第17章電離輻射對(duì)人體的效應(yīng)

1、第17章 電離輻射對(duì)人體的效應(yīng)目錄12345機(jī)體效應(yīng)機(jī)體效應(yīng)輻射對(duì)胚胎和胎兒的致畸形效應(yīng)輻射對(duì)胚胎和胎兒的致畸形效應(yīng)輻射致癌輻射致癌輻射對(duì)遺傳的危險(xiǎn)度輻射對(duì)遺傳的危險(xiǎn)度輻射防護(hù)的生物學(xué)基礎(chǔ)輻射防護(hù)的生物學(xué)基礎(chǔ) 1986年4月26日， 切爾諾貝利核電站的第4號(hào)核反應(yīng)堆爆炸，大量放射性物質(zhì)泄漏，成為核電時(shí)代以來最大的事故。輻射危害嚴(yán)重，導(dǎo)致事故后前3個(gè)月內(nèi)有31人死亡，之后15年內(nèi)有6-8萬人死亡，13.4萬人遭受各種程度的輻射疾病折磨，俄羅斯、白俄羅斯和烏克蘭許多地區(qū)遭到核輻射的污染。 隨著電離輻射在醫(yī)學(xué)應(yīng)用的迅速發(fā)展，輻射對(duì)人體損傷的研究越發(fā)受到重視。研究背景1.機(jī)體效應(yīng) 人體接受閾值以上的照

2、射引起的損傷，其嚴(yán)重性隨劑量增加而增加，根據(jù)所觀察的效應(yīng)，其閾值變化常常大于每年幾十分戈瑞 輻射效應(yīng)取決的因素：照射劑量、分次數(shù)和體積 整體照射的三種情況： 準(zhǔn)備器官移植 治療某些類型淋巴瘤1. 事故性照射整體照射動(dòng)物一般分為三個(gè)劑量范圍： 很大劑量（100150Gy)。由于神經(jīng)癥狀（定向障礙，共濟(jì)失調(diào)，呼吸困難，驚厥，昏迷）所致，在48小時(shí)內(nèi)死亡 1220Gy劑量。由于小腸的損傷，并在照后47天該損傷最明顯時(shí)導(dǎo)致死亡 10Gy的劑量。腸綜合征不明顯，由于造血組織的功能障礙引起感染和出血，大約在照后15天死亡 對(duì)人體照射引起的急性放射病，骨髓型為18Gy，胃腸型845Gy，腦型50Gy以上。輻

3、射劑量對(duì)人體傷害知識(shí)圖事故性照射和處理 過去50年，從事放射性工作的少數(shù)人全身或局部受照而發(fā)生一些事故，大部分發(fā)生于核事業(yè)早期。 照射后處理 已知?jiǎng)┝浚瑒┝啃∮?.5Gy不必處理，但應(yīng)密切注意并作血細(xì)胞計(jì)數(shù)。25Gy，隔離在相對(duì)無菌的環(huán)境中，口服抗生素抵抗胃腸道的內(nèi)源性細(xì)菌。大于5Gy，應(yīng)該隔離做特殊護(hù)理，無菌空氣、食物和浴水，并給予大劑量抗生素。 未知?jiǎng)┝浚委煴仨毟鶕?jù)功能性癥狀（惡心、嘔吐），特別是根據(jù)生物劑量計(jì)（核型）。慢性照射和危象器官 低劑量率的事故照射。受照射時(shí)間較分散從幾天到幾個(gè)月，這些病例由于不可逆的骨髓衰竭而死。危象器官 皮膚，在只用低能射線照射時(shí)，容易看到損傷。 眼，鄰近部

4、位病變的照射可引起白內(nèi)障導(dǎo)致失明，發(fā)生的頻率隨劑量增加而增加。 性腺，輻射對(duì)性腺細(xì)胞有致突和絕育的雙重危險(xiǎn)。 造血組織，血細(xì)胞數(shù)量的變化是照射最敏感的癥狀之一。2.輻射對(duì)胚胎和胎兒的致畸形效應(yīng) 胚胎發(fā)育可分為三個(gè)時(shí)期：第一是植入前期，第二是器官形成期；第三是胎兒期，不同種屬變化很大。胚胎發(fā)育的主要時(shí)期（天） 植入前期 器官形成期 胎兒期小鼠 05 612 1316.5大鼠 07 815 1321.5 人 08 960 60270 （60110天，中性母細(xì)胞增殖）輻射效應(yīng) 子宮內(nèi)死亡 子宮內(nèi)死亡 中樞神經(jīng)系統(tǒng)畸形 （器官形成期開始時(shí)） 和精神遲鈍（60110天） 生長(zhǎng)缺陷 畸形 產(chǎn)后衰弱 產(chǎn)后存

