Реакция опухолевых клеток на противоопухолевые воздействия в значительной степени зависит от их метаболического микроокружения. Одним из наиболее важных факторов, которые во многом играют определяющую роль в этом процессе, является гипоксия, — неотъемлемый признак солидных новообразований. Многими авторами показано снижение терапевтической эффективности облучения, ряда химиотерапевтических препаратов и даже хирургического вмешательства у больных с гипоксически-ми опухолями.

Хотя давно было установлено, что снижение уровня оксигенации ткани делает ее более резистентной к ионизирующей радиации, только «пионерские» работы L.H. Gray и его коллег, выполненные в 50-е годы прошлого века, продемонстрировали универсальность радиорезистентности, вызванной гипоксией, и представили возможные механизмы этого феномена. В основополагающей работе L.H. Gray и соавт. было установлено, что гипоксия обусловливает резистентность к радиации широкого спектра клеток и тканей, причем наличие кислорода во время облучения влияет именно на радиочувствительность клеток, а не на какие-либо метаболические пути, как предполагалось ранее. Этот эффект, получивший название «кислородный эффект» является уникальным феноменом в биологических системах, так как определяется на различных уровнях организации материи — от ферментов в растворах, бактерий и дрожжей до клеток растений и млекопитающих, причем независимо от их генетических особенностей.

Изучение вопроса о механизмах развития гипоксии в опухоли было начато с работы R.H. Thomlinson и L.H. Gray, которые на гистологических срезах опухолей человека показали, что в опухолевой ткани имеет место постоянное расстояние между кровеносными сосудами и участками некроза. Было установлено также, что это расстояние (обычно 100—150 мкм) соответствует расстоянию диффузии кислорода из капилляров к клеткам. Авторы предположили, что живые гипоксические (и поэтому радиорезистентные) клетки будут прилегать к некротическим участкам в опухоли. Эта теория успешно выдержала испытание временем, получив подтверждение с помощью различных методов визуализации гипоксических клеток в опухолях грызунов и человека.

Так как лучевая терапия не является специальным предметом нашего исследования, воспользуемся обзором J.M. Brown и приведем базовые данные, помогающие в общих чертах представить суть вопроса о влиянии гипоксии на эффективность облучения. Гипоксия опухоли представляет собой серьезную проблему для лучевой терапии (рентгеновского и у-облучения), так как радиочувствительность жестко лимитирована величиной р02 в опухоли ниже 25—30 мм Hg. Различие в радиочувствительности между оксигенированными и гипоксическими клетками обозначается коэффициентом кислородного усиления (oxygen enhancement ratio — OER) и представляет отношение доз облучения, вызывающих одинаковый уровень клеточной гибели при гипоксических и аэробных условиях. Установлено, что для клеток млекопитающих этот коэффициент составляет обычно 2,5—3,0.

В основе кислородного эффекта лежит способность кислорода влиять на повреждения, вызванные облучением, прежде всего в молекуле ДНК. Кислород — главная электронакцепторная молекула в клетке, которая чрезвычайно быстро, практически мгновенно реагирует со свободными электронами свободных радикалов, «фиксируя», таким образом, повреждения в биомолекулах. В отсутствие же кислорода многие из таких повреждений могут репарироваться. Из-за наличия «кислородного эффекта» доза облучения, которая требуется для получения одинакового биологического эффекта, в отсутствие кислорода в ткани должна быть в 3 раза выше, чем при нормальном уровне оксигенации.

Из сказанного легко понять, что ионизирующей радиации нелегко поразить гипоксические клетки. Очень важно также, что это касается всех типов клеток как нормальных, так и опухолевых. Следует заметить, что степень резистентности может изменяться в зависимости от природы излучения. При очень плотном ионизирующем излучении, таком, как ос-частицы, отсутствует зависимость поражающего эффекта облучения от уровня оксигенации клеток. При ионизирующем излучении промежуточной плотности, например быстрые нейтроны, наблюдается промежуточный эффект. Эти данные послужили причиной развития нейтронных генераторов для лучевой терапии, но высокая стоимость и некоторые другие проблемы, связанные с такими аппаратами, негативно повлияли на их широкое распространение. В ближайшем будущем в техническом оснащении лучевой терапии будут продолжать преобладать аппараты, генерирующие рентгеновские и у-лучи.

- Возвращение в раздел "Современная медицина"