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1、重離子對小鼠移植性Lewis肺癌分次照射的生物效應(yīng) 作者:丁小凡李文建李德杏陳龍華郭紅云 【摘要】目的研究重離子不同分次照射的生物效應(yīng)。方法除對照組外,選擇了2個(gè)劑量點(diǎn):低劑量為12Gy,高劑量為24Gy。每個(gè)劑量分單次、2和3次照射組,觀察Lewis肺癌的腫瘤體積變化、腫瘤生長延遲時(shí)間和荷瘤小鼠生存時(shí)間。結(jié)果無論高劑量還是低劑量,分3次照射的腫瘤生長延遲和生存時(shí)間都顯著大于單次和分2次照射。結(jié)論采用分3次照射的腫瘤生物效應(yīng)優(yōu)于單次和分2次照射,低劑量又優(yōu)于高劑量。此研究結(jié)果為我國重離子束治療腫瘤的臨床試驗(yàn)提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)?! ?/p>
2、【關(guān)鍵詞】碳離子;分次照射;Lewis肺癌 放射治療是治療惡性腫瘤最主要手段之一,臨床上常用的X、γ射線屬低傳能線密度(LET),對腫瘤乏氧細(xì)胞和G0期細(xì)胞敏感性差,組織劑量分布不理想,限制了治療療效。經(jīng)過半個(gè)多世紀(jì)的探索,發(fā)現(xiàn)高LET射線的生物效應(yīng)優(yōu)于x和7射線。已研究的高LET射線有中子、質(zhì)子、7c負(fù)介子和重離子等4種荷電粒子束,其中重離子的生物和物理特性在治療腫瘤中明顯優(yōu)于其他射線。重離子不僅可以殺滅對低LET輻射不敏感的腫瘤細(xì)胞,而且靶區(qū)內(nèi)能量沉積呈Bragg峰分布,是增加治療增益因素(therapeuticgainfact
3、or,TGF)最理想的射線。日本和德國在重離子治療腫瘤的臨床試驗(yàn)中已取得了很好的療效?! ≈仉x子的放射生物效應(yīng)不僅與照射劑量有關(guān),而且與LET值的大小和分次次數(shù)等因素也密切相關(guān)。本試驗(yàn)用蘭州重離子加速器(HIRFL)提供的12C6+離子束,觀察了碳離子單次、2和3次照射后Lewis肺癌體積的變化、腫瘤生長延遲天數(shù)和小鼠生存時(shí)間的生物效應(yīng),目的是為我國開展重離子臨床試驗(yàn)治療提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。 材料和方法 1.動物:C17BL/6J純系小鼠,體重(23±2)g,均為雄性,購自軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院實(shí)驗(yàn)動物中心?! ?.腫瘤模型:Lewis肺癌瘤株
4、引自中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院腫瘤研究所。取接種Lewis肺癌第10天小鼠,在無菌條件下將生長良好的瘤組織取出研磨,調(diào)整活細(xì)胞數(shù)為3.6×109個(gè),L,接種于小鼠右后肢,每只0.12ml。接種后第8天挑選腫瘤直徑9mm的小鼠進(jìn)行隨機(jī)分組,準(zhǔn)備照射?! ?.動物分組:除對照組(未照射組)外,選擇了低(12Gy)和高(24Gy)2個(gè)劑量,每個(gè)劑量又分單次、2和3次照射3個(gè)組,共7組。即低劑量單次(12Gy×1)、2次(6Gy×2)和3次(4Gy×3)照射組;高劑量單次(24Gy×1)、2次(12Gy×2)和3次(8Gy×3)照射組,每組9只小鼠。
5、4.照射:12C6+離子束由重離子加速器產(chǎn)生,引出能量為80MeV/u,經(jīng)降能后為75.45MeV/u(在水中15.50mm),采用射程調(diào)制器展寬Bragg峰(SOBP)。分次照射時(shí)間間隔24h?! ?.腫瘤體積和荷瘤小鼠生存時(shí)間:照射后每3天測量每只小鼠腫瘤的最大垂直高度、長和寬徑,按體積(y)=長×寬×高,2計(jì)算出腫瘤體積,同時(shí)記錄動物生存天數(shù)。 6.腫瘤生長延遲:當(dāng)照射后體積與照射前體積為某一值時(shí),照射組所需天數(shù)與對照組所需天數(shù)的差值為腫瘤生長延遲(tumourgrowthdelay)時(shí)間。本研究觀察了腫瘤體積達(dá)照射前體積5和
6、10倍時(shí)的延遲天數(shù)。 7.統(tǒng)計(jì)學(xué)處理:動物生存時(shí)間以60d為生存截尾數(shù)據(jù),用SPSS10.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和方差分析?! 〗Y(jié)果 1.腫瘤生長曲線:照射組的腫瘤體積都小于對照組,分3次照射的腫瘤體積又明顯小于單次和分2次照射。單次和分2次照射腫瘤體積基本相同,見圖1?! ?.腫瘤生長延遲時(shí)間(表1):對腫瘤生長曲線進(jìn)行擬合后,求出腫瘤體積達(dá)到照射前體積的5和10倍時(shí)所需的生長時(shí)間,治療組與對照組生長時(shí)間的差值為腫瘤生長延遲時(shí)間。結(jié)果表明:3次照射的腫瘤生長延遲時(shí)間最長,其次為2次照射,單次照射的延遲時(shí)間最短?! ?.小鼠生存時(shí)
7、間(表2):高、低劑量分3次照射的小鼠生存時(shí)間最長。與對照組相比,4Gy×3次照射組差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01),8Gy×3和12Gy×2次照射組差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。 討論 雖然目前重離子的生物學(xué)作用機(jī)理還不清楚,但大量分子、細(xì)胞學(xué)的研究,以及皮膚、神經(jīng)等組織水平的研究都證明高LET射線的相對生物效應(yīng)(RBE)高于低LET射線。而在腫瘤組織的生物效應(yīng)方面的數(shù)據(jù)相對較少。Suzuki等用人皮膚成纖維細(xì)胞和4種不同的人腫瘤細(xì)胞株研究了碳離子照射的生物效應(yīng),證明碳離子的生物效應(yīng)不僅與LET值的大小有關(guān),
8、而且與分次數(shù)也有關(guān)。在臨床治療中,如何分次會獲得更好的生物治療增益(biologicaltherapeuticgain)仍在摸索中。因此,研究動物實(shí)體瘤不同分次的生物效應(yīng)具有重要的參考價(jià)值?!”狙芯拷Y(jié)果顯示,無論高劑量還