2) S-фазу (период синтеза ДНК) (+)
3) М (митоз)
4) G1-фазу (предсинтетический период)
Наиболее выраженная радиорезистентность обычно характерна для клеток в S-фазе, особенно в её позднем периоде. В это время происходит репликация ДНК, а наличие сестринских хроматид создаёт условия для эффективной гомологичной рекомбинации — точного восстановления двунитевых разрывов ДНК. Дополнительное значение имеют активация контрольных точек клеточного цикла и возможность временной остановки репликации для устранения радиационных повреждений.
В фазах G2 и M клетки наиболее радиочувствительны: хроматин максимально конденсирован, механизмы репарации ограничены, а повреждения хромосом и веретена деления легко приводят к митотической катастрофе и гибели клетки. Клетки G0 также могут быть устойчивыми к облучению, особенно при низкой пролиферативной активности, однако степень этой устойчивости зависит от типа ткани и состояния клетки. Поэтому в классической закономерности изменения радиочувствительности в течение цикла именно S-фаза рассматривается как период максимальной радиорезистентности.
| Фаза клеточного цикла | Относительная радиочувствительность | Основные биологические особенности | Значение для лучевой терапии |
|---|---|---|---|
| G0 | Низкая или вариабельная | Покой, низкая пролиферативная активность; репарационная способность зависит от дифференцировки клетки | Клетки могут сохраняться после облучения и возвращаться в клеточный цикл при стимуляции |
| G1 | Средняя | Подготовка к репликации ДНК; преобладает репарация двунитевых разрывов по механизму негомологичного соединения концов | Чувствительность обычно выше, чем в S-фазе, но ниже, чем в G2/M |
| Ранняя S-фаза | Сниженная | Начало репликации; постепенно повышается доступность механизмов репарации, связанных с сестринской хроматидой | Часть клеток менее эффективно уничтожается стандартной дозой облучения |
| Поздняя S-фаза | Минимальная | Активная репликация и выраженная гомологичная рекомбинация повышают точность восстановления повреждений ДНК | Классический период максимальной радиорезистентности |
| G2 | Высокая | Подготовка к митозу; сохраняются контрольные точки, но время для репарации ограничено | Клетки эффективно элиминируются при повреждении ДНК перед делением |
| M | Максимальная | Конденсация хромосом, формирование веретена деления и отсутствие полноценной репарации во время митоза | Наиболее вероятны митотическая гибель и репродуктивная потеря клетки |
Зависимость радиочувствительности от фазы цикла лежит в основе феномена перераспределения: после облучения выжившие клетки переходят в более чувствительные периоды цикла. Фракционирование дозы позволяет использовать это свойство, одновременно обеспечивая репарацию сублетальных повреждений в нормальных тканях. На радиобиологический эффект также влияют оксигенация, способность к репарации и пролиферативный потенциал опухоли. Следовательно, фазоспецифическая радиорезистентность является важным, но не единственным фактором эффективности лучевого лечения.