放療會引起的一系列力學生物學變化

腫瘤細胞力學特性改變

• 細胞骨架重排 ：放療會使腫瘤細胞內的應力纖維數量增加，細胞骨架重排，從而影響細胞的力學特性，如楊氏模量等，使細胞變得更為僵硬，進而影響細胞的增殖、遷移和侵襲能力。
• 細胞變形能力變化 ：照射后腫瘤細胞的楊氏模量增大，其變形能力降低，在通過直徑較小的孔徑時遷移速率也明顯降低，細胞遷移時所需的力更大，這可能會改變腫瘤細胞在體內的轉移行為。

對腫瘤細胞增殖與凋亡的影響

• 細胞周期阻滯 ：放療通過損傷 DNA 激活細胞內的 DNA 損傷響應機制，導致細胞周期阻滯，細胞停留在某個階段進行 DNA 修復或最終走向凋亡，從而抑制細胞的增殖。
• 促凋亡作用 ：放療可誘導腫瘤細胞凋亡，其機制包括激活線粒體凋亡途徑和死亡受體凋亡途徑等。凋亡的腫瘤細胞會呈現出一系列特異性變化，如細胞皺縮、染色質凝聚、核碎裂、胞膜起泡等，最終被吞噬細胞清除。

細胞間通訊與連接改變

• 縫隙連接蛋白表達變化 ：放療可導致腫瘤細胞縫隙連接蛋白的表達發生變化，如在人乳腺癌 MCF-7 細胞中，電離輻射可快速增加縫隙連接蛋白 Cx43 的表達，進而影響細胞間的通訊和同步性。
• 旁分泌信號改變 ：放療會刺激腫瘤細胞釋放多種旁分泌因子，如細胞因子、趨化因子、生長因子等，這些因子可以作用于周圍的細胞，調節其生物學行為，包括細胞的增殖、遷移、分化等。

細胞外基質的變化

• 細胞外基質成分改變 ：放療會影響腫瘤細胞對細胞外基質成分的分泌和降解，如在頭頸癌細胞中，電離輻射可導致細胞外基質中層粘連蛋白等成分的增加，同時伴隨有絲裂原激活蛋白激酶信號通路的激活，細胞周期進程的改變等。
• 細胞外基質力學特性變化 ：細胞外基質成分和結構的改變會導致其力學特性發生變化，如變硬、交聯增加等，進而影響腫瘤細胞的力學感受和行為，以及腫瘤組織的整體力學微環境。

對周圍組織的影響

• 正常組織損傷 ：放療在殺死腫瘤細胞的同時，也會對周圍的正常組織產生一定的損傷，如引起黏膜炎、皮炎、肺炎等，這些損傷會導致組織的結構和力學特性發生變化，如組織水腫、纖維化等。
• 免疫微環境改變 ：放療可以激活機體的免疫系統，引起免疫微環境的變化，如增加免疫細胞的浸潤、釋放免疫因子等，這些免疫反應不僅對腫瘤細胞有殺傷作用，也會影響周圍正常組織的力學狀態和功能。

細胞分泌活動改變

• 外泌體分泌增加 ：放療可誘導腫瘤細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、核酸等，可被周圍的細胞攝取，從而改變其生物學功能和力學狀態。
• 其他分泌因子變化 ：放療還會使腫瘤細胞分泌一些細胞因子、生長因子等，如轉化生長因子 -β 等，這些因子可以作用于腫瘤細胞自身或周圍的細胞，調節其增殖、遷移、分化等過程，進而影響細胞的力學特性。