Лучевая терапия в онкологии мягких тканей

Лучевая терапия

• Лучевая терапия — радиотерапия
• Что же такое радиотерапия?
• Брахитерапия — внутренняя лучевая терапия
• Адъювантное лечение с радиотерапией
• Индукционная радиотерапия
• Комбинированное лечение
• Стереотаксическая радиохирургия

Лучевая терапия — радиотерапия

Лучевая терапия (радиотерапия) является общепринятым безопасным и эффективным методом лечения злокачественных опухолей. Преимущества данного метода для пациентов неоспоримы.

Радиотерапия обеспечивает сохранение анатомии и функции органа, улучшает качество жизни и показатели выживаемости, уменьшает болевой синдром. Уже десятилетия лучевая терапия при раке (ЛТ) широко используется при большинстве онкологических заболеваний. Никакой другой метод лечения рака не способен столь же эффективно заменить ЛТ с целью уничтожения опухоли или облегчения боли и других симптомов.

Лучевая терапия используется при лечении практически всех злокачественных новообразований, в каких бы тканях и органах они не возникали. Облучение при онкологии используется отдельно или в сочетании с другими методами, например хирургической операцией или химиотерапией. Радиотерапия может проводиться с целью полного излечения от рака или облегчения его симптомов, когда исчезновение опухоли невозможно.

В настоящее время полное излечение возможно более чем в 50% случаев злокачественных опухолей, для чего крайне важна радиотерапия. Как правило, радиология на каком-либо этапе заболевания требуется около 60% пациентов, проходящих лечение по поводу рака. К большому сожалению, в российской действительности этого не происходит.

Лучевая терапия в онкологии подразумевает лечение злокачественных новообразований с помощью высокоэнергетического излучения. Онколог-радиолог использует облучение с целью полного излечения от рака или облегчения болевого синдрома и других симптомов, которые вызваны опухолью.

Принцип действия облучения при раке сводится к нарушению репродуктивных возможностей раковых клеток, то есть их способности к размножению, в результате чего организм естественным образом избавляется от них.

Радиотерапия повреждает раковые клетки путем негативного влияния на их ДНК, в результате чего клетки более не способны делиться и расти. Данный метод лечения рака является самым эффективным при уничтожении активно делящихся клеток.

Высокая чувствительность клеток злокачественных опухолей к излучению обусловлена двумя основными факторами:

1. они делятся намного быстрее здоровых клеток и
2. они не способны к такому же эффективному восстановлению повреждений, как здоровые клетки.

Онколог-радиолог может проводить наружную (внешнюю) радиотерапию, источником излучения при которой является линейный ускоритель заряженных частиц (устройство, ускоряющее электроны с целью формирования рентгеновских или гамма-лучей).

Облучение при раке также возможно с помощью источников радиоактивного излучения, которые помещаются в организм пациента (так называемая брахитерапия, или внутренняя ЛТ).

При этом радиоактивное вещество находится внутри игл, катетеров, зерен или специальных проводников, которые временно или постоянно имплантируются внутрь опухоли или размещаются в непосредственной близости от нее.

Брахитерапия является весьма распространенным методом лучевой терапии при раке предстательной железы, матки и шейки матки или молочной железы. Метод излучения настолько точно воздействует на опухоль изнутри, что последствия (осложнения после лучевой терапии на здоровые органы) — практически исключаются.

Некоторым пациентам, страдающим злокачественной опухолью, радиотерапия назначается вместо хирургического вмешательства. Подобным образом нередко проводится лечение рака предстательной железы и рака гортани.

В некоторых случаях ЛТ является лишь частью плана лечения пациента. В тех случаях, когда облучение при раке назначается после хирургической операции, оно называется адъювантным.

Например, женщине лучевая терапия может быть назначена после органосохраняющей операции на молочной железе. Это позволяет полностью излечить рак молочной железы и сохранить анатомию груди.

Кроме этого, возможно проведение радиотерапии до хирургического вмешательства. В таком случае она носит название неоадъювантной или индукционной и позволяет улучшить показатели выживаемости или облегчить для хирурга проведение операции. Примерами такого подхода служит облучение при раке пищевода, прямой кишки или легких.

