第五章 電離輻射的生物學(xué)效應(yīng)

1、 醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué)醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué) 第五章第五章 電離輻射的生物學(xué)效益電離輻射的生物學(xué)效益主講：主講：鮑鮑 艷艷咸寧學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院咸寧學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院 醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué)醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué) 第五章第五章 電離輻射的生物學(xué)效益電離輻射的生物學(xué)效益第五章第五章 電離輻射的生物學(xué)效應(yīng)電離輻射的生物學(xué)效應(yīng)輻射生物效應(yīng)的研究目的對(duì)其引起的健康危害進(jìn)行定量評(píng)價(jià)采取有效的防護(hù)措施：4電離輻射和旁效應(yīng)電離輻射和旁效應(yīng)3確定性效應(yīng)和隨機(jī)效應(yīng)確定性效應(yīng)和隨機(jī)效應(yīng)2軀體效應(yīng)和遺傳效應(yīng)軀體效應(yīng)和遺傳效應(yīng)1早期效應(yīng)和遲發(fā)效應(yīng)早期效應(yīng)和遲發(fā)效應(yīng)生物效生物效應(yīng)的分應(yīng)的分類：類： 醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué)醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué) 第五章第五章 電

2、離輻射的生物學(xué)效益電離輻射的生物學(xué)效益1早期效應(yīng)和遲發(fā)效應(yīng)早期效應(yīng)和遲發(fā)效應(yīng)。 早期效應(yīng)（Early effect）：是指受照后幾個(gè)星期內(nèi)發(fā)生的輻射效應(yīng)，如急性放射病，急性皮膚損傷等 遲發(fā)效應(yīng)（late effect）：在正常組織和腫瘤內(nèi)部都存在細(xì)胞殺滅的繼發(fā)效應(yīng)，在受照數(shù)月后才會(huì)發(fā)生的效應(yīng)。如慢性放射病，輻射至白血病，致癌效應(yīng)，放射性白內(nèi)障，輻射遺傳效應(yīng)等。 醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué)醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué) 第五章第五章 電離輻射的生物學(xué)效益電離輻射的生物學(xué)效益一些組織細(xì)胞自我更新率較緩慢某些具有分裂功能的組織細(xì)胞群死亡 有些類型損傷的潛伏期較長(zhǎng) 細(xì)胞之間信號(hào)傳導(dǎo)途徑功能失調(diào) 導(dǎo)致遲發(fā)導(dǎo)致遲發(fā)效應(yīng)產(chǎn)生效應(yīng)產(chǎn)生的

3、原因的原因 1早期效應(yīng)和遲發(fā)效應(yīng)早期效應(yīng)和遲發(fā)效應(yīng) 醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué)醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué) 第五章第五章 電離輻射的生物學(xué)效益電離輻射的生物學(xué)效益 細(xì)胞凋亡(apoptosis)是一種由基因調(diào)控的細(xì)胞自主性死亡過程. 細(xì)胞主動(dòng)地運(yùn)用基因調(diào)控程序引起自身死亡, 可使機(jī)體清除受損傷的、衰老的或無用的細(xì)胞，而不引起機(jī)體微環(huán)境損傷和炎癥, 對(duì)維持組織內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定、細(xì)胞群的動(dòng)力學(xué)平衡和組織器官的各種生理功能和病理反應(yīng)是不可缺少的。細(xì)胞凋亡涉及基因表達(dá)的級(jí)聯(lián)反應(yīng)。 腫瘤細(xì)胞和正常細(xì)胞都有自我更新能力，并有相似的生長(zhǎng)調(diào)節(jié)機(jī)制和自我更新途徑1早期效應(yīng)和遲發(fā)效應(yīng)早期效應(yīng)和遲發(fā)效應(yīng) 醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué)醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué) 第五章第五

4、章 電離輻射的生物學(xué)效益電離輻射的生物學(xué)效益 人體細(xì)胞之間的信息轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑： 通過相鄰細(xì)胞的直接接觸來實(shí)現(xiàn) 通過細(xì)胞分泌各種化學(xué)物質(zhì)來調(diào)節(jié)自身和其他細(xì)胞的代謝和功能(更重要、更普遍)。 分泌釋放信息物質(zhì)的特定細(xì)胞信息物質(zhì)(包含細(xì)胞間與細(xì)胞內(nèi)的信息物質(zhì)和運(yùn)載體、運(yùn)輸路徑等)靶細(xì)胞(包含特異受體等)人體中信息傳導(dǎo)通路構(gòu)成；1早期效應(yīng)和遲發(fā)效應(yīng)早期效應(yīng)和遲發(fā)效應(yīng) 醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué)醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué) 第五章第五章 電離輻射的生物學(xué)效益電離輻射的生物學(xué)效益2軀體效應(yīng)和遺傳效應(yīng)軀體效應(yīng)和遺傳效應(yīng) 遺傳效應(yīng)是生殖細(xì)胞的損傷引起的、影響到受照者后代的效應(yīng)。構(gòu)成體細(xì)胞生殖細(xì)胞機(jī)體的細(xì)胞分為軀體效應(yīng)（somatic ef

5、fect）遺傳效應(yīng)(genetic effect) 軀體效應(yīng)指出現(xiàn)在受照射體本身的效應(yīng)，由體細(xì)胞損傷引起的按效應(yīng)出現(xiàn)的部位全身效應(yīng)(total body effect)局部效應(yīng)(local effect) 醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué)醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué) 第五章第五章 電離輻射的生物學(xué)效益電離輻射的生物學(xué)效益3確定性效應(yīng)和隨機(jī)效應(yīng)確定性效應(yīng)和隨機(jī)效應(yīng)非隨機(jī)性應(yīng)non-stochastic effect隨機(jī)效應(yīng)stochastic effect1977年年ICRP按照效應(yīng)發(fā)生規(guī)按照效應(yīng)發(fā)生規(guī)律來劃分律來劃分當(dāng)照射的劑量達(dá)到一定水平后，細(xì)胞死亡細(xì)胞增殖補(bǔ)充或代償能力，此時(shí)確定性效應(yīng)必然會(huì)出現(xiàn)，故必然性效應(yīng)。1990年

6、ICPR改為確定性效應(yīng)deterministic effect必然性效應(yīng)又稱為改為確定性效應(yīng)是由于在成因上是由放射線能量沉積事件決定的構(gòu)成這種效應(yīng)的基礎(chǔ)是細(xì)胞死亡，這種細(xì)胞死亡是隨意性的 醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué)醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué) 第五章第五章 電離輻射的生物學(xué)效益電離輻射的生物學(xué)效益4電離輻射和旁效應(yīng)電離輻射和旁效應(yīng) 近年來,人們發(fā)現(xiàn):機(jī)體對(duì)輻射的反應(yīng)是群體現(xiàn)象而不僅僅是單個(gè)獨(dú)立細(xì)胞對(duì)損傷的積累反應(yīng)，輻射除了可損傷直接受照的細(xì)胞外，還可通過受照細(xì)胞產(chǎn)生一些信號(hào)或分泌一些物質(zhì)，引起未受照細(xì)胞產(chǎn)生同樣的損傷效應(yīng),包括如細(xì)胞死亡、細(xì)胞間活性氧增加、細(xì)胞增生、凋亡、染色體斷裂和突變、基因改變、基因不穩(wěn)定等，這種效

7、應(yīng)稱為旁效應(yīng)(bystander)或旁觀者效應(yīng)。電離輻射的旁效應(yīng)可以是隨機(jī)性效應(yīng)，也可以使確定性效應(yīng)。 醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué)醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué) 第五章第五章 電離輻射的生物學(xué)效益電離輻射的生物學(xué)效益第二節(jié)第二節(jié) 電離輻射的細(xì)胞生物學(xué)效應(yīng)電離輻射的細(xì)胞生物學(xué)效應(yīng)電離輻射損傷細(xì)胞數(shù)量和程度不同，可出現(xiàn)體內(nèi)一系列生理病理變化，直至發(fā)生多種局部或整體的早期和遲發(fā)效應(yīng)。 電離輻射的整體效應(yīng)，均以輻射對(duì)細(xì)胞的作用為基礎(chǔ)。細(xì)胞損傷和突變細(xì)胞死亡細(xì)胞的損傷類型一電離輻射所致的細(xì)胞損傷和凋亡電離輻射所致的細(xì)胞損傷和凋亡細(xì)胞存活：指細(xì)胞具有無限增殖的能力完整增值能力。 醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué)醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué) 第五章第五章 電離輻射的

