酸素がある細胞ほど放射線に弱い―放射線感受性を決める4つのものさし

本問は、細胞・組織・腫瘍の放射線感受性を左右する因子についての基本知識を問うている。

放射線が細胞を傷害するしくみ

X線などの放射線は、DNAを直接電離する作用（直接作用）に加え、細胞内の水を電離して生じたヒドロキシルラジカルなどのフリーラジカルがDNAを傷つける作用（間接作用）によって、主にDNA二本鎖切断を起こす。修復しきれない損傷をもつ細胞は、次の分裂の際に死に至る（分裂死）ことが多い。

感受性を決める主な因子

1．細胞の性質：ベルゴニー・トリボンドーの法則によれば、①分裂の頻度が高い、②将来の分裂回数が多い、③形態・機能が未分化である細胞ほど感受性が高い。 2．細胞周期：M期とG2期が最も感受性が高く、S期（特に後半）が最も抵抗性である。 3．酸素：酸素が存在するとDNA損傷が固定されて修復されにくくなり、感受性が高まる（酸素効果）。 4．腫瘍の組織型：一般に悪性リンパ腫・セミノーマなどは非常に高感受性、扁平上皮癌は中等度、腺癌の多くや肉腫・悪性黒色腫は比較的低感受性である。 これらを当てはめると、正しい比較は「酸素分圧が高い組織＞酸素分圧が低い組織」である。

ベルゴニー・トリボンドーの法則

放射線感受性は、①細胞分裂の頻度が高いほど、②将来行う細胞分裂の回数が多いほど、③形態・機能が未分化であるほど高い。

正常組織の感受性の目安

高い：リンパ組織、骨髄（造血組織）、生殖腺（精巣・卵巣）、腸管上皮 中等度：皮膚、水晶体、毛嚢、血管内皮など 低い：筋肉、骨、成熟した神経組織、結合組織 ※リンパ球は分裂の少ない成熟細胞だが例外的に感受性が高い。

腫瘍の感受性の目安

高い：悪性リンパ腫、セミノーマ（精上皮腫）、ウィルムス腫瘍、神経芽腫、髄芽腫、小細胞肺癌など 中等度：扁平上皮癌（頭頸部、食道、子宮頸部、皮膚など） 低い：多くの腺癌、骨肉腫・軟部肉腫、悪性黒色腫、腎細胞癌など

放射線生物学の4R

分割照射の根拠として、修復（Repair）、再分布（Redistribution：細胞周期上の感受性の高い時期への移行）、再酸素化（Reoxygenation：低酸素だった腫瘍細胞への酸素供給の回復）、再増殖（Repopulation）の4つが挙げられる。正常組織は分割の間に損傷を修復でき、腫瘍では再分布と再酸素化によって次の照射への感受性が高まる。

酸素効果と臨床

低酸素細胞は放射線抵抗性であり、局所制御を悪くする原因となる。貧血の是正はこの観点から行われる。なお、粒子線の中でも線エネルギー付与（LET）の高い重粒子線は酸素効果の影響を受けにくく、低酸素の腫瘍にも効果を得やすい。