放射治疗中正常组织损伤与防护
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第二章 放射损伤组织病理学概论

第一节 放射损伤的发展过程

癌症是导致人类死亡的主要病因之一,目前癌症患者的生存期较二十年前已有明显提高,其中放射治疗在延长癌症患者生存期方面发挥着重要作用。在对恶性肿瘤的放射治疗过程中,某些正常组织会受到辐射的影响。辐射所致的组织病理学改变与所构成组织器官的细胞对辐射的敏感性有关。尽管所有器官都会受到辐射的影响,但是腮腺、口腔黏膜及胃肠道黏膜等部位对辐射的敏感性更高,更容易出现辐射损伤。此外,辐射损伤的严重程度还与其他重要的因素有关,比如辐射剂量、剂量率、照射野范围,照射后观察的时间点,组织器官的血供等。其中,照射后观察的时间点是一个重要的因素,辐射所致组织器官的形态和功能改变与时间密切相关。

放射治疗时,照射后组织器官的损伤一般可以分为早期损伤或晚期损伤。早期损伤是放射治疗后数天到数周内发生的损伤,临床及形态学表现为急性或亚急性改变。晚期损伤是指照射后数月到数年内发生的损伤。即刻、早期或晚期是指辐射损伤发生的时间点,而急性、亚急性或慢性则是描述组织器官照射后发生损伤的类型。

早期损伤是指发生于照射后数小时之内,在足够大的单次剂量照射后的几分钟至几小时,形态学变化开始出现。电子显微镜可以观察到这些即刻的变化(例如,8分钟时可观察到淋巴细胞核的变化)。在单次照射24小时后,严重的损伤可以通过光学显微镜观察到。这些即刻损伤主要影响高度敏感的DNA,如快速增殖的细胞或特定的细胞,如淋巴细胞。这些分子损伤可能最终以形态学改变的形式表现出来,但也可能不会发展为早期或晚期损伤。病理学家以及放射肿瘤学家很少有机会在临床上观察到这些即刻损伤。

早期损伤指发生于辐射暴露后数天至数周的变化。这一时期在单次暴露时严重的细胞损伤开始表现出形态学变化。出现于这一时期的病理学改变在形态学与临床上是急性或是亚急性的,最好的例子是消化道、骨髓和睾丸。这些器官的损伤在辐射暴露后的几小时内几乎不能被检测到,但是能在数天后被发现,这种损伤被称为早期损伤。在消化道黏膜特别是小肠,这种损伤表现为进行性的上皮细胞的凋亡及丢失。在全身照射后,这一损伤在大约第7天进展至最大(可能是致命的)。由于三个主要祖细胞系的凋亡(放射敏感性最强),以及骨髓中成熟成分的迁移(放射敏感性最低)导致骨髓造血细胞急速减少。单次照射后骨髓抑制最严重时期为照射后4~5天,并且导致白细胞及血小板在3~4周后降至最低。睾丸放射敏感性最强的细胞是精原细胞B以及精母细胞,在暴露5小时至20天之后这些细胞的坏死发展至最大,加上成熟精子的迁徙导致在暴露几周后出现明显的少精症。此外,早期损伤也发生于呼吸道、唾液腺以及皮肤。

晚期损伤通常发生在辐射暴露之后数月至数年。晚期辐射损伤与组织器官的血管损伤或细胞外基质成分的损伤有关,往往是永久性损伤。可能是靶组织或器官的直接损伤,比如血管闭塞造成的深部组织坏死,也可能是由于严重的早期反应所致,比如广泛的表皮剥脱、感染所致的皮肤坏死,或严重的肠道黏膜溃疡所致的肠腔狭窄等。另外,早期反应与晚期反应并不是相互排斥的,而是常常共存的。关于常见各类组织、器官病理形态学改变的描述,详见第四篇各章。