8、生物學(xué)效益電離輻射的生物學(xué)效益 “死亡”細(xì)胞：指細(xì)胞失去增殖能力，即使照射后細(xì)胞的形態(tài)仍然保持完整，有能力制造蛋白質(zhì)，有能力合成DNA，甚至還能再經(jīng)過一次或兩次有絲分裂，產(chǎn)生一些子細(xì)胞，但最后不能繼續(xù)傳代者稱為“死亡”細(xì)胞。 克隆(集落)：在離體培養(yǎng)的細(xì)胞中，一個(gè)存活的細(xì)胞可分裂增殖成一個(gè)細(xì)胞群體。死亡 + 增殖幾次“死亡”細(xì)胞無限增殖 存活細(xì)胞 醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué)醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué) 第五章第五章 電離輻射的生物學(xué)效益電離輻射的生物學(xué)效益 1.間期死亡(Interphase death)： 照射后細(xì)胞在有絲分裂的間隙立即死亡者稱為間期死亡，又稱為即刻死亡(Immediate death)，由于不能通過

9、下次有絲分裂，故又稱為非有絲分裂死亡。受照后受致死損傷的細(xì)胞死亡有兩種類型： 間期死亡和增值性死亡 通常發(fā)生在大劑量集中照射時(shí),一般需要數(shù)百戈瑞照射劑量，迅速出現(xiàn)正常核形態(tài)消失，發(fā)生細(xì)胞變性而死亡 。 對(duì)于象A型精原細(xì)胞、卵細(xì)胞和淋巴細(xì)胞等細(xì)胞來說，較小劑量即可導(dǎo)致間期死亡。增殖性死亡可以由通常治療劑量引起。 醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué)醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué) 第五章第五章 電離輻射的生物學(xué)效益電離輻射的生物學(xué)效益 2.增殖性死亡(reproductive death) ：細(xì)胞接受致死劑量照射后并不立即死亡，在停止有絲分裂之前仍保持正常顯微結(jié)構(gòu)，但在經(jīng)少數(shù)幾次分裂后突然變性而死亡。 間期死亡的原因是細(xì)胞核磷酸化抑制

10、，ATP(三磷酸腺苷)合成損傷，膜通透性改變，結(jié)合結(jié)構(gòu)的破壞等。 細(xì)胞間期死亡與機(jī)體輻射損傷程度緊密相關(guān) 增殖死亡的機(jī)制可能是由有絲分裂抑制和染色體畸變所致，因此，不能進(jìn)入細(xì)胞分裂的細(xì)胞 增殖死亡與細(xì)胞分裂周期數(shù)和受照劑量有關(guān)，受照劑量愈大則可分裂次數(shù)愈少。 醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué)醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué) 第五章第五章 電離輻射的生物學(xué)效益電離輻射的生物學(xué)效益 輻射誘發(fā)巨細(xì)胞死亡是增殖死亡的變形，它可能是細(xì)胞融合后核內(nèi)分裂的結(jié)果。 增殖死亡的分子基礎(chǔ)可能是DNA的雙鏈斷裂、堿基損傷和錯(cuò)誤修復(fù)引起遺傳密碼改變，影響蛋白質(zhì)和酶的正常合成。 另一種情況是受照射后不立即變性和進(jìn)一步分裂，而是形成巨細(xì)胞，存活一段時(shí)間后死

11、亡；這些巨細(xì)胞直徑可為原來的2550倍，可存活數(shù)月。 3.細(xì)胞凋亡(Apoptosis) ：細(xì)胞凋亡是指細(xì)胞在一定的生理或病理?xiàng)l件下，受內(nèi)在遺傳機(jī)制的控制自動(dòng)結(jié)束生命的過程。 正常的組織中，經(jīng)常發(fā)生“正?！钡募?xì)胞死亡，它是維持組織機(jī)能和形態(tài)所必需的。 醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué)醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué) 第五章第五章 電離輻射的生物學(xué)效益電離輻射的生物學(xué)效益3細(xì)胞壞死（necrosis）1細(xì)胞凋亡（apoptosis）2細(xì)胞程序性死亡programmed cell death，PCD3細(xì)胞死亡的方式通常有3種：被細(xì)胞內(nèi)一系列相關(guān)的分子所調(diào)控，并伴隨有典型的形態(tài)學(xué)改變 細(xì)胞凋亡是以細(xì)胞核濃縮、染色體DNA被以核小體為單

12、位切成梯狀片段（ladder）、細(xì)胞縮小，最終形成細(xì)胞凋亡小體等形態(tài)變化為特征，不引起周圍細(xì)胞的溶解。 醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué)醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué) 第五章第五章 電離輻射的生物學(xué)效益電離輻射的生物學(xué)效益 細(xì)胞凋亡是在細(xì)胞群中散發(fā)，階段性進(jìn)行，并且依存于ATP的供給和RNA、蛋白質(zhì)的合成，是屬于主動(dòng)排除機(jī)制。 細(xì)胞凋亡的細(xì)胞內(nèi)信息傳導(dǎo)途徑可大致分為二個(gè)階段：誘導(dǎo)階段和實(shí)行階段。 細(xì)胞凋亡誘發(fā)機(jī)制激活和抑制機(jī)制（生長(zhǎng)因子、激素、受體因子等增殖性因子）的失活放射線、熱休克等物理性因素藥物、毒物等化學(xué)性因素病毒、細(xì)菌等生物學(xué)因素誘導(dǎo)階段誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的因素內(nèi)源性因素外源性的因素 醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué)醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué) 第五章第

13、五章 電離輻射的生物學(xué)效益電離輻射的生物學(xué)效益 近年來還發(fā)現(xiàn)活性氧以及一氧化氮在神經(jīng)系統(tǒng)疾病、心血管疾病、免疫性疾病及老化等方面的作用都不同程度地與細(xì)胞凋亡有關(guān)。t清除無用的或多余的細(xì)胞人腦在發(fā)育過程中有95%的細(xì)胞死亡除去發(fā)育不正常的細(xì)胞。如脊椎動(dòng)物視覺系統(tǒng)沒有形成正確神經(jīng)元連接的神經(jīng)元被清除掉除去一些有害細(xì)胞如胸腺細(xì)胞在離開胸腺之前被誘導(dǎo)死亡。除去不再起作用的細(xì)胞如蝌蚪變態(tài)時(shí)的尾部細(xì)胞死亡細(xì)胞凋亡的生物學(xué)功能 醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué)醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué) 第五章第五章 電離輻射的生物學(xué)效益電離輻射的生物學(xué)效益凋亡信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo) 凋亡基因激活凋亡的執(zhí)行 （共同通路）凋亡細(xì)胞的清除細(xì)胞凋亡細(xì)胞凋亡過程的四過程的四個(gè)

14、階段個(gè)階段 1.凋亡信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo) 當(dāng)細(xì)胞內(nèi)外的凋亡誘導(dǎo)因素與被作用的細(xì)胞受體結(jié)合后，細(xì)胞產(chǎn)生復(fù)雜的生化反應(yīng)，并形成與凋亡有關(guān)的第二信使：Ca2+ 、神經(jīng)酰胺等信號(hào)分子形成死亡信號(hào) 醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué)醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué) 第五章第五章 電離輻射的生物學(xué)效益電離輻射的生物學(xué)效益 2.凋亡基因激活 調(diào)控的凋亡基因在接受死亡信號(hào)后，開始按預(yù)定程序啟動(dòng)，并合成執(zhí)行凋亡所需的各種酶和相關(guān)物質(zhì)。 3.凋亡的執(zhí)行（共同通路） 凋亡的主要執(zhí)行者有兩類酶：核酸內(nèi)切酶（endogenous nuclease Dnase）徹底破壞細(xì)胞的生物命令系統(tǒng)； 凋亡蛋白酶Caspases 3 細(xì)胞的結(jié)構(gòu)全面解體。4.凋亡細(xì)胞的清除凋亡后細(xì)胞

