Скачать электронную версию статьи (в свободном доступе).
Введение: В 1988 г. Withers H.R., Taylor J.M., Maciejewski B. предложили гипотезу о кластерной
структуре нормальных тканей организма, согласно которой их устойчивость к облучению определяется присутствием в них функциональных клеточных субединиц (FSU). Но, к сожалению, в
их работе отсутствовало обоснование этой гипотезы.
В нашей работе обосновывается гипотеза о том, что опухолевая ткань содержит структурированные тканеподобные образования (ТПО) из опухолевых клеток, определяющих ее радиорезистентность. Успех лучевой терапии определяется как уничтожением ТПО, так и гибелью их фрагментов и свободных клоногенных клеток, образованных в результате распада ТПО.
Материал и методы: Для обоснования гипотезы были созданы математические модели, которые
позволили описать результаты лучевого воздействия на плоскоклеточный рак гортани (ПРГ) и на
рак молочной железы (РМЖ) после хирургического удаления очага и тотального облучения для
уничтожения клеток, которые могли мигрировать из очага опухолевого образования. Для выделения значений параметров, характеризующих радиочувствительность опухоли, и для построения их графических зависимостей от дозы облучения, был разработан специальный метод восстановления радиобиологических параметров опухоли (ВРПО), основанный на использовании
математической модели Пуассона и других математических моделей, используемых в планировании лучевой терапии.
Результаты и обсуждение: При помощи метода ВРПО были построены графики зависимостей радиобиологических параметров опухоли от дозы:
1. Зависимость числа опухолевых единиц N от дозы, которые включают в себя ТПО, фрагменты ТПО
и независимые опухолевые клетки, образованные в результате распада ТПО под действием
излучения.
2. Зависимость радиобиологического параметра t (D,d) Гр–1 от суммарной и разовой дозы облучения.
3. Зависимость радиобиологического параметра g (D,d) Гр от суммарной и разовой дозы облучения.
Для ПРГ показано, что число опухолевых единиц N и параметр t (D,d) являются возрастающими
функциями дозы D. Это подтверждает гипотезу о структуре ПРГ, состоящего из ТПО, которые под
действием излучения распадаются на фрагменты ТПО и независимые опухолевые клетки. Для
РМЖ мы получили, как и следовало ожидать, что число опухолевых единиц N является убывающей функцией дозы D, т.е. что в РМЖ отсутствуют ТПО.
Заключение: Подтверждена гипотеза о том, что опухолевая ткань ПРГ содержит ТПО из опухолевых клеток, которые повышают ее радиорезистентность. При дозе, близкой к терапевтической
дозе, число опухолевых единиц становится близким к числу всех опухолевых клеток.
Ключевые слова: лучевая терапия, опухолевые ткани, кластерная структура, моделирование, оптимизация. радиобиология
Purpose: In 1988 Withers H.R., Taylor J.M., Maciejewski B., proposed a hypothesis about the cellular
structure of normal body tissues, according to which their radioresistance is determined by the presence of functional cellular units (FСU) in them. But, unfortunately, in their work there was no substantiation of this hypothesis.
In our work, we substantiate the hypothesis that tumor tissue contains structured tissue-like formations (TLF) from malignant cells that determine its radioresistance. The success of radiation therapy is
determined both by the destruction of TLF and the death of their fragments and free clonogenic cells
formed as a result of the breakdown of TLF.
Material and methods: To substantiate the hypothesis, mathematical models were created that made it
possible to describe the results of radiation exposure to squamous cell carcinoma of the larynx (CL) and
breast cancer (BC) after surgical removal of the BC tumor and total irradiation of breast to destroy cells
that could migrate from tumor. For segregation of the parameters values that characterize the radiosensitivity of the tumor and for plotting a dose-response curve, a special method was developed for Reconstruction the Radiobiological Tumor Parameters (RRTP), based on the Poisson mathematical model and
other mathematical models used in radiation therapy planning.
Results: Dependencies of radiobiological parameters on the dose were plotted using the RRTP method:
1. Dependence of the number of tumor units N on the dose, which include TLF, TLF fragments and independent tumor cells formed as a result of TLF decay after irradiation.
2. Dependence of the radiobiological parameter t (D,d) Gy–1 on the total dose and dose per fraction.
3. Dependence of the radiobiological parameter g (D,d) Gy on total dose and dose per fraction.
In this paper, it is shown that for CL the number of tumor units N and the parameter t (D,d) are increasing functions of the dose D. This confirms the hypothesis that CL consists of TLF, which, after irradiation, decompose into TLF fragments and independent tumor cells. For breast cancer, it was found, as
expected, that the number of tumor units N is a decreasing function of the dose D, i.e., that there are no
TLF formations in breast cancer.
Conclusion: The hypothesis that the CL tumor contains TPO formations from malignant cells, which
increase its radioresistance was confirmed. At a dose close to the therapeutic dose, the number of tumor units becomes close to the number of all tumor cells.
Key words: radiation therapy, malignancy tissues, claster structure, modeling, optimization, radiobiology
DOI: 10.52775/1810-200X-2023-97-1-33-42