5、活和生長(zhǎng)正常 新生兒和產(chǎn)后死亡 童年癌胚胎發(fā)育時(shí)間和輻射效應(yīng)的關(guān)系畸形和發(fā)育缺陷3.輻射致癌流行病學(xué)研究腫瘤流行病學(xué)調(diào)查 以腫瘤的發(fā)病率或病死率作為觀察終點(diǎn) 多采用分析流行病學(xué)的方法（回顧性定群調(diào)查、病例對(duì)照調(diào)查的方法） 調(diào)查結(jié)果為陽性 + 劑量-反應(yīng)關(guān)系 + 得到動(dòng)物試驗(yàn)的驗(yàn)證 該化合物為人類致癌物 調(diào)查結(jié)果為陰性 不能完全確定受試物為非致癌物，可能是接觸時(shí)間短或劑量低所致 生物標(biāo)記物流行病學(xué)調(diào)查生物標(biāo)記物流行病學(xué)調(diào)查 內(nèi)劑量 測(cè)定細(xì)胞、組織、體液內(nèi)某些致癌物或其代謝產(chǎn)物的含量，衡量接觸的水平 生物有效劑量 進(jìn)入體內(nèi)的致癌物本身或其代謝產(chǎn)物與細(xì)胞內(nèi)大分子相互作用的程度 測(cè)定致癌物-DNA加合

6、物 / 致癌物-蛋白質(zhì)加合物，反映這些物質(zhì)在體內(nèi)作用于靶分子的水平 生物效應(yīng)標(biāo)記生物效應(yīng)標(biāo)記 反映致癌物對(duì)靶器官所造成的可能和腫瘤形成有關(guān)的損傷 常見的損傷常見的損傷 SCE、微核、染色體畸變、腫瘤基因突變、癌基因活化等 敏感性標(biāo)記敏感性標(biāo)記 衡量致癌物作用個(gè)體差異的指標(biāo) 參與致癌物活化與滅活的酶系多態(tài)性 主要有細(xì)胞色素P450(I相反應(yīng))和谷胱甘肽硫轉(zhuǎn)移酶 (相反應(yīng))，這些酶系的個(gè)體差異可達(dá)十至數(shù)百倍，同樣的接觸水平所產(chǎn)生的生物有效劑量以及相應(yīng)的生物效應(yīng)會(huì)有很大差異，可以從無反應(yīng)到嚴(yán)重反應(yīng)(腫瘤形成) 輻射對(duì)人體的效應(yīng)： 劑量夠大，無論一次或慢性照射都能夠致癌 沒有對(duì)輻射致癌獨(dú)特易感的細(xì)胞類

7、型 某些惡性病在短的潛伏期后快速出現(xiàn)高峰然后下降，但某些小的過量危險(xiǎn)可持續(xù)幾十年 輻射致癌在照射后出現(xiàn)的時(shí)間可以比腫瘤生長(zhǎng)期更晚照射時(shí)的年齡是最重要的宿主易感因素危險(xiǎn)系數(shù)：估計(jì)等于或大于1Gy劑量的危險(xiǎn)度1Sv劑量的危險(xiǎn)度器官或組織 病理效應(yīng) 危險(xiǎn)系數(shù) WT 性腺 頭兩代的遺傳效應(yīng) 0.4010-2 0.25 乳腺 癌死亡 0.2510-2 0.15紅骨髓 白血病死亡 0.2010-2 0.12肺 癌死亡 0.2010-2 0.12甲狀腺 癌死亡 0.0510-2 0.03骨 癌死亡 0.0510-2 0.03其他組織 癌死亡 0.5010-2 0.30總和 1.6510-2 1.00數(shù)據(jù)分析

8、輻射致癌是隨機(jī)的晚期效應(yīng)，沒有閾值，輻射致癌是隨機(jī)的晚期效應(yīng)，沒有閾值，是一種全或無效應(yīng)，其生物反應(yīng)的嚴(yán)重是一種全或無效應(yīng)，其生物反應(yīng)的嚴(yán)重性與劑量無關(guān)，但反應(yīng)發(fā)生的概率則性與劑量無關(guān)，但反應(yīng)發(fā)生的概率則與劑量有關(guān)。與劑量有關(guān)。致癌機(jī)制研究啟動(dòng)階段啟動(dòng)階段/引發(fā)階段引發(fā)階段 致癌物直接作用于DNA的初級(jí)序列，引起基因突變，使單個(gè)細(xì)胞或少量細(xì)胞發(fā)生永久性的、不可逆的遺傳性改變，此種細(xì)胞稱為“啟動(dòng)細(xì)胞”，誘發(fā)細(xì)胞突變的因素稱為啟動(dòng)劑。促進(jìn)階段促進(jìn)階段/促長(zhǎng)階段促長(zhǎng)階段 細(xì)胞在致癌作用的第一階段變成啟動(dòng)細(xì)胞后，在某些因素作用下，以相對(duì)于周圍正常細(xì)胞的選擇優(yōu)勢(shì)進(jìn)行克隆擴(kuò)增，形成鏡下才能觀察到的或有時(shí)肉