15、可以被鄰近巨噬細(xì)胞分解。 醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué)醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué) 第五章第五章 電離輻射的生物學(xué)效益電離輻射的生物學(xué)效益區(qū)別點(diǎn)細(xì)胞凋亡細(xì)胞壞死起因生理或病理性病理性變化或劇烈損傷范圍單個(gè)散在細(xì)胞大片組織或成群細(xì)胞細(xì)胞膜保持完整，一直到形成凋亡小體破損染色質(zhì)凝聚在核膜下呈半月狀呈絮狀細(xì)胞器無明顯變化腫脹、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)崩解細(xì)胞體積固縮變小腫脹變大凋亡小體有，被鄰近細(xì)胞或巨噬細(xì)胞吞噬無，細(xì)胞自溶，殘余碎片被巨噬細(xì)胞吞噬基因組DNA有控降解，電泳圖譜呈梯狀隨機(jī)降解，電泳圖譜呈涂抹狀蛋白質(zhì)合成有無調(diào)節(jié)過程受基因調(diào)控被動(dòng)進(jìn)行炎癥反應(yīng)無，不釋放細(xì)胞內(nèi)容物有，釋放內(nèi)容物。 醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué)醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué) 第五章第五章 電離輻射

16、的生物學(xué)效益電離輻射的生物學(xué)效益二、細(xì)胞存活曲線及其參數(shù) 測(cè)量體內(nèi)原位細(xì)胞存活比較困難，借助體外培養(yǎng)技術(shù)，可使具有無限增殖能力的單個(gè)細(xì)胞繁殖成集落（克?。?。在培養(yǎng)基上接種一定數(shù)目的細(xì)胞經(jīng)一定劑量照射后，可以通過計(jì)數(shù)形成的集落數(shù)來計(jì)量存活下來的細(xì)胞。測(cè)量細(xì)胞體存活率的方法： 為了集落計(jì)數(shù)標(biāo)準(zhǔn)一致，通常把含有50個(gè)以上細(xì)胞的克隆計(jì)為一個(gè)集落，代表一個(gè)存活單位。但這不是一成不變，在某些情況下，幾個(gè)細(xì)胞也可作為一個(gè)集落。 醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué)醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué) 第五章第五章 電離輻射的生物學(xué)效益電離輻射的生物學(xué)效益 在一定劑量下，生成的集落數(shù)目與原接種細(xì)胞數(shù)目之比稱為該劑量下的存活分?jǐn)?shù)（survival fra

17、ction，SF）。p%SFE=形成的集落數(shù)接種的單個(gè)細(xì)胞數(shù) 做細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)，即使未受照射的細(xì)胞，也不能全部形成集落，這時(shí)形成的集落數(shù)與接種細(xì)胞數(shù)之比稱為接種率（planting efficiency , Ep%）或集落形成率。 細(xì)胞存活曲線可分為兩類，一類是現(xiàn)象性的，另一類是機(jī)制性的。目前的模型多數(shù)與現(xiàn)象性的，但對(duì)機(jī)制有時(shí)也有所闡明。建立機(jī)制性模型難度較大，但一旦成功將具有更大的理論和實(shí)際意義， 醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué)醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué) 第五章第五章 電離輻射的生物學(xué)效益電離輻射的生物學(xué)效益 醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué)醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué) 第五章第五章 電離輻射的生物學(xué)效益電離輻射的生物學(xué)效益三、電離輻射誘發(fā)細(xì)胞染色體畸變

18、 生物特有的基因型是由其染色圖上的基因數(shù)目、類型及其排列方式來決定的。 電離輻射可使基因的化學(xué)結(jié)構(gòu)或基因之間的排列上發(fā)生變化，稱為基因突變。 基因突變可分為染色體畸變和點(diǎn)突變，其中染色體畸變是致癌效應(yīng)和遺傳效應(yīng)的基礎(chǔ)。1.染色體的一般特征 每個(gè)物種都有其特定的染色體數(shù)目和形態(tài)特征，各種中生物經(jīng)過世代相傳，其染色體的形態(tài)和數(shù)目始終保持相對(duì)穩(wěn)定。 醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué)醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué) 第五章第五章 電離輻射的生物學(xué)效益電離輻射的生物學(xué)效益 正常人體細(xì)胞含有23對(duì)同源染色體，來自父母雙方，稱為二倍體，其中22對(duì)為常染色體，編為122號(hào)。分7組（AG）；另一對(duì)為性染色體X和Y男性為XY，女性為XX。 染色體都

19、是成對(duì)的，但在某些誘變劑作用下染色體可發(fā)生數(shù)目和結(jié)構(gòu)的改變。2.電離輻射引起的染色體改變 多倍體是染色體成倍增加，形成三倍體、四倍體，甚至更多。染色體數(shù)目異常非整多倍體多倍體非整多倍體是染色體非成倍的增加 醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué)醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué) 第五章第五章 電離輻射的生物學(xué)效益電離輻射的生物學(xué)效益 數(shù)目異常與照射劑量之間無規(guī)律性定量關(guān)系，故一般不把染色體數(shù)目變化作為估算輻射劑量的定量目標(biāo)。C.與其他斷端發(fā)生交換而導(dǎo)致各種類型的畸變。染色體結(jié)構(gòu)改變 根據(jù)靶細(xì)胞或受試因子所處的細(xì)胞周期階段，以及染色體在擊斷后的重接方式分為兩類：即染色體單體型和染色體型畸變。染色體結(jié)構(gòu)改變的最初變化是斷裂，斷裂后有三種結(jié)局

20、： A.斷端照原樣重新愈合，這在細(xì)胞學(xué)上無法辨認(rèn)；B.兩端保持原先的斷裂面形成缺失和游離斷片； 醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué)醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué) 第五章第五章 電離輻射的生物學(xué)效益電離輻射的生物學(xué)效益染色單體間隙 染色單體等點(diǎn)間隙染色單體斷裂 染色單體缺失三射體 四射體。 染色體畸變，當(dāng)細(xì)胞處于S期(DNA合成期)或G2期(DNA合成后期)受到電離輻射作用時(shí)，這時(shí)染色體經(jīng)過復(fù)制成為兩個(gè)染色單體，因此斷裂可以發(fā)生在一條單體上，也可以發(fā)生兩條單體上。常見的染色體畸變有以下類型： 大部分化學(xué)誘變劑和環(huán)境中一些有害因素均可誘發(fā)染色單體畸變，對(duì)評(píng)價(jià)輻射效應(yīng)染色體畸變意義不大。 醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué)醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué) 第五章第五章 電

21、離輻射的生物學(xué)效益電離輻射的生物學(xué)效益 染色體形畸變：處于G1期或G0 期的細(xì)胞受到電離輻射作用時(shí)，因?yàn)檫@時(shí)染色體尚未復(fù)制，其中單根染色體絲被擊斷，經(jīng)S期復(fù)制后，在中期分裂細(xì)胞見到的是兩條單體在同一部位顯示變化，因此導(dǎo)致的是染色體型畸變。 按畸變?cè)隗w內(nèi)的轉(zhuǎn)歸，可以分為兩類:非穩(wěn)定型畸變和穩(wěn)定型畸變前者包括:雙著絲粒、雙著絲環(huán)和無著絲粒斷裂片。后者包括:相互異位、倒位和缺失。 醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué)醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué) 第五章第五章 電離輻射的生物學(xué)效益電離輻射的生物學(xué)效益 醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué)醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué) 第五章第五章 電離輻射的生物學(xué)效益電離輻射的生物學(xué)效益3.染色體的輻射劑量估算 人類受到一定的電離輻射作用