В некоторых случаях перед хирургическим удалением рака ЛТ назначается пациенту совместно с химиотерапией. Комбинированное лечение позволяет уменьшить объем оперативного вмешательства, который мог бы потребоваться в противном случае. Например, некоторым пациентам, страдающим раком мочевого пузыря, при одновременном назначении всех трех методов лечения удается полностью сохранить данный орган. Возможно одновременное проведение химиотерапии и радиотерапии без хирургического вмешательства с целью улучшения местного ответа опухоли на лечение и уменьшения выраженности метастазирования (распространения опухоли).

В некоторых случаях, например при раке легких, органов головы и шеи или шейки матки, подобного лечения может оказаться вполне достаточно без необходимости проведения операции.

Поскольку излучение повреждает и здоровые клетки, очень важно, чтобы оно было прицельно направлено на область раковой опухоли. Чем меньше облучение воздействует на здоровые органы, тем меньше возможно негативное последствие лучевой терапии. Именно поэтому при планировании лечения используются различные методы визуализации (отображения опухоли и окружающих ее органов), что обеспечивает точную доставку излучения к опухоли, защиту рядом расположенных здоровых тканей и уменьшение выраженности побочных эффектов и осложнений радиотерапии впоследствии.

Более точное соответствие дозы излучения объему новообразования обеспечивает современный метод трехмерной конформной лучевой терапии под названием радиотерапия с модулированной интенсивностью (РТМИ). Данный метод облучения при раке позволяет безопасно подводить к опухоли более высокие дозы, чем при традиционной ЛТ. Нередко РТМИ используется совместно с радиотерапией под визуальным контролем (РТВК), что обеспечивает крайне точную доставку выбранной дозы излучения к злокачественному новообразованию или даже какой-либо определенной зоне внутри опухоли. Современные разработки в области радиологии в онкологии, такие как РТВК, позволяют подстраивать ход процедуры под особенности органов, склонных к движению, например легких, а также под опухоли, которые расположены близко к жизненно важным органам и тканям.

Лучевая терапия также используется для уменьшения притока крови к опухоли, расположенной в богатых сосудами органах, например, печени. Так, в ходе стереотаксической хирургии применяются особые микросферы, наполненные радиоактивным изотопом, которые закупоривают кровеносные сосуды опухоли и вызывают ее голодание.

Помимо способа активного лечения рака, радиотерапия также является паллиативным методом. Это означает, что ЛТ позволяет облегчить боль и страдание пациентов с прогрессирующими формами злокачественных новообразований. Паллиативное облучение при раке улучшает качество жизни пациентов, испытывающих сильные боли, затруднение при передвижении или приеме пищи на фоне растущей опухоли.

Химиотерапия – целенаправленное воздействие на очаг мутировавших клеток в организме пациента путем введения специальных медикаментов.

Этот метод избавления от онкопроцесса подразумевает цели:

• максимальное подавление активности раковых элементов;
• формирование необходимых условий для дальнейшего оперативного иссечения очага;
• послеоперационное подавление не устраненных мутировавших клеток.

Механизм лечебного воздействия медикаментозных средств – химии – на ткани и органы онкобольного достаточно прост. Оно осуществляется на молекулярном уровне – разрушается сама внутриклеточная структура, подавляется активный рост мутировавших элементов.

Введение противоопухолевых препаратов осуществляться различными путями. Часто используют:

• пероральный;
• внутривенный;
• введение препарата непосредственно в опухоль.

Чаще применяется первый из-за системного влияния, так как он самый удобный. Второй способ быстрее доставляет препарат непосредственно к очагу. Оба способа отличаются сильными побочными эффектами из-за воздействия не только на раковые, но и здоровые клетки. Эффективнее и безопасней предыдущих третий метод, так как вещества действуют непосредственно на новообразование.

Показания к применению

Курс химиотерапии при раке молочной железы необходим в следующих случаях:

• нужно уменьшить размеры новообразования, чтобы впоследствии удалить его хирургическим путем;
• нужно предупредить распространение метастазов;
• как дополнительное медикаментозное воздействие по отношению к лучевому или к хирургическому вмешательству;
• если диагностировано поражение регионарных (близлежащих) лимфоузлов.

