• Facebook Social Icon

© 2015 Сергей Ильялов. Сайт создан на Wix.com

РАДИОБИОЛОГИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ СТЕРЕОТАКСИЧЕСКОЙ РАДИОХИРУРГИИ

Для чего предназначено стереотаксическое облучение?

- Стереотаксическое (высокоприцельное) облучение ставит цель уничтожить опухоль, одновременно пощадив здоровые ткани настолько насколько это возможно.

- Стереотаксическое облучение следует принципу AHARA (As High As Reasonably Achievable) – облучить клиническую мишень настолько высокой дозой, насколько это возможно (разумно достижимо), облучая одновременно другие области и органы как можно меньшей дозой.

 

Что происходит с живой тканью при облучении ионизирующей радиацией?

В начале - физическое взаимодействие между излучением и атомами молекул клетки.

В процессе - биологическое нарушение функций клетки.

В итоге - число клеток уменьшается.

 

Что представляет из себя радиохирургия?

Радиохирургия – метод стереотаксического облучения, при котором для воздействия на патологический объект (опухоль, сосудистая мальформация и др.) однократно используется большая доза радиации (десятки Гр), а для защиты здоровых тканей используется высокий градиент (падение) дозы

Рис.1 Пример градиента дозы при использовании 4 мм коллиматора на Гамма-ноже. 50% падение дозы отмечается на расстоянии всего 2.5 мм от максимальной дозы, а практически до ноля доза убывает на расстоянии 6-8 мм от максимума. Именно за подобные характеристики Гамма-нож получил почетное звание - «золотой стандарт радиохирургии»

Каковы биологические эффекты стереотаксической радиохирургии?

  • Снижение пролиферативной активности опухоли

  • Индукция апоптоза

  • Радиационное повреждение эндотелия опухолевых сосудов

  • Стимуляция локального клеточного иммунного ответа 

Что является критической мишенью для облучения?

Критической мишенью для вызванной излучением гибели клеток является молекула ДНК, содержащаяся в ядре клетки.

Существует два механизма повреждения клеток при воздействии ионизирующего излучения:

– прямой

– не прямой

 

При прямом действии, излучение взаимодействует с атомами в клетке, порождая заряженные частицы (электроны или позитроны), которые напрямую воздействуют на ДНК клетки

 

При непрямом действии, заряженные частицы, порожденные излучением, воздействуют не на ДНК клетки, а на другие атомы и молекулы, например, воды, вызывая образование свободных радикалов, которые уже и приводят к повреждению молекул ДНК

Рис. 2 Прямой и непрямой механизмы повреждения ДНК

Как происходит повреждение ДНК?

•Большинство разрывов ДНК являются однонитевыми. Они легко восстанавливаются по противоположной комплиментарной нити в качестве шаблона.

•Разрывы на двух нитях, если они расположены далеко друг от друга, так же легко восстанавливаются, т.к. каждый из них восстанавливается независимо.

•Множественные разрывы на обеих нитях лежащие друг на против друга, или разделённые только несколькими базовыми парами могут привести к двунитевому разрыву, который ликвидировать значительно труднее или невозможно

Рис. 3 Различные варианты повреждения ДНК

А - нормальная цепь ДНК (схематично)

B - одноцепочечный разрыв ДНК

C - множественные одноцепочечные разрывы ДНК

D - двухцепочечный разрыв ДНК

К чему приводит двухцепочечный разрыв ДНК (на примере вестибулярных шванном)?

1. Запускается немедленная активация эндогенной клеточной геномной системы наблюдения, которая, в свою очередь, направлена на активацию апоптоза. Клинически - раннее уменьшение опухоли в результате потери клеток.

2. Возникает отсроченная активация эндогенной клеточной системы геномного наблюдения, на стадии активного клеточного цикла с отсроченным развитием апоптоза.  Клинически – уменьшение опухоли с течением времени. Поскольку клетки шванномы обычно имеют длинное время клеточного цикла и низкий пролиферативный индекс, мы ожидаем отсроченного уменьшения опухоли на протяжении многих лет после радиохирургии.

3. Развивается состояние необратимой остановки клеточного роста. В этом состоянии клетки шванномы остаются интактными и живыми, но не могут войти в активный клеточный цикл и деление. Клиническое следствие - постоянная стабильность размеров опухоли с потерей ранее отмечавшегося линейного потенциала роста, несмотря на интактную архитектуру опухолевых клеток при гистопатологическом исследовании.

4. Происходит повреждение опухолевых сосудов с развитием ишемии и гипоксической гибели клеток опухоли. Клинически проявляется феноменом потери контрастирования в центральной части опухоли и развитием отсроченного уменьшения опухоли, когда ишемическая гибель клеток преобладает над ишемическим отеком

 

Что такое апоптоз и некроз?

Апоптоз

- генетически запрограммированный физиологический вид смерти клетки

- не сопровождается дистрофическими изменениями клеток

- не сопровождается воспалением

- не сопровождается активацией внутриклеточных гидролитических ферментов

- заканчивается фагоцитозом апоптозных телец соседними клетками

Некроз

- развивается под воздействием различных повреждающих причин и не связан с геномом клетки

- развитию предшествует дистрофия, имеющая характер некробиоза

- развивается с помощью гидролаз

- обязательно развивается воспалительная реакция (за счет выхода внутриклеточных ферментов в межклеточное пространство)

- заканчивается аутолизом погибшей ткани

Рис. 4 Схематичное изображение апоптоза и некроза

Библиография

  1. I. Toma-Dasu //Applied radiobiology for radiosurgery //Department of Medical Radiation Physics Stockholm University and Karolinska Institutet

  2. Aoki YNakagawa KTago MTerahara AKurita HSasaki Y//Clinical evaluation of gamma knife radiosurgery for intracranial arteriovenous malformation.//Radiat Med. 1996 Sep-Oct;14(5):265-8.

  3. Szeifert GTMajor OKemeny AA//Ultrastructural changes in arteriovenous malformations after gamma knife surgery: an electron microscopic study. J Neurosurg. 2005 Jan;102 Suppl:289-92.

  4. Linskey ME//Stereotactic radiosurgery versus stereotactic radiotherapy for patients with vestibular schwannoma: a Leksell Gamma Knife Society 2000 debate// J Neurosurg 2000;93(suppl 3):90–95