22、后，早期在外周淋巴細(xì)胞和骨髓細(xì)胞即可見到染色體的改變，染色體的改變可作為照射劑量估算和事故照射近期及遠(yuǎn)期效應(yīng)的觀察指標(biāo)。 染色體對(duì)輻射敏感性極高，即使受照劑量?jī)H0.05Gy，受照射后早期亦可見畸變率增高。雙著絲粒（dic）雙著絲粒環(huán)（r）無著絲粒斷裂（ace） 用于生物劑量估算的畸變主要有以”dic+r”較為準(zhǔn)確。 醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué)醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué) 第五章第五章 電離輻射的生物學(xué)效益電離輻射的生物學(xué)效益 兩條染色體斷裂后，具有著絲粒兩個(gè)片段相連接，即形成一個(gè)雙著絲粒染色體。兩個(gè)無著絲粒片段也可以連接成一個(gè)無著絲粒片段，但后者通常在細(xì)胞分裂時(shí)丟失。雙著絲粒染色體常見于電離輻射后，因此在輻射遺傳學(xué)中常

23、用以估算受照射的劑量。 雙著絲粒（dic）是指有兩個(gè)著絲粒的染色體，常伴有一對(duì)無著絲粒斷片。 醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué)醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué) 第五章第五章 電離輻射的生物學(xué)效益電離輻射的生物學(xué)效益 雙著絲粒環(huán)（r）含義是一對(duì)具有著絲粒的環(huán)形染色單體，常伴隨一對(duì)斷片 無著絲粒斷裂（ace）又包括 f 和m兩種染色體的畸變，f成為染色體末端缺失，是一對(duì)相互平行的染色單體，有時(shí)易與等染色單體間隙相混淆，其判斷標(biāo)準(zhǔn)是，如果兩端距離小于染色單體橫徑，就是為等染色裂隙，否則為斷片；m為一對(duì)環(huán)形的無著絲粒染色單體，f 和 m又稱為中間缺失。 醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué)醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué) 第五章第五章 電離輻射的生物學(xué)效益電離輻射的生物學(xué)效益

24、 通過建立的射線誘發(fā)染色體畸變-劑量效應(yīng)關(guān)系，即在發(fā)生電離輻射事故時(shí)，抽取受照者血液，分離淋巴細(xì)胞體外培養(yǎng)，作染色體畸變分析，通過染色體畸變-劑量效應(yīng)關(guān)系估算受照劑量。 醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué)醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué) 第五章第五章 電離輻射的生物學(xué)效益電離輻射的生物學(xué)效益 醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué)醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué) 第五章第五章 電離輻射的生物學(xué)效益電離輻射的生物學(xué)效益 這種方法只能用于比較均勻的急性照射，對(duì)不均勻和局部照射只能給出相當(dāng)于均勻照射的劑量，也不能用于內(nèi)照射、分次照射和慢性小劑量照射的劑量估算。 染色體畸變分析被公認(rèn)為是較可靠的生物劑量估算方法，但實(shí)際應(yīng)用中由于分析畸變費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，對(duì)檢驗(yàn)人員識(shí)別畸變技能要求較高，

25、而無法滿足廣大群體照人員的劑量估算。 微核實(shí)驗(yàn)也被廣泛應(yīng)用作為染色體畸變輔助檢測(cè)手段，由于微核主要來源于染色體的斷片和整條染色體微核實(shí)驗(yàn)與染色體畸變分析的敏感性、特異性、準(zhǔn)確性都幾乎相當(dāng)，也是一個(gè)較好的估算生物劑量的方法。 醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué)醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué) 第五章第五章 電離輻射的生物學(xué)效益電離輻射的生物學(xué)效益 微核（micronucleus, 簡(jiǎn)稱MCN），也叫衛(wèi)星核，是真核類生物細(xì)胞中的一種異常結(jié)構(gòu)，是染色體畸變?cè)陂g期細(xì)胞中的一種表現(xiàn)形式 微核往往是各種理化因子，如輻射、化學(xué)藥劑對(duì)分裂細(xì)胞作用而產(chǎn)生的。 在細(xì)胞間期，微核呈圓形或橢圓形，游離于主核之外，大小應(yīng)在主核1/3以下。微核的折光率及細(xì)胞

26、化學(xué)反應(yīng)性質(zhì)和主核一樣，也具合成DNA的能力。一般認(rèn)為微核是由有絲分裂后期喪失著絲粒的染色體斷片產(chǎn)生的。有實(shí)驗(yàn)證明，整條染色體或幾條染色體也能形成微核。這些斷片或染色體在分裂過程中行動(dòng)滯后，在分裂末期不能進(jìn)入主核，便形成了主核之外的核塊。 醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué)醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué) 第五章第五章 電離輻射的生物學(xué)效益電離輻射的生物學(xué)效益 當(dāng)子細(xì)胞進(jìn)入下一次分裂間期時(shí)，它們便濃縮成主核之外的小核，即形成了微核。 已證實(shí)，微核率的大小是和作用因子的劑量或輻射累積效應(yīng)呈正相關(guān)，這一點(diǎn)與染色體畸變的情況一樣。 真核類的測(cè)試系統(tǒng)更能直接推測(cè)誘變物質(zhì)對(duì)人類或其它高等生物的遺傳危害，在這方面，微核測(cè)試是一種比較理想的方法

27、。 微核試驗(yàn)在對(duì)外來化合物(如藥品、食品添加劑、農(nóng)藥、化妝品、環(huán)境污染物等)遺傳毒性和職業(yè)暴露人群遺傳損害監(jiān)測(cè)和現(xiàn)場(chǎng)生態(tài)環(huán)境檢測(cè)方面，在診斷和預(yù)防肝癌、食管癌、肺癌等惡性腫瘤方面得到了大量的應(yīng)用。 醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué)醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué) 第五章第五章 電離輻射的生物學(xué)效益電離輻射的生物學(xué)效益 微核試驗(yàn)最大的優(yōu)點(diǎn)是經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)單、快速，而國(guó)內(nèi)外大量的對(duì)試驗(yàn)研究，比較一致的看法是該方法在敏感性、特異性和準(zhǔn)確性方面，與經(jīng)典的染色體畸變分析方法基本相當(dāng)。因而，特別適合作為大量化合物和現(xiàn)場(chǎng)人群初篩的實(shí)驗(yàn)方法。 染發(fā)劑對(duì)韭菜花細(xì)胞微核的誘變效應(yīng) 醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué)醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué) 第五章第五章 電離輻射的生物學(xué)效益電離輻射的

28、生物學(xué)效益 近年來，一些學(xué)者對(duì)早熟凝集染色體（premature chromosome condensation PCC），與電離輻射劑量之間的關(guān)系進(jìn)行了研究，有望成為較好的生物劑量計(jì)，但尚需在方法進(jìn)行改進(jìn)。 將處于分裂期(M期)的細(xì)胞與處于細(xì)胞周期其他階段的細(xì)胞融合, 使其他期細(xì)胞的染色質(zhì)提早包裝成染色體, 這種現(xiàn)象稱為染色體早熟凝集。四、電離輻射的旁效應(yīng) 射旁效應(yīng)涉及姐妹染色單體互換、DNA雙鏈斷裂、細(xì)胞存活、增殖、凋亡、細(xì)胞生長(zhǎng)阻滯、細(xì)胞轉(zhuǎn)化、基因突變、基因表達(dá)和基因不穩(wěn)定性等多方面。 醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué)醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué) 第五章第五章 電離輻射的生物學(xué)效益電離輻射的生物學(xué)效益 醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué)醫(yī)

