время проведения сеанса лучевой терапии на дыхание гипоксической газовой смесью), гипертермия опухоли, применение цитостатиков (5-ФУ, цисплатин). Цитостатики (так называемые радиосенсибилизаторы) реализуют синхронизирующий эффект, задерживая деление опухолевых клеток в определенных фазах цикла. В результате большее число клеток опухоли находится в наиболее радиочувствительных фазах митоза и премитоза, что значительно повышает эффективность лучевой терапии.

Клиническое применение лучевой терапии

В современной онкологической практике лучевую терапию применяют в качестве самостоятельного метода при радиочувствительных опухолях и значительно чаще как компонент комбинированного и комплексного лечения (в сочетании с хирургическим и лекарственным). При этом облучение, являясь регионарным методом лечения, способствует прежде всего улучшению результатов локального противоопухолевого воздействия.