Побочные эффекты

От агрессивного химического воздействия, как уже было отмечено, страдают клетки кровеносной системы, ЖКТ, волосяных луковиц и ногтей, кожи, слизистых оболочек. Отсюда и следующие негативные последствия:

• выпадение волос — частичное или полное. После остановки лечения рост восстанавливается;
• остеопороз — ослабление костной ткани; тошнота, диарея, рвота — результат воздействия на ЖКТ;
• анемия и, следовательно, повышенная утомляемость;
• инфекционные заболевания. К ним приводит общее снижение иммунитета;
• нарушение репродуктивной функции, вплоть до временного или полного бесплодия (касается мужчин и женщин).

В чересчур ослабленном организме могут возникнуть серьезные осложнения: к примеру, тифлит (воспаление слепой кишки), аноректальная инфекция, пневмония. Поэтому, прежде чем назначить лечение, врач оценивает риски. Побочные эффекты должны быть такими, чтобы пациент смог их перенести.

Как проводится химиотерапия?

Этот метод может быть рекомендован в качестве монотерапии, либо в сочетании с иными способами лечения радиотерапией;

• хирургией;
• гормонотерапией;
• таргетной терапией;
• сочетанием любых из этих методов.

Возможно проведение высокодозной химиотерапии в рамках трансплантации костного мозга или стволовых клеток.

Эффективность использования химиотерапии

• красная химиотерапия. Самая тяжелая форма терапии. Проводят её с применением Антациклинов – растворов выраженного красного цвета. Такой вид терапии угнетает иммунные силы организма.
• желтая терапия. Также является действенной, но переносится немного легче;
• синяя терапия. Оказывает положительный эффект при прогрессировании патологии;
• белая терапия. Назначается на начальных этапах.

В большинстве случаев пациенту назначают минимальные дозы препаратов, но, если болезнь не будет поддаваться лечению, их придется увеличить. Опасность такого подхода заключается в том, что повышенные дозировки химиопрепаратов губительно сказываются не только на атипичных, но и на здоровых клетках.

Самой эффективной химиотерапия терапия будет тогда, когда произойдет значительное увеличение доз подобных средств. Высокие дозировки способствуют преодолению устойчивости раковых клеток, но при этом повышается риск причинения вреда клеткам нормальным. К увеличению доз прибегают, если опухоль слишком большая и нельзя обойтись без ее хирургического удаления. Ведь чем больше размер злокачественного образования, тем более устойчивы пораженные клетки. Поэтому, для предотвращения поражения других областей организма, невозможно обойтись без химиотерапии.

Что собой представляет лучевая терапия

Один из широко применяемых и эффективных направлений в онкологии для лечения рака – лучевая терапия. Опухолевые клетки отличаются высокой чувствительностью, последствия, как правило, минимальны, ведь здоровые клетки не страдают. Суть заключается в воздействии особым ионизирующим излучением, создаваемым современной аппаратурой, основанной на источнике радиации.

Воздействие на новообразование ионизирующим излучением именуется специалистами лучевой терапией. Целенаправленное облучение проекции очага раковых клеток приводит к их обратному развитию и гибели.

Определить точно локализацию и размеры новообразования помогают современные диагностические методы исследования. Пациента тщательно подготавливают к каждой лечебной процедуре. Избежать тяжелых последствий помогают современные аппараты – с направленным излучением.

Курс, как правило, состоит из 3–4 сеансов, продолжительность каждого определяется специалистом-онкологом.

Для каких видов рака применяется лучевая терапия?

Лучевая терапия применяется для лечения разнообразных видов рака. В настоящее время более половины больных, страдающих тем или иным видам рака, успешно лечатся с помощью облучения.

Облучение может использоваться в виде самостоятельного метода лечения. Иногда ЛТ проводят перед операцией для уменьшения размеров опухоли или после нее для уничтожения оставшихся раковых клеток. Довольно часто для разрушения опухоли врачи применяют облучение совместно с противоопухолевыми лекарствами (химиотерапия).

Даже у тех пациентов, которым нельзя удалить опухоль, ЛТ позволяет уменьшить ее размеры, ослабить боль и улучшить общее состояние.

