氧气
氧气增敏作用的基本原理
增敏效应：氧气是放射增敏的主要因素，可以将电离辐射的生物效应增强2至3倍。缺氧（hypoxia）与放射抗性相关，而高氧气水平下的细胞对辐射更为敏感。 自由基机制：氧气增敏的机制与短寿命的自由基有关。电离辐射会产生DNA自由基，氧气通过其未配对电子与这些自由基反应，形成过氧自由基（DNA-OO•）。这会固定DNA损伤，防止其修复。
氧气固定假说（Oxygen Fixation Hypothesis, OFH）
假说的提出：OFH假说在20世纪50年代提出，解释了氧气如何通过与辐射诱导的自由基反应，稳定DNA损伤，使其不可逆修复。 假说内容：当DNA自由基暴露在氧气中时，会形成化学修饰产物DNA-OO•，这种产物很难或无法修复。如果没有氧气，自由基会被还原为DNA-H，恢复其原始状态。 影响因素：辐射效应强烈依赖于氧气浓度。高剂量辐射时，氧气可以修正辐射剂量以降低生存率。
氧气增强比（Oxygen Enhancement Ratio, OER）
定义：OER用于量化氧气对放射治疗的增敏作用。计算公式为：
缺氧细胞对肿瘤治疗的影响
缺氧肿瘤：固体肿瘤中，很多肿瘤细胞存在缺氧问题，这些细胞的氧气浓度低于20 mmHg，属于辐射敏感性快速上升的区域。 临床意义：提高肿瘤组织的氧气供应能够增强放射增敏效果，特别是针对这些缺氧细胞。
提高氧气供应的增敏方法
高压氧疗法（Hyperbaric Oxygen Therapy）：通过增加氧气分压，提高肿瘤组织的氧气含量。 氧气携带体：如全氟碳化物，通过提高氧气在血液中的溶解度，有助于改善肿瘤氧气供应。 血红蛋白衍生物：如Efaproxiral，降低血红蛋白对氧气的亲和力，提高氧气在组织中的释放。
一氧化氮（NO）
NO的基本生物学作用
NO的来源：一氧化氮（NO）是一种自由基，由一氧化氮合酶（NOS）催化L-精氨酸转化为L-瓜氨酸生成。 NO的特性：NO是一种扩散性极强的小分子，能够迅速穿透细胞膜，在血管扩张、神经传导、免疫反应等多种生理功能中发挥作用。 NO的作用机制：NO通过激活可溶性鸟苷酸环化酶（sGC），促进环鸟苷酸（cGMP）的生成，进而引发一系列生物反应，如平滑肌舒张和血管扩张。
NO的直接放射增敏作用
氧气模拟物：NO被称为“氧气模拟物”，因为它与氧气一样是自由基，能够与辐射产生的自由基反应。NO与DNA自由基反应后，会形成非自由基产物，增强DNA损伤的修复难度。 增强DNA损伤：研究表明，NO可以增加辐射后的DNA双链断裂（DSBs）数量，使得DNA损伤更难修复，从而增强细胞的放射敏感性。
NO在缺氧条件下的放射增敏效果
替代氧气的作用：NO可以在低氧条件下作为放射增敏剂，与辐射产生的自由基反应，使得缺氧细胞的DNA损伤无法修复，从而增加辐射效果。 NO的低浓度增敏作用：即使在低剂量辐射下（如40 ppm NO），NO也能显著提高细胞的辐射敏感性。
NO的间接放射增敏作用
增加肿瘤氧合：NO能够通过血管扩张作用，改善肿瘤血流量，进而提高局部组织的氧气供应。通过这种方式，NO可以间接增加肿瘤的放射敏感性。 线粒体效应：NO可以抑制线粒体的呼吸作用，减少氧气的消耗，从而将更多氧气留给肿瘤组织，进一步增加放射增敏效果。
临床应用
NO捐赠者：例如ONO-4007，这是一种人工合成的类脂A类似物，能够在体内释放NO，增强放射增敏效果，并且毒性较低。 RRx-001：这是一种小分子NO捐赠者，能够通过增加肿瘤的血流量和氧气供应来增强放射治疗效果。RRx-001已经在多个肿瘤模型中展示了增敏效果。
