2) жизнеспособные клетки, временно не участвующие в процессе деления
3) клетки, неспособные к возобновлению клеточного цикла
4) некротизированные клетки
Наиболее выраженное первичное радиационное поражение наблюдается в клетках опухоли, сохраняющих высокую митотическую активность. Ионизирующее излучение вызывает повреждение ДНК преимущественно в виде двунитевых разрывов: непосредственно за счет ионизации молекул ДНК и опосредованно через свободные радикалы, образующиеся при радиолизе воды. При частом вступлении в клеточный цикл у клетки меньше времени на репарацию повреждений, поэтому они приводят к митотической катастрофе, потере клоногенной способности, апоптозу или стойкой клеточной сенесценции.
Этот принцип отражает закон Бергонье—Трибондо: радиочувствительность в целом выше у менее дифференцированных клеток с высокой пролиферативной активностью и большим репродуктивным потенциалом. Особенно чувствительны клетки в фазах G2 и митоза, тогда как клетки в покое (G0) и в поздней S-фазе обычно устойчивее. Некротизированные клетки уже утратили жизнеспособность и способность к делению, поэтому радиационное воздействие не вызывает в них дополнительного клинически значимого клоногенного эффекта.
| Состояние клеточной популяции | Относительная радиочувствительность | Основное объяснение и значение |
|---|---|---|
| Клетки в фазах G2 и митоза | Высокая | Минимальная эффективность репарации ДНК и высокая вероятность митотической катастрофы. |
| Клетки в фазе G1 | Средняя или высокая | Повреждения ДНК могут быть критичными, но часть из них успевает репарироваться до репликации. |
| Клетки в поздней фазе S | Сниженная | Активируются механизмы репарации, включая гомологичную рекомбинацию; поврежденная ДНК лучше переносит радиационное воздействие. |
| Жизнеспособные клетки в состоянии покоя G0 | Ниже, чем у пролиферирующих | Отсутствие непосредственного прохождения митоза уменьшает вероятность проявления летального повреждения; возможна последующая репопуляция опухоли. |
| Гипоксические опухолевые клетки | Сниженная | Недостаток кислорода ослабляет фиксацию свободнорадикальных повреждений ДНК, что формирует радиорезистентность. |
| Некротизированные клетки | Практически не оценивается | Клетки уже нежизнеспособны и не обладают клоногенным потенциалом; дополнительное излучение не определяет их гибель. |
В клинической радиотерапии учитывают не только скорость деления, но и оксигенацию, степень дифференцировки, способность к репарации и неоднородность клеточного цикла в опухоли. Фракционирование дозы позволяет использовать репарацию нормальных тканей, перераспределение клеток по фазам цикла и реоксигенацию опухолевых зон. Поэтому высокая чувствительность пролиферирующих клеток является общим радиобиологическим принципом, но не отменяет индивидуальной оценки радиочувствительности конкретной опухоли.