Лучевая терапия показана при раке:

• носоглотки и кольца глоточных миндалин,
• шейки матки,
• гортани,
• кожи,
• молочной железы,
• легкого,
• языка,
• тела матки,
• некоторых других органов.

Виды лучевой терапии

Дистанционная терапия – вид лечения, при котором источник излучения располагается вне пределов тела больного, на некотором расстоянии. Предшествовать дистанционной терапии может компьютерная томография, дающая возможность в трехмерном виде спланировать и смоделировать операцию, что позволяет более точно воздействовать лучами на пораженные опухолью ткани.

Брахитерапия – метод лучевой терапии, при котором источник излучения располагается в непосредственной близости от опухоли или в ее тканях. Среди достоинств данной методики можно назвать уменьшение негативного воздействия облучения на здоровые ткани. Помимо этого, при точечном воздействии имеется возможность увеличить дозу излучения.

Сколько времени длится курс лучевой терапии?

Длительность курса радиотерапии зависит от многих факторов, которые оцениваются у каждого пациента в отдельности. В среднем 1 курс длится около 3 – 7 недель, в течение которых процедуры облучения могут выполняться ежедневно, через день или по 5 дней в неделю. Количество сеансов в течение дня также может варьировать от 1 до 2 – 3.

При каких заболеваниях назначают ЛТ?

Радиотерапия широко применяется в медицине для лечения рака и некоторых других болезней. Доза облучения зависит от тяжести недуга и может быть разбита на неделю или более. Один сеанс длится от 1 до 5 минут. Используют облучение радиацией в борьбе с опухолями, которые не содержат жидкость или кисты (рак кожи, рак шейки матки, предстательной и молочной железы, рак мозга, лёгких, а также при лейкемии и лимфомах).

Чаще всего назначается лучевая терапия после операции или до неё с целью уменьшить опухоль в размерах, а также убить остатки раковых клеток. Помимо злокачественных образований с помощью радиоизлучений лечат также болезни нервной системы, костей и некоторые другие. Дозы облучения в таких случаях отличаются от онкологических доз.

Побочные эффекты

Химиотерапию нельзя назвать безопасной процедурой, поэтому нужно знать всё о процедуре, чем опасна для организма химия, какие последствия может повлечь прием противоопухолевых средств и методы их устранения.

Наиболее распространенными побочными реакциями являются:

• Тошнота и рвота;
• Облысение и ухудшение состояния ногтей;
• Общее недомогание;
• Ухудшение слуха;
• Плохой аппетит;
• Шум в ушах;
• Изменение состава крови;
• Нарушение координации;
• Сбои в работе кишечника.

Побочные симптомы могут проявляться по-разному. У кого-то они явно выраженные, у кого-то проявляются слабо. Рвотный синдром может проявиться сразу после применения средства, а выпадение волос наблюдается через пару недель после завершения сеансов.

Разница между химиотерапией и лучевой терапией

Предназначение химиотерапии и радиотерапии – нарушать ДНК раковых клеток, что приводит к прекращению их размножения и уничтожению раковой опухоли. Хоть суть этих методов в одном, но применяются они в разных ситуациях.

• Химиотерапия применяется, когда опухоль распространена по организму. Она вводится или непосредственно в кровь, или принимается в виде таблеток.
• Радиотерапия применяется для более локального лечения опухоли.

Например, для лечения рака простаты на ранней стадии бывает достаточно применить только радиотерапию. А при лечении лейкемии часто обходятся только химиотерапией.

Выбор лечебной тактики при выявленном у человека злокачественном новообразовании – приоритет лучевой, химиотерапии, рекомендуется доверить высококвалифицированному специалисту. Каждый из них имеет свои особенности, преимущества и недостатки. В чем же разница, и какой метод будет наилучшим можно уточнить у лечащего врача во время консультации.

1. Можно ли вылечить лейкемиюЛейкоз – это злокачественное заболевание, которое часто называют раком крови.

Врач с 36 летним стажем работы. Медицинский блогер Левио Меши. Постоянный обзор животрепещущих тем по психиатрии, психотерапии, зависимостям. Хирургии, онкологии и терапии. Беседы с ведущими врачами. Обзоры клиник и их врачей. Полезные материалы по самолечению и решению проблем со здоровьем. Посмотреть все записи автора Левио Меши

В настоящее время лучевая терапия рака назначается почти половине онкобольных: рассмотрим виды радиотерапии, показания и биологические аспекты лечения.