29、學(xué)輻射防護(hù)學(xué) 第五章第五章 電離輻射的生物學(xué)效益電離輻射的生物學(xué)效益 4.旁效應(yīng)屬于非靶效應(yīng)，有些效應(yīng)對(duì)細(xì)胞有害，而有些對(duì)細(xì)胞無害，這決定于產(chǎn)生旁效應(yīng)信號(hào)細(xì)胞和接受信號(hào)細(xì)胞類型。旁效應(yīng)的特點(diǎn)：1.高LET輻射所致旁效應(yīng)比低LET輻射強(qiáng)烈2.一般相同組織的旁觀者細(xì)胞才能產(chǎn)生旁效應(yīng)3.旁效應(yīng)不僅局限在最初幾代細(xì)胞，還可涉及更遠(yuǎn)的后代細(xì)胞3.與細(xì)胞間通訊或信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)有關(guān)系的因素。電離輻射誘發(fā)旁效應(yīng)的可能機(jī)制：1.輻射誘發(fā)產(chǎn)生活性氧自由基2.受照介質(zhì)的效應(yīng) 醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué)醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué) 第五章第五章 電離輻射的生物學(xué)效益電離輻射的生物學(xué)效益第三節(jié)第三節(jié) 電離輻射的隨機(jī)效應(yīng)電離輻射的隨機(jī)效應(yīng) 一、隨機(jī)效應(yīng)

30、的特征 隨機(jī)效應(yīng)（stochastic effects）是指電離輻射照射生物機(jī)體產(chǎn)生的一些有規(guī)律的效應(yīng)。 2.一般認(rèn)為在電離輻射防護(hù)感興趣的范圍內(nèi)，這種效應(yīng)的發(fā)生不存在閾值劑量，因此不管接受照射劑量的大小，這種效應(yīng)都有可能會(huì)發(fā)生。 規(guī)律是 1.效應(yīng)的發(fā)生概率與受照射劑量的大小成正比，但效應(yīng)的嚴(yán)重程度與受照射劑量無關(guān)； 醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué)醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué) 第五章第五章 電離輻射的生物學(xué)效益電離輻射的生物學(xué)效益 由于電離輻射擊中靶的概率是隨機(jī)性的，所以發(fā)生隨機(jī)性效應(yīng)實(shí)際上是體細(xì)胞和生殖細(xì)胞突變的結(jié)果，最終可導(dǎo)致癌效應(yīng)、基因突變和遺傳性疾病。2.電離輻射致癌效應(yīng) 放射致癌效應(yīng)的評(píng)價(jià)是輻射危害評(píng)價(jià)的核心內(nèi)容

31、 （1）電離輻射的致癌性 正常細(xì)胞轉(zhuǎn)化為癌細(xì)胞的過程涉及多種機(jī)制和階段，多階段學(xué)說歸納為經(jīng)歷“始動(dòng)-促進(jìn)-發(fā)展”三階段。 電離輻射首先是致癌的“始動(dòng)因子”，與化學(xué)致癌相比電離輻射是一種比較弱的始動(dòng)因子。 醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué)醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué) 第五章第五章 電離輻射的生物學(xué)效益電離輻射的生物學(xué)效益 電離輻射不是強(qiáng)的促癌因子，是因?yàn)榧?xì)胞增殖只有當(dāng)受到足夠高的劑量引起細(xì)胞損傷繼而出現(xiàn)代償性增殖時(shí)才能發(fā)生；然而當(dāng)劑量過高時(shí)，一些已經(jīng)始動(dòng)的細(xì)胞還將被殺死，因而降低癌癥的發(fā)生率。 其次，電離輻射也可能是一種“促癌因子”，可促進(jìn)已經(jīng)始動(dòng)細(xì)胞克隆增殖。 最后，電離輻射也是一種“促發(fā)展因子”，任何受照射的人，如果體內(nèi)已

32、經(jīng)存在既往因其他原因引起的被始動(dòng)和被促進(jìn)的細(xì)胞克隆，這時(shí)電離輻射作為基因和染色體的誘變劑，可以是這些變異的細(xì)胞克隆轉(zhuǎn)化為惡性生長(zhǎng)。 醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué)醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué) 第五章第五章 電離輻射的生物學(xué)效益電離輻射的生物學(xué)效益 電離輻射幾乎可以誘發(fā)所有種系哺乳動(dòng)物的所有組織癌變的能力，這是任何一種化學(xué)致癌物都不能比擬的。 （2）電離輻射致癌的評(píng)估方法 電離輻射不能引起特殊的癌癥，而是使自然存在的某癌癥的發(fā)生率增高，超出其極限發(fā)生率（baseline incidence）。 為了評(píng)價(jià)人群電離輻射致癌的危險(xiǎn)水平，流行病學(xué)中經(jīng)常使用絕對(duì)危險(xiǎn)值、相對(duì)危險(xiǎn)值和歸因危險(xiǎn)值三個(gè)指標(biāo)。 絕對(duì)危險(xiǎn)值（absolute r

33、isk）是照射組癌癥發(fā)生率與對(duì)照組或參比人群發(fā)生率之差，因此絕對(duì)危險(xiǎn)值又稱超額絕對(duì)危險(xiǎn)值（excess absolute risk ，EAR）。 醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué)醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué) 第五章第五章 電離輻射的生物學(xué)效益電離輻射的生物學(xué)效益相對(duì)危險(xiǎn)值（relative risk，RR）是兩組發(fā)生率之比。 當(dāng)相對(duì)危險(xiǎn)值RR1時(shí)，稱為相對(duì)危險(xiǎn)值增加或超額相對(duì)危險(xiǎn)值（excess RR，ERR）。 如果病例組發(fā)病率與對(duì)照組或參比人群相比并不增加，則RR 1， 歸因危險(xiǎn)值（attributable risk，AR）是EAR與癌癥總數(shù)之比，說明全部癌癥中有多少(%)起因于電離輻射照射。 （3）電離輻射致癌危險(xiǎn) 輻

34、射致癌危險(xiǎn)評(píng)價(jià)的重要任務(wù)是得到的絕對(duì)危險(xiǎn)值EAR、ERR計(jì)算單位劑量照射引起危險(xiǎn)危險(xiǎn)系數(shù)（risk coefficient） 醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué)醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué) 第五章第五章 電離輻射的生物學(xué)效益電離輻射的生物學(xué)效益 EAR系數(shù)為單位劑量增加的例數(shù)，用106/年Sv表示；ERR系數(shù)為單位劑量增加的%數(shù)，通常用%/Sv表示。 人類輻射致癌危險(xiǎn)評(píng)價(jià)特別關(guān)心低劑量照射引起的癌癥危險(xiǎn)，以便為制定職業(yè)照射與環(huán)境照射輻射防護(hù)劑量限制提供生物學(xué)依據(jù)。 低劑量照射的流行病學(xué)研究受到的干干擾因素多，要求樣本數(shù)量大，很難用來對(duì)低劑量照射的致癌危險(xiǎn)進(jìn)行直接估計(jì)，因此需要利用劑量范圍較寬的、包括中高劑量在內(nèi)的人群照射資料向

35、低劑量間接外推。 醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué)醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué) 第五章第五章 電離輻射的生物學(xué)效益電離輻射的生物學(xué)效益 原子彈爆炸幸存者人群數(shù)量大，包括兩性不同年齡，劑量范圍寬，隨訪時(shí)間長(zhǎng)，登記資料完備，因此，其所得結(jié)果一直是UNSCEAR、美國(guó)電離輻射效應(yīng)委員會(huì)（BEIR）建立輻射模型、進(jìn)行輻射致癌危險(xiǎn)分析的基礎(chǔ)。 對(duì)廣島和長(zhǎng)崎原子彈爆炸八萬多名幸存者之后的50年的詳細(xì)跟蹤調(diào)查表明，在1.2萬名癌癥病例中，輻射引起的超額死亡略低于700例，這些幸存者中出現(xiàn)的癌癥約6%與電離輻射有關(guān)。 值得關(guān)注的是，近年來醫(yī)療照射致癌癥危險(xiǎn)的增高，X射線和CT的不合理應(yīng)用已成為癌癥發(fā)病率增加的原因之一。 醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué)醫(yī)學(xué)輻

