2) доза при гипероксии к дозе на воздухе
3) доза при аноксии к дозе на воздухе (+)
4) доза на воздухе к дозе при аноксии
Коэффициент кислородного усиления (ККУ, OER) определяют как отношение доз, вызывающих одинаковый биологический эффект, обычно снижение выживаемости клеток в e раз, при аноксии и при облучении на воздухе. Поэтому правильным является отношение дозы при аноксии к дозе на воздухе: OER = Dаноксия / Dвоздух. Кислород повышает радиочувствительность, вследствие чего для достижения того же уровня гибели клеток в бескислородной среде требуется большая доза; при этом ККУ обычно больше единицы.
Основу кислородного эффекта составляет фиксация повреждений ДНК. При облучении, особенно фотонами и электронами с низкой линейной передачей энергии, образуются свободные радикалы воды и органических молекул; кислород превращает потенциально обратимые радикальные повреждения в стабильные перекисные изменения, препятствуя их восстановлению. На линейном участке кривой доза—эффект сравнивают дозы, соответствующие одному и тому же уровню выживаемости, что позволяет корректно оценить влияние кислорода независимо от абсолютной величины эффекта.
| Условие | Состояние кислородного обеспечения | Роль в оценке ККУ | Биологическая характеристика |
|---|---|---|---|
| Аноксия | Практически отсутствует молекулярный кислород | Доза используется в числителе | Часть радиационно-индуцированных повреждений ДНК остается химически обратимой |
| Облучение на воздухе | Нормоксическая среда, приблизительно 21% O2 | Доза используется в знаменателе | Кислород фиксирует радиационные повреждения и повышает радиочувствительность |
| Гипероксия | Концентрация кислорода выше атмосферной | Не является стандартным знаменателем базового ККУ | Дополнительное усиление эффекта ограничивается насыщением кислородного механизма |
| ККУ > 1 | Доза в аноксии больше дозы в нормоксии | Типичный результат для радиочувствительных биологических систем | Отражает защиту клеток от действия излучения при недостатке кислорода |
| Низкая ЛПЭ | Рентгеновское, гамма- и электронное излучение | Кислородный эффект выражен сильнее | Повреждение преимущественно опосредовано свободными радикалами |
| Высокая ЛПЭ | Тяжёлые заряженные частицы и другие плотные треки ионизации | ККУ приближается к единице | Повреждения сложные и менее зависят от кислородной фиксации |
| Единый биологический эффект | Одинаковая выживаемость или одинаковое снижение выживаемости | Обязательное условие сравнения доз | Исключает ошибочное сопоставление доз при разных уровнях клеточной гибели |
В радиотерапии гипоксические участки опухоли могут быть относительно радиорезистентными, поскольку их клетки требуют большей дозы для достижения того же уровня повреждения. Выраженность кислородного эффекта зависит от типа излучения, содержания кислорода, клеточной системы и выбранной конечной точки. При фракционированном облучении частичное восстановление оксигенации опухоли может уменьшать радиорезистентность последующих фракций.