В последние годы достигнут значительный прогресс в понимании механизмов развития, способов диагностики и лечения онкологических заболеваний.

С ростом заболеваемости онкология продолжает оставаться главной медицинской проблемой XXI века.

Современные методы лечения включают хирургическое удаление опухолей, лучевую терапию, химиотерапию, иммунотерапию, таргетную и гормональную терапию.

Лучевая терапия, которую получают 50% онкологических больных, остается важнейшим компонентом лечения рака в мире.

По оценкам британских экспертов, она обеспечивает в среднем 40% суммарной клинической эффективности.

Цель лучевой терапии — лишить раковые клетки их потенциала размножения.

Минуло более 100 лет с тех пор, как Мария Кюри получила вторую Нобелевскую премию за исследования радия. За этот век постоянный прогресс в радиотерапии и понимании биологии опухолей способствовал многократному увеличению выживаемости онкобольных и минимизации побочных эффектов лечения.

Стремительный прогресс обусловлен достижениями в области медицинской визуализации, компьютеризированных систем планирования и аппаратов для радиотерапии.

В этой статье мы обсудим принципы, разновидности и показания к лучевой терапии.

Принципы действия лучевой терапии

Радиация — это физический агент, который используется для уничтожения клеток рака.

Ионизирующее излучение получило такое название, потому что оно формирует ионы (электрически заряженные частицы) и выделяет энергию в клетках тканей, через которые проходит. Эта депонированная энергия может убить раковые клетки или вызвать генетические изменения, приводящие к их последующей гибели.

Высокоэнергетическое излучение повреждает генетический материал клеток (дезоксирибонуклеиновая кислота, ДНК) и блокирует их способность делиться.

Но радиация повреждает как нормальные, так и раковые клетки.

Поэтому цель лучевой терапии в том, чтобы максимизировать дозу облучения аномальных клеток, сводя к минимуму воздействие на здоровые клетки, которые примыкают непосредственно к опухоли или находятся на пути ионизирующих лучей.

Нормальные клетки могут восстанавливаться быстрее раковых и способны сохранять нормальный функциональный статус после перенесенного облучения.

Раковые клетки гораздо более чувствительны к ионизирующему излучению, а их внутренние механизмы хуже справляются с восстановлением повреждений генетического материала.

Радиотерапия может с успехом применяться как в куративной терапии (с целью излечения рака), так и в паллиативной терапии (для облегчения симптомов, вызванных заболеванием).

Для повышения эффективности лечения были разработаны комбинированные стратегии, объединяющие облучение с хирургическими методами, химиотерапией и иммунотерапией.

При использовании до операции (неоадъювантная терапия) облучение будет направлено на уменьшение опухоли.

При использовании после операции (адъювантная терапия) облучение разрушит микроскопические резидуальные опухолевые клетки, оставшиеся после хирургического вмешательства.

Основные показания к лучевой терапии

Хорошо известно, что опухоли отличаются по чувствительности к облучению.

Основные показания к лучевой терапии рака перечислены ниже.

Виды рака, которые на ранних стадиях излечиваются только лучевой терапией:

• Плоскоклеточный рак кожи
• Базальноклеточный рак кожи
• Рак предстательной железы
• Ходжкинские и неходжкинские лимфомы
• Немелкоклеточный рак легкого
• Рак головы и шеи
• Рак шейки матки.

Виды рака, которые излечиваются лучевой терапией в комбинации с другими методами:

• Саркомы мягких тканей
• Рак молочной железы
• Рак прямой кишки и анального канала
• Местно-распространенный рак шейки матки
• Местно-распространенный рак головы и шеи
• Лимфомы на поздних стадиях
• Рак мочевого пузыря
• Рак эндометрия
• Рак мозга.

Существует множество других заболеваний, при которых радиотерапия может принести клиническую пользу. В настоящее время этот список расширяется благодаря внедрению более эффективных комбинированных схем лечения.

Виды лучевой терапии рака

Существует два принципиально отличающихся способа доставки радиации в область локализации опухоли — внутренняя и внешняя лучевая терапия.