36、射防護(hù)學(xué) 第五章第五章 電離輻射的生物學(xué)效益電離輻射的生物學(xué)效益（4）癌的遺傳易感性及其意義 現(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究證實(shí)，人類存在著癌的遺傳易感性，因此，電離輻射致癌危險(xiǎn)不完全是隨機(jī)的，某些具有家族致癌危險(xiǎn)的人，輻射誘發(fā)的概率高于一般人群。 對(duì)于伴有家族性癌癥的個(gè)體來說，低劑量照射時(shí)輻射致癌危險(xiǎn)相對(duì)比較小，不足以構(gòu)成需專門防范的基礎(chǔ)；然而在放射治療中接受了高劑量照射后，這種危險(xiǎn)性增加。 家族腫瘤患者誘發(fā)二次癌的危險(xiǎn)性比較高，為了發(fā)生二次癌的危險(xiǎn)與放射治療可能獲得好的治療之間進(jìn)行權(quán)衡，對(duì)這類患者在放射治療前應(yīng)進(jìn)行遺傳易敏感性檢查。 醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué)醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué) 第五章第五章 電離輻射的生物學(xué)效益電離輻射的

37、生物學(xué)效益 比如：對(duì)不滿20歲的乳腺癌患病高危婦女慎用X線進(jìn)行乳腺腫瘤篩查及其他胸透影像技術(shù)，應(yīng)采用其他方法進(jìn)行檢查。三、電離輻射遺傳效應(yīng) 決定生物體遺傳性狀的基本單位是基因，而基因是染色體DNA鏈上具有一定功能的一段核苷酸序列，這個(gè)序列作為密碼指導(dǎo)mRNA和蛋白質(zhì)的合成。 電離輻射是一種誘變劑(mutagen)，輻射遺傳效應(yīng)是通過電離輻射對(duì)生殖細(xì)胞遺傳物質(zhì)DNA的損害而導(dǎo)致突變，并向受照著的后代傳遞，使受照者的后代發(fā)生遺傳異?；蜻z傳疾病，它表現(xiàn)于受照射者后代的隨機(jī)性效應(yīng)。 醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué)醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué) 第五章第五章 電離輻射的生物學(xué)效益電離輻射的生物學(xué)效益 早期的輻射遺傳學(xué)主要研究突變的可能

38、機(jī)制，近年研究的重點(diǎn)則集中于低劑量輻射職業(yè)照射和環(huán)境照射的浮現(xiàn)遺傳危險(xiǎn)估計(jì)。 輻射遺傳效應(yīng)的危險(xiǎn)研究直接法或間接法進(jìn)行研究 直接法包含的不確定因素較多，目前主要依靠間接法(又稱倍加劑量法)。倍加劑量法使用的重點(diǎn)參數(shù)是倍加劑量，它是使遺傳性疾病的發(fā)生率增加1倍所需要的劑量。 USCEAR和BEIR給出的動(dòng)物低LET、低劑量（率）照射的倍加劑量為1Sv。后一些學(xué)者根據(jù)原子彈爆炸幸存者資料對(duì)動(dòng)物結(jié)果進(jìn)行校正，給出了慢性照射人類的配子加倍劑量為3.384.46Sv，由此估算遺傳性疾病的平均加倍劑量為4Sv。 醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué)醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué) 第五章第五章 電離輻射的生物學(xué)效益電離輻射的生物學(xué)效益ICRP6

39、0號(hào)出版物提出的輻射遺傳危險(xiǎn)系數(shù) 時(shí)間期限病變種類生育人群全體人群(職業(yè)人員)全部后代單基因及染色體病1.20.5多因素病1.20.5合計(jì)2.41.0(0.6)最初后代單基因及染色體病0.30.1多因素病0.230.09合計(jì)0.530.19低劑量/率照射誘發(fā)嚴(yán)重遺傳效應(yīng)的危險(xiǎn)系數(shù) 醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué)醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué) 第五章第五章 電離輻射的生物學(xué)效益電離輻射的生物學(xué)效益 F0自然發(fā)生的頻率（陰影區(qū)域），陰影表示非受照人群的對(duì)照發(fā)病率，虛線表示向低劑量的外推，此處沒有相應(yīng)效應(yīng)的可靠證據(jù)。 醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué)醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué) 第五章第五章 電離輻射的生物學(xué)效益電離輻射的生物學(xué)效益 60多年前曾認(rèn)為遺傳學(xué)效應(yīng)可

40、能是原子彈爆炸帶來的最重的影響，但在對(duì)原子彈爆炸幸存者的第二代和第三代的研究中，卻沒有發(fā)現(xiàn)遺傳效應(yīng)明顯增加，并沒有想象的那么嚴(yán)重。 對(duì)非照射居民偶然接觸到放射線的照射，由于這種隨機(jī)性效應(yīng)也存在著自發(fā)頻率，輻射引起的致癌效應(yīng)與未受照個(gè)體有相同的形態(tài)、生物學(xué)和臨床等特征，所以很那難把它們與電離輻射引起的效應(yīng)定量分開。 醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué)醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué) 第五章第五章 電離輻射的生物學(xué)效益電離輻射的生物學(xué)效益第四節(jié)第四節(jié) 電離輻射的確定性效應(yīng)電離輻射的確定性效應(yīng)一、確定性效應(yīng)特征 確定性效應(yīng)（deterministic effect）是指電離輻射照射生物機(jī)體產(chǎn)生的效應(yīng)通常存在劑量閾值。確定性效應(yīng)的閾劑量是

41、0.10.2Gy，每個(gè)器官和組織以及個(gè)人引起效應(yīng)的閾值存在一定的差異，超過閾值時(shí)電離輻射效應(yīng)的發(fā)生率和嚴(yán)重程度隨劑量的增加而增大。 確定性效應(yīng)的發(fā)生基礎(chǔ)是器官或組織的細(xì)胞死亡。確定性效應(yīng)包括除了癌癥、遺傳和突變以外的所有軀體效應(yīng)和胚胎效應(yīng)及不育癥等。 醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué)醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué) 第五章第五章 電離輻射的生物學(xué)效益電離輻射的生物學(xué)效益 在ICRP最新議案中，又提出了“組織反應(yīng)(tissue reactions)”的概念。組織反應(yīng)是從組織損傷反應(yīng)的動(dòng)態(tài)過程等綜合因素來考慮，在組織吸收劑量不超過0.1Gy的范圍內(nèi)，組織不會(huì)表現(xiàn)出這樣的效應(yīng)，它既適用于單次急性照射，又適用于長(zhǎng)期受小劑量照射(如每年反

42、復(fù)照射)，組織反應(yīng)有取代確定性效應(yīng)的可能性。 二、出生前確定性效應(yīng) 妊娠婦女受到照射時(shí)，子宮內(nèi)的胚胎或胎兒將同時(shí)受到照射，這是作為一個(gè)單獨(dú)個(gè)體最早受到的照射，它可以使胚胎、胎兒以及出生后嬰幼兒童出現(xiàn)可能的損害。 醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué)醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué) 第五章第五章 電離輻射的生物學(xué)效益電離輻射的生物學(xué)效益 精子與卵子結(jié)合形成受精卵，經(jīng)過分裂形成胚胎，大約第8d值入子宮內(nèi)膜，稱為植入或著床，因此受精后第08d稱為植入前期； 第960d為主要器官發(fā)生期； 第60270d為胎兒期 通常8周之前稱為胚胎，8周之后稱為胎兒。不同發(fā)育時(shí)期的受精卵和胚胎，受照射出現(xiàn)的效應(yīng)有所不同。 植入前期接受照射的主要危險(xiǎn)是影響著

43、床，而造成胚胎死亡。1.胚胎效應(yīng) 醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué)醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué) 第五章第五章 電離輻射的生物學(xué)效益電離輻射的生物學(xué)效益 ICRP 45號(hào)出版物給出人類胚胎死亡危險(xiǎn)系數(shù)估計(jì)值為0.8/Sv，但未致死的胚胎可繼續(xù)正常發(fā)育。受精后3周內(nèi)的胚胎受照，出生后似乎不會(huì)出現(xiàn)確定性效應(yīng)和隨機(jī)性效應(yīng)。 畸形是一種先天性異常，出生前在子宮內(nèi)就已經(jīng)出現(xiàn)，但可能在出生后甚至出生后若干年才被發(fā)現(xiàn)?；慰梢允桥咛グl(fā)育過程中受到輻射引起，也可以是親代受到照射后的遺傳性疾病2.畸形和腦發(fā)育異常 器官形成期時(shí)受到照射容易影響器官的形成導(dǎo)致畸形。也可能只影響胚胎和胎兒生長(zhǎng)而不出現(xiàn)畸形，特別是在妊娠后期受到照射時(shí)。 醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué)

