放療會(huì)引起一系列力學(xué)生物學(xué)變化,以下是一些具體情況:
腫瘤細(xì)胞力學(xué)特性改變
細(xì)胞骨架重排 :放療會(huì)使腫瘤細(xì)胞內(nèi)的應(yīng)力纖維數(shù)量增加,細(xì)胞骨架重排,從而影響細(xì)胞的力學(xué)特性,如楊氏模量等,使細(xì)胞變得更為僵硬,進(jìn)而影響細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲能力。
細(xì)胞變形能力變化 :照射后腫瘤細(xì)胞的楊氏模量增大,其變形能力降低,在通過(guò)直徑較小的孔徑時(shí)遷移速率也明顯降低,細(xì)胞遷移時(shí)所需的力更大,這可能會(huì)改變腫瘤細(xì)胞在體內(nèi)的轉(zhuǎn)移行為。
對(duì)腫瘤細(xì)胞增殖與凋亡的影響
細(xì)胞周期阻滯 :放療通過(guò)損傷 DNA 激活細(xì)胞內(nèi)的 DNA 損傷響應(yīng)機(jī)制,導(dǎo)致細(xì)胞周期阻滯,細(xì)胞停留在某個(gè)階段進(jìn)行 DNA 修復(fù)或最終走向凋亡,從而抑制細(xì)胞的增殖。
促凋亡作用 :放療可誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡,其機(jī)制包括激活線粒體凋亡途徑和死亡受體凋亡途徑等。凋亡的腫瘤細(xì)胞會(huì)呈現(xiàn)出一系列特異性變化,如細(xì)胞皺縮、染色質(zhì)凝聚、核碎裂、胞膜起泡等,最終被吞噬細(xì)胞清除。
細(xì)胞間通訊與連接改變
縫隙連接蛋白表達(dá)變化 :放療可導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞縫隙連接蛋白的表達(dá)發(fā)生變化,如在人乳腺癌 MCF-7 細(xì)胞中,電離輻射可快速增加縫隙連接蛋白 Cx43 的表達(dá),進(jìn)而影響細(xì)胞間的通訊和同步性。
旁分泌信號(hào)改變 :放療會(huì)刺激腫瘤細(xì)胞釋放多種旁分泌因子,如細(xì)胞因子、趨化因子、生長(zhǎng)因子等,這些因子可以作用于周?chē)募?xì)胞,調(diào)節(jié)其生物學(xué)行為,包括細(xì)胞的增殖、遷移、分化等。
細(xì)胞外基質(zhì)的變化
細(xì)胞外基質(zhì)成分改變 :放療會(huì)影響腫瘤細(xì)胞對(duì)細(xì)胞外基質(zhì)成分的分泌和降解,如在頭頸癌細(xì)胞中,電離輻射可導(dǎo)致細(xì)胞外基質(zhì)中層粘連蛋白等成分的增加,同時(shí)伴隨有絲裂原激活蛋白激酶信號(hào)通路的激活,細(xì)胞周期進(jìn)程的改變等。
細(xì)胞外基質(zhì)力學(xué)特性變化 :細(xì)胞外基質(zhì)成分和結(jié)構(gòu)的改變會(huì)導(dǎo)致其力學(xué)特性發(fā)生變化,如變硬、交聯(lián)增加等,進(jìn)而影響腫瘤細(xì)胞的力學(xué)感受和行為,以及腫瘤組織的整體力學(xué)微環(huán)境。
對(duì)周?chē)M織的影響
正常組織損傷 :放療在殺死腫瘤細(xì)胞的同時(shí),也會(huì)對(duì)周?chē)恼=M織產(chǎn)生一定的損傷,如引起黏膜炎、皮炎、肺炎等,這些損傷會(huì)導(dǎo)致組織的結(jié)構(gòu)和力學(xué)特性發(fā)生變化,如組織水腫、纖維化等。
免疫微環(huán)境改變 :放療可以激活機(jī)體的免疫系統(tǒng),引起免疫微環(huán)境的變化,如增加免疫細(xì)胞的浸潤(rùn)、釋放免疫因子等,這些免疫反應(yīng)不僅對(duì)腫瘤細(xì)胞有殺傷作用,也會(huì)影響周?chē)=M織的力學(xué)狀態(tài)和功能。
細(xì)胞分泌活動(dòng)改變
外泌體分泌增加 :放療可誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞分泌更多的外泌體,這些外泌體含有多種生物活性分子,如蛋白質(zhì)、核酸等,可被周?chē)募?xì)胞攝取,從而改變其生物學(xué)功能和力學(xué)狀態(tài)。
其他分泌因子變化 :放療還會(huì)使腫瘤細(xì)胞分泌一些細(xì)胞因子、生長(zhǎng)因子等,如轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子 -β 等,這些因子可以作用于腫瘤細(xì)胞自身或周?chē)募?xì)胞,調(diào)節(jié)其增殖、遷移、分化等過(guò)程,進(jìn)而影響細(xì)胞的力學(xué)特性。