Внешняя лучевая терапия действует извне тела, направляя высокоэнергетические лучи (фотоны, протоны или частицы излучения) в опухолевую ткань. Это наиболее простой и часто используемый способ в реальной клинической практике.

Внутренняя лучевая терапия, или брахитерапия, основывается на доставке радиоактивных источников, которые запечатывают в катетеры или зерна, доставляемые непосредственно в опухоль. Брахитерапию широко применяют в лечении гинекологических опухолей и злокачественных новообразований предстательной железы.

Цель любой радиотерапии состоит в том, чтобы доставить как можно большую дозу в опухоли, сохраняя здоровые ткани. Технические достижения, включая новые способы получения изображений, более мощные компьютеры, программное обеспечение и усовершенствованные линейные ускорители, помогают достичь этого.

Лучевая терапия, выполняемая во фракционированном режиме, основана на различии радиобиологических свойств опухолевых и нормальных клеток.

Это режим, при котором выживаемость здоровых клеток обеспечивается путем более щадящего, сублетального воздействия нескольких малых доз радиации.

Нормальные клетки организма делятся относительно медленно по сравнению с быстро пролиферирующими опухолевыми клетками, а потому они имеют больше времени для восстановления повреждений ДНК перед репликацией.

Самые первые наблюдения эффектов фракционированной лучевой терапии относятся еще к 1920-м годам. После длительных исследований предложены схемы радиотерапии с разными дозами, количеством сеансов и общем временем лечения.

Современные режимы основаны на усовершенствованной линейно-квадратичной формуле, которая учитывает временные и дозовые факторы для разных типов опухолей и нормальных тканей человеческого организма.

Типичный режим лучевой терапии в настоящее время состоит из ежедневных фракций с дозами от 1,5 до 3 Гр, назначаемых в течение нескольких недель.

2D-лучевая терапия с использованием прямоугольных полей на основе рентгеновской визуализации была заменена 3D-лучевой терапией на основе данных КТ. 3D-CRT позволяет точно локализовать опухоль и жизненно важные структуры здоровых органов для оптимального размещения луча и экранирования.

Суть в том, чтобы доставить излучение в общий объем опухоли (GTV) с запасом для микроскопического расширения опухоли — это называется клиническим целевым объемом облучения (CTV). При этом следует учитывать неопределенности от движения тела и изменения настроек — это называется плановым целевым объемом (PTV).

IMRT позволяет врачу задавать области облучения неправильной формы, которые соответствуют геометрии опухоли, одновременно огибая расположенные рядом органы.

Лучевая терапия с модуляцией интенсивности требует двух компонентов:

• Программное обеспечение для обратного планирования
• Управляемая компьютером модуляция интенсивности нескольких пучков.

В настоящее время IMRT доступна в большинстве клинических центров мира, которые оборудованы линейными ускорителями со статическими или же динамическими многолистовыми коллиматорами или томотерапевтическими аппаратами.

Это позволило улучшить терапевтическое соотношение для нескольких типов опухолей, расположенных в разных частях тела. IMRT особенно эффективна при раке головы и шеи, гинекологическом раке, а также при раке предстательной железы.

По мере того, как границы облучения становятся тонкими и конформными, риск пропустить опухоль из-за движения органа и изменений в настройках аппарата становится все выше.

Когда критически важные структуры находятся близко к опухоли, незначительная ошибка в положении тела может привести к непреднамеренному облучению нормальных органов.

IGRT позволяет обнаруживать такие ошибки по информации, полученной с помощью визуализации непосредственно перед сеансом облучения. Один из источников данных — ежедневные КТ-исследования с коническим лучом перед каждым сеансом.

Повышенная точность сделала возможным существенное повышение дозы облучения и улучшение терапевтического соотношения для рака головы и шеи и рака предстательной железы и ряда других злокачественных новообразований.

Вышеуказанные технологические достижения привели к разработке метода SBRT, который с высокой точностью доставляет высокие индивидуальные дозы облучения всего за несколько фракций, позволяя удалять небольшие, четко очерченные первичные или олигометастатические опухоли в любом месте тела.