44、醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué) 第五章第五章 電離輻射的生物學(xué)效益電離輻射的生物學(xué)效益 胎兒期受到照射，畸形率和死亡率都下降，只有分化較晚的腦、眼和性腺易發(fā)生病變，出生后出現(xiàn)貧血、白血病、癌癥和智力障礙等。 3.嚴(yán)重智力遲鈍和智商下降 嚴(yán)重智力遲鈍是指不能進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算、交談和不能生活自理。出生前照射引起的腦結(jié)構(gòu)異?？梢詫?dǎo)致嚴(yán)重智力遲鈍和智商下降。 妊娠815周受照者最敏感，按線性模型估算每Gy照射可降低2129個(gè)IQ值。 醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué)醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué) 第五章第五章 電離輻射的生物學(xué)效益電離輻射的生物學(xué)效益 ICRP按照該模型計(jì)算，1Sv可降低30個(gè)IQ值，一個(gè)大約0.1Sv的劑量可以引起個(gè)體IQ的變化不會(huì)超過

45、3個(gè)IQ，但臨床上不能分辨出小的IQ變動(dòng)。 三、出生后確定性效應(yīng) 出生后受電離輻射照射，當(dāng)達(dá)到一定劑量后可引起急性放射病、慢性放射損傷等。 此外還可因局部受到外照射和放射性核素進(jìn)入人體選擇性地蓄積在某些器官或組織，以及進(jìn)入或排出途徑引起局部放射損傷。1.全身性放射損傷 醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué)醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué) 第五章第五章 電離輻射的生物學(xué)效益電離輻射的生物學(xué)效益2.皮膚的電離輻射效應(yīng) 表皮是典型的階層型組織，其干細(xì)胞為表皮的基底細(xì)胞，經(jīng)過分化成熟形成角化層，人類表皮厚度從4050m（軀干）到370m（手指）；由基底細(xì)胞分化到角化層需17d左右。 照射后最早出現(xiàn)的皮膚變化是紅斑，可在暫時(shí)消退后再次反復(fù)出現(xiàn)

46、；隨紅斑之后可以出現(xiàn)脫毛、干性脫屑、濕性脫屑和表皮壞死；大劑量照射后出現(xiàn)皮膚脫屑的時(shí)間（照射后23周）與從基底細(xì)胞分化到角化層所需時(shí)間大體一致 皮膚照射的遠(yuǎn)期后果為表皮、汗腺、皮脂腺及毛囊萎縮，真皮纖維化，血管擴(kuò)張，皮膚潰瘍和皮膚癌等 醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué)醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué) 第五章第五章 電離輻射的生物學(xué)效益電離輻射的生物學(xué)效益 受到重視的皮膚放射損傷主要是接受穿透力較低的射線和低X射線的外照射。 射線照射形成的輻射劑量取決與該粒子的能量和組織深度。皮膚的靶組織位于不同深度，加之損傷效應(yīng)受照射面積和劑量分割而不同，因此很難給出可以適用于不同照射條件的皮膚損傷閾劑量。 輻射粒子污染時(shí)較小面積皮膚可以成為“

47、熱粒子”而使局部組織照射效應(yīng)增強(qiáng)。 皮膚的晚期反應(yīng)主要是深部組織受到照射損傷的結(jié)果，其機(jī)制比較復(fù)雜，涉及表皮細(xì)胞缺失、真皮結(jié)締組織和血管的損傷 醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué)醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué) 第五章第五章 電離輻射的生物學(xué)效益電離輻射的生物學(xué)效益3.性腺的電離輻射效應(yīng)睪丸的生精干細(xì)胞是精原細(xì)胞精原細(xì)胞精母細(xì)胞初級(jí)精母細(xì)胞次級(jí)精母細(xì)胞精子細(xì)胞 一個(gè)發(fā)育周期約需十周 從剛剛產(chǎn)生的精母細(xì)胞發(fā)育到精子則需要46d 醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué)醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué) 第五章第五章 電離輻射的生物學(xué)效益電離輻射的生物學(xué)效益 初級(jí)精母細(xì)胞位于精原細(xì)胞的內(nèi)方，為生精小管上各期生精細(xì)胞中體積最大的細(xì)胞。 初級(jí)精母細(xì)胞經(jīng)第一次成熟分裂后形成次級(jí)精母細(xì)胞

48、，大小為初級(jí)精母細(xì)胞的一半，位于初級(jí)精母細(xì)胞的內(nèi)方。次級(jí)精母細(xì)胞的染色體已減少一半，為單倍體，細(xì)胞染色較淺。 次級(jí)精母細(xì)胞 醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué)醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué) 第五章第五章 電離輻射的生物學(xué)效益電離輻射的生物學(xué)效益 次級(jí)精母細(xì)胞經(jīng)過第二次成熟分裂后形成精子細(xì)胞，位于次級(jí)精母細(xì)胞的內(nèi)方，接近生精小管的管腔。精子細(xì)胞較次級(jí)精母細(xì)胞小，細(xì)胞呈卵圓形，細(xì)胞核染色深。 醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué)醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué) 第五章第五章 電離輻射的生物學(xué)效益電離輻射的生物學(xué)效益 精子細(xì)胞完成分化過程形成精子。精子位于生精小管的管腔中，精子聚集成束，一般頭部朝向管壁或深埋在支持細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中。精子具有染色很深的頭部和鞭毛狀的尾部。 精原

49、細(xì)胞對(duì)電離輻射非常敏感，照射后幾個(gè)小時(shí)就會(huì)壞死； 醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué)醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué) 第五章第五章 電離輻射的生物學(xué)效益電離輻射的生物學(xué)效益 1Gy照射經(jīng)大約10周出現(xiàn)精子缺乏，0.15Gy照射經(jīng)過相似時(shí)間后出現(xiàn)精子數(shù)目減少；精子的耐受性最高，3Gy照射也不會(huì)出現(xiàn)精子的形態(tài)學(xué)變化。 精母細(xì)胞和精子細(xì)胞則不敏感，只要不超過3Gy就不會(huì)引起明顯的變化，這時(shí)這些細(xì)胞可以繼續(xù)分化成熟，精子數(shù)在受照后大約46d內(nèi)變化不大，這是精母細(xì)胞成長(zhǎng)所需的時(shí)間，在此之后精子數(shù)目將迅速下降。 睪丸受照可以出現(xiàn)不育，但只要有足夠的精原細(xì)胞存活，就可以通過增殖使生育能力恢復(fù)。 醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué)醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué) 第五章第五章 電離輻

50、射的生物學(xué)效益電離輻射的生物學(xué)效益 一次短時(shí)間照射引起暫時(shí)性不育的閾劑量為0.15Gy，引起男性永久性不育的睪丸劑量為3.5Gy（一次短時(shí)間照射）和2.0Gy/年（多次分割和延續(xù)照射）。 卵巢中的所有卵原細(xì)胞均在胚胎期發(fā)育到卵母細(xì)胞，女嬰出生后不久卵母細(xì)胞就進(jìn)入休止期，形成初級(jí)卵泡，不再進(jìn)行分裂。女性生殖細(xì)胞中精原細(xì)胞精母細(xì)胞對(duì)應(yīng)卵原細(xì)胞卵母細(xì)胞 從青春期起，每月有一些初級(jí)卵泡發(fā)育成熟和排卵；出生后卵巢內(nèi)不再有干細(xì)胞。卵母細(xì)胞 醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué)醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué) 第五章第五章 電離輻射的生物學(xué)效益電離輻射的生物學(xué)效益 因此，出生后卵巢對(duì)輻射的耐受力高于睪丸，一次短時(shí)間照射引起暫時(shí)性不育的劑量為0.6