Из-за высокой дозы облучения любая ткань, непосредственно прилегающая к опухолям, потенциально может быть повреждена. Но, поскольку объем нормальной ткани в области высоких доз небольшой, клинически значимая токсичность минимальна.

Этот вид лучевой терапии показал отличные результаты в лечении немелкоклеточного рака легкого на ранней стадии у пациентов, не подходящих для хирургического вмешательства.

SBRT хорошо подходит для лечения рака предстательной железы, опухолей головы и шеи, печеночно-клеточного рака, рака почки, рака поджелудочной железы и опухолей ЦНС.

Типы излучения: рентгеновские и гамма-лучи

Рентгеновские лучи и гамма-лучи, широко используемые в клинической практике, являются разреженным ионизирующим излучением. Все это электромагнитные лучи с низкой линейной передачей энергии, состоящие из безмассовых частиц (фотоны).

Рентгеновские лучи генерируются устройством, которое возбуждает электроны (например, электронно-лучевые трубки и линейные ускорители), а гамма-лучи возникают в результате распада радиоактивных веществ (например, кобальта-60, радия и цезия).

Электронные лучи чаще всего используются в лучевой терапии.

Они особенно полезны для лечения опухолей вблизи поверхности тела, поскольку не проникают достаточно глубоко в биологические объекты.

Внешняя лучевая терапия также осуществляется с тяжелыми частицами:

• нейтроны, генерируемые нейтронными генераторами и циклотронами;
• протоны, создаваемые циклотронами и синхротронами;
• тяжелые ионы (гелий, углерод, азот, аргон, неон), вырабатываемые синхроциклотронами и синхротронами.

Протонные пучки — относительно новая форма излучения, используемая в онкологии. Протонная терапия рака предлагает лучшее распределение дозы благодаря уникальному профилю поглощения в тканях, известному как пик Брэгга.

Суть этого явления заключается в том, что протоны выбрасывают максимальную разрушительную энергию на строго определенной глубине внутри опухоли, сводя к минимуму повреждение здоровых тканей вдоль их пути.

Нейтронные пучки генерируются внутри нейтронных генераторов после отклонения протонных пучков к цели. Они имеют высокий показатель линейной передачи энергии (ЛПЭ), и могут вызвать большее повреждение ДНК, чем фотоны.

Ограничения терапии нейтронами связаны, главным образом, со сложностью генерации нейтронных частиц, а также со строительством ускорителей соответствующего типа.

Радиотерапия тяжелыми заряженными частицами отличается тем, что частицы имеют более высокие значения ЛПЭ и высокую биологическую эффективность. Следовательно, тяжелые частицы могут быть более эффективными при радиорезистентных онкологических заболеваниях, таких как саркома, меланома и глиобластома.

Оборудование для радиотерапии тяжелыми заряженными частицами значительно дороже, чем для облучения фотонами (рентгеновскими и гамма-лучами).

Однако потенциальная эффективность этого метода поддерживает повышенный интерес исследователей. Снижение стоимости циклотронов, вероятно, приведет к более широкому использованию протонов и тяжелых частиц в будущем.

Биологические аспекты лучевой терапии

Биологическая эффективность радиотерапии рака (уничтожение клеток) зависит от значения линейного переноса энергии, суммарной дозы, фракционирования, а также радиочувствительности клеток или тканей-мишеней.

Излучение с низкой ЛПЭ доставляет относительно небольшое количество энергии, в то время как излучение с высокой ЛПЭ доставляет в клетки рака более высокую энергию.

Хотя облучение направлено на уничтожение опухолевой клетки, незлокачественные нормальные ткани, окружающие опухоль, также повреждаются радиацией.

Целью лучевой терапии является максимизация дозы для опухолевых клеток при минимально возможном воздействии на нормальные здоровые клетки.

Биологическое действие радиотерапии может быть прямым или непрямым:

• Прямое действие: облучение — повреждение ДНК — клеточная смерть.
• Непрямое действие: облучение — высвобождение свободных радикалов — окислительное повреждение ДНК — клеточная смерть.

Таким образом, радиация может либо напрямую дестабилизировать генетический материал раковых клеток, либо инициировать повреждение ДНК свободными радикалами в результате ионизации и возбуждения водного компонента клеток.

Двухцепочечные разрывы ДНК являются непоправимыми и более опасными для клетки, чем одноцепочечные разрывы ДНК. Это фатальное повреждение, как для большей части раковых клеток, так и для окружающих опухоль нормальных клеток.

Основная цель лучевой терапии — лишить раковые клетки потенциала размножения с последующей неизбежной гибелью. Клетки, ДНК которых повреждена без возможности восстановления (репарации), перестают делиться и вскоре погибают.

Однако механизмы клеточной смерти при лучевой терапии являются сложными, разнообразными и не до конца изученными на молекулярном уровне.

Определение варианта радиационно-индуцированной гибели клеток и других задействованных механизмов важно для улучшения результатов радиотерапии.

Лучевая терапия, как и большинство типов противоопухолевого лечения, достигает терапевтического эффекта путем индукции гибели клеток.

При этом раковые клетки погибают не сразу. Требуются часы, дни и недели лечения, прежде чем они начинают умирать, после чего процесс разрушения опухоли продолжается в течение недель или даже месяцев после окончания курса.

Варианты гибели раковых клеток под воздействием радиации:

Запрограммированная гибель клеток, или апоптоз, является основным механизмом разрушения опухоли при радиотерапии.

Апоптоз характеризуется уменьшением клеток и образованием апоптотических тел. Митохондрии играют ведущую роль в этом процессе. Апоптоз клеток сопровождает блеббинг клеточной мембраны с фрагментацией ДНК.

Индукция апоптоза в раковых клетках играет ключевую роль в лучевой терапии.

Гибель клеток этого типа происходит во время или после аберрантного митоза (деления клеток), и вызывается неправильной сегрегацией хромосом, приводящей к образованию гигантских клеток с аберрантной ядерной морфологией и множественными ядрами.

Клетки имеют одно или несколько микроядер. После облучения гибель солидных опухолевых клеток происходит в результате аберрантных митотических событий.

Вышеуказанные два типа гибели клеток составляют основу биологического действия, вызванного ионизирующим излучением.

Клетки имеют атипичную форму ядер с вакуолизацией, неконденсированным хроматином и дезинтегрированными клеточными органеллами. Они характеризуются митохондриальным набуханием и разрывом плазматической мембраны с последующей потерей внутриклеточного содержимого.

После лучевой терапии некроз наблюдается реже, но встречается в некоторых экспериментальных раковых клеточных линиях или тканях.

Старением называют постоянную и необратимую потери способности клеток к делению. Стареющие клетки жизнеспособны, но не делятся, перестают синтезировать ДНК, увеличиваются в размерах и сплющиваются, в них повышается гранулярность.

Сообщалось, что старение наблюдается в раковых клетках после выраженного клеточного стресса. Это может происходить в результате повреждения ДНК, вызванного радиационным излучением. Позже клетки умирают, главным образом, в результате апоптоза.

Это явление описано относительно недавно. Аутофагия представляет собой вариант гибели клеток в ответ на облучение. Аутофагия — генетически регулируемая запрограммированная гибель клеток, при которой клетка переваривает сама себя.

Данный процесс задействует аутофагический / лизосомальный компартмент. Он характеризуется образованием двойных мембранных вакуолей в цитоплазме, которые изолируют органеллы, конденсированный ядерный хроматин и рибосомы.

Сообщалось, что разные гены и внутриклеточные пути (р53, каспазы, ФНО-альфа, mTOR) участвуют в различных вариантах радиационно-индуцированной гибели раковых клеток.

Тем не менее, исследователям многое еще предстоит понять в отношении путей гибели клеток, которые вызывают онкогенез и устойчивость к радиотерапии.

В последние годы быстро растет объем знаний о внутренних молекулярных путях, участвующих в гибели клеток после облучения.

Особый интерес представляют механизмы ответа и восстановления повреждений ДНК, внутриклеточной передачи сигналов в ответ на однократное или же фракционированное излучение, а также воздействия облучения на микроокружение опухоли.

Новые достижения в секвенировании генома открывают более широкие молекулярно-направленные стратегии лучевой терапии рака в следующем десятилетии.

Константин Моканов: магистр фармации и профессиональный медицинский переводчик