51、51.5Gy；永久性不育的劑量為2.56.0Gy，多次分割或延續(xù)照射時(shí)估計(jì)需要總劑量620Gy才能引起永久性不育。由于卵母細(xì)胞隨年齡增長(zhǎng)而減少，所以造成永久性不育的閾劑量隨著年齡的增長(zhǎng)而降低。 卵巢中的卵母細(xì)胞的輻射敏感性低于胚胎期的卵原細(xì)胞。(四)晶狀體的電離輻射效應(yīng) 放射線可以影響晶狀體上皮細(xì)胞的正常分裂，受到損傷的細(xì)胞及其分解產(chǎn)物沉積在晶狀體后及晶狀體囊下方，進(jìn)行病變向其他部位擴(kuò)展使晶狀體渾濁影響視力，產(chǎn)生白內(nèi)障。 醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué)醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué) 第五章第五章 電離輻射的生物學(xué)效益電離輻射的生物學(xué)效益 晶狀體對(duì)輻射比較敏感，大劑量照射時(shí)數(shù)月內(nèi)即可出現(xiàn)晶狀體渾濁，誘發(fā)晶狀體渾濁的閾劑量估計(jì)為

52、0.52.0Gy（一次短時(shí)間照射）和5.0Gy（高度分割或延續(xù)照射的總劑量）。 （五）其他器官的損傷效應(yīng) 這些器官的損傷進(jìn)展緩慢，機(jī)制復(fù)雜，既有照射引起的實(shí)質(zhì)細(xì)胞、支持細(xì)胞和成纖維細(xì)胞損傷及減少的結(jié)果，也與照射時(shí)該器官出現(xiàn)的血管損傷及營(yíng)養(yǎng)障礙有關(guān)。 不論是大劑量急性全身意外照射還是大劑量局部放射治療照射，都可以引起體內(nèi)其他重要功能系統(tǒng)如消化、呼吸、循環(huán)、泌尿、神經(jīng)系統(tǒng)器官的損傷，出現(xiàn)相應(yīng)的功能障礙。 醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué)醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué) 第五章第五章 電離輻射的生物學(xué)效益電離輻射的生物學(xué)效益 實(shí)質(zhì)細(xì)胞 一個(gè)器官內(nèi)，承擔(dān)該器官功能的細(xì)胞，間質(zhì)細(xì)胞是這個(gè)器官內(nèi)存在的那些輔助實(shí)質(zhì)細(xì)胞完成器官功能的細(xì)胞。 比

53、如腦內(nèi)的神經(jīng)原細(xì)胞就是實(shí)質(zhì)細(xì)胞，神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞起支持營(yíng)養(yǎng)神經(jīng)細(xì)胞的作用，算是一種間質(zhì)細(xì)胞，再如肝臟細(xì)胞是實(shí)質(zhì)細(xì)胞，肝小葉間的纖維細(xì)胞就是間質(zhì)細(xì)胞，起支持作用。 成纖維細(xì)胞為疏松結(jié)締組織中最主要的細(xì)胞。細(xì)胞扁平或梭形，多突起；胞核較大，扁卵圓形，著色淺，核仁明顯。胞質(zhì)較豐富，呈弱嗜堿性。該細(xì)胞合成蛋白質(zhì)的功能旺盛。合成和分泌蛋白質(zhì)等成分，構(gòu)成了疏松結(jié)締組織的各種纖維和基質(zhì)。 醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué)醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué) 第五章第五章 電離輻射的生物學(xué)效益電離輻射的生物學(xué)效益成纖維細(xì)胞與纖維細(xì)胞光鏡結(jié)構(gòu)像成纖維細(xì)胞與纖維細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)模式圖老鼠成纖維細(xì)胞 老老鼠鼠成成纖纖維維細(xì)細(xì)胞胞的的纖纖維維肌肌蛋蛋白白. . 醫(yī)

54、學(xué)輻射防護(hù)學(xué)醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué) 第五章第五章 電離輻射的生物學(xué)效益電離輻射的生物學(xué)效益（六）電離輻射對(duì)壽命影響研究 1945年日本廣島、長(zhǎng)崎兩地原子彈爆炸后，日本和美國(guó)的學(xué)者對(duì)9.3萬名幸存者和2.7萬名未接受電離輻射照射者進(jìn)行終生對(duì)照研究(目前研究人群最多的輻射流行病學(xué)調(diào)查之一)。按照受照者接受的不同個(gè)人劑量，進(jìn)行流行病學(xué)研究，定出壽限和死亡原因進(jìn)行比較，未發(fā)現(xiàn)明顯的壽命差異。 但動(dòng)物研究發(fā)現(xiàn)，小鼠受照后壽命縮短與受照劑量有關(guān)每0.87Gy照射壽命可縮短約5%。 小鼠一次接受1Gy照射，可使平均壽命縮短5周，而且比未受照射的動(dòng)物老得快。 醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué)醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué) 第五章第五章 電離輻射的生物

55、學(xué)效益電離輻射的生物學(xué)效益 電離輻射所致壽命縮短尚有爭(zhēng)議，Warburg用60Co射線（0.067Gy/min）對(duì)10周 齡雌性小鼠照射13Gy，在只考慮非腫瘤死亡原因時(shí)，發(fā)現(xiàn)輻射誘發(fā)壽命縮短效應(yīng)并不明顯。四、兒童確定性效應(yīng) 確定性效應(yīng)的發(fā)生與受照者的年齡有關(guān)，年幼者的組織生長(zhǎng)旺盛，因此接受相等劑量照射后出現(xiàn)的確定性效應(yīng)比成年人更嚴(yán)重，而且可以出現(xiàn)生長(zhǎng)發(fā)育障礙、激素水平低下、器官功能不足、智力低下等后果。 通常，診斷放射學(xué)和核醫(yī)學(xué)程序不會(huì)產(chǎn)生導(dǎo)致畸形和智力減退的劑量，但在宮內(nèi)和兒童期受到診斷水平的照射，可能引起癌癥的增加， 醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué)醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué) 第五章第五章 電離輻射的生物學(xué)效益電離輻

56、射的生物學(xué)效益 2.對(duì)育齡婦女腹部或骨盆進(jìn)行核素顯像檢查或X射線檢查前，應(yīng)問明是否懷孕； 衛(wèi)生部2006年頒發(fā)的放射診療管理規(guī)定中明確規(guī)定： 1.不得將核素顯像檢查和X射線胸部檢查列入對(duì)嬰幼兒及少年兒童體檢的常規(guī)檢查項(xiàng)目； 3.非特殊需要，對(duì)受孕后的815周的育齡婦女，不得進(jìn)行下腹部放射影像檢查。 醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué)醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué) 第五章第五章 電離輻射的生物學(xué)效益電離輻射的生物學(xué)效益 可見低于劑量閾值就診斷不出效應(yīng)，隨著劑量的增加，損傷程度就會(huì)明顯加重，在某種情況下是急劇加重，但當(dāng)達(dá)到一定劑量后發(fā)生頻率不再增加。 醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué)醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué) 第五章第五章 電離輻射的生物學(xué)效益電離輻射的生物學(xué)效益第五節(jié)第五節(jié) 小劑量低劑量率照射的幾種觀點(diǎn)小劑量低劑量率照射的幾種觀點(diǎn) 對(duì)小劑量低劑量率的生物效應(yīng)，特別是低水平電離輻射的致癌效應(yīng)，由于它涉及核能與核技術(shù)開發(fā)應(yīng)用、輻射防護(hù)措施與經(jīng)濟(jì)投入、人類健康等問題，長(zhǎng)期以來在有關(guān)學(xué)術(shù)團(tuán)體、學(xué)者間尚有爭(zhēng)論。 爭(zhēng)論的焦點(diǎn)是：低劑量有益； 超過閾值有害；線性無閾有害三種觀點(diǎn)。一、小劑量低劑量率照射的生物效應(yīng)低水平輻射是指低劑量、低劑量率的照射，就人群照射而言 醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué)醫(yī)學(xué)輻射防護(hù)學(xué) 第五章第五章 電離輻射的生物學(xué)效益電離輻射的生物學(xué)效益 低劑量指0.2Gy以內(nèi)的低LET輻射或0.