9、眼可見的細(xì)胞群，即良性腫瘤，這就是致癌作用的第二階段，稱為促進(jìn)階段，起促進(jìn)作用的因素稱作促進(jìn)劑或促癌劑。動(dòng) 物 致 癌 試 驗(yàn)優(yōu)點(diǎn) 人類接觸受試物后往往需要20年左右的潛伏期，動(dòng)物試驗(yàn)一般進(jìn)行1-2年可獲陽性結(jié)果 能嚴(yán)格控制試驗(yàn)條件，排除流行病學(xué)不易控制的許多混雜因素的影響 缺點(diǎn) 動(dòng)物試驗(yàn)結(jié)果外推至人存在不肯定性 哺乳動(dòng)物長(zhǎng)期致癌試驗(yàn)哺乳動(dòng)物長(zhǎng)期致癌試驗(yàn) 長(zhǎng)期試驗(yàn)期限依據(jù)不同種屬壽命而定，一般小鼠1.5-2年，大鼠2-2.5年轉(zhuǎn)癌基因或前癌基因小鼠 一種有望代替長(zhǎng)期動(dòng)物致癌的試驗(yàn)系統(tǒng)可觀察致癌物與基因相互作用以及不同致癌階段所起的作用這類方法對(duì)確認(rèn)致癌物以及理解致癌機(jī)制很有幫助不適于作危險(xiǎn)性評(píng)

10、估 劑量效應(yīng)關(guān)系 劑量效應(yīng)關(guān)系是指一種外來化合物劑量與個(gè)體或群體呈現(xiàn)某種效應(yīng)的定量強(qiáng)度，或平均定量強(qiáng)度之間的關(guān)系。 劑量效應(yīng)曲線：隨劑量加大發(fā)病率緩慢增加，當(dāng)達(dá)到最大值后又逐漸減少。 量效曲線在藥理學(xué)上有重要意義,分析S形量效曲線，可解釋如下概念:（1）最小有效量或最小有效濃度系指能引起效應(yīng)的最小藥量或最小藥物濃度，亦稱閾劑量或閾濃度。（2）半數(shù)有效量在量反應(yīng)中指能引起50%最大反應(yīng)強(qiáng)度的藥量，在質(zhì)反應(yīng)中指引起50%實(shí)驗(yàn)對(duì)象出現(xiàn)陽性反應(yīng)時(shí)的藥量。藥物的ED50越小， LD50越大說明藥物越安全，一般常以藥物的LD50與ED50的比值稱為治療指數(shù)，用以表示藥物的安全性。（3）在反應(yīng)系統(tǒng)中，隨著劑

11、量或濃度的增加，效應(yīng)強(qiáng)度也隨之增加，當(dāng)效應(yīng)增強(qiáng)到最大程度后雖再增加劑量或濃度，效應(yīng)不再繼續(xù)增強(qiáng)，這一藥理效應(yīng)的極限稱為最大效應(yīng)或效能。（4）個(gè)體差異量效曲線上的某個(gè)點(diǎn)是在該條件時(shí)一組實(shí)驗(yàn)動(dòng)物產(chǎn)生效應(yīng)的平均值。低劑量照射對(duì)人體致癌危險(xiǎn)度的評(píng)價(jià) 危險(xiǎn)度評(píng)價(jià)是指利用現(xiàn)有資料評(píng)估暴露于特定化學(xué)物而對(duì)人群產(chǎn)生有害影響的概率, 包括以下四個(gè)步驟: 危害鑒定、劑量-反應(yīng)關(guān)系評(píng)定、暴露評(píng)定和危險(xiǎn)度特征分析, 其中劑量-反應(yīng)關(guān)系評(píng)定即建立致癌物劑量與腫瘤發(fā)生概率之間的定量關(guān)系,是危險(xiǎn)度評(píng)價(jià)的核心。 動(dòng)物的劑量效應(yīng)關(guān)系取決于組織和劑量率，也受外界因素的影響。和射線低劑量時(shí)通常是平方的或線性平方關(guān)系4.輻射對(duì)遺傳的

12、危險(xiǎn)度 用于定量遺傳危險(xiǎn)度的方法： （1）雙倍劑量法。其原理是可用明確的關(guān)系表達(dá)危險(xiǎn)度以及在不知道遺傳位點(diǎn)數(shù)和個(gè)體突變率的情況下掌握遺傳效應(yīng)的程度 （2）直接法。本法的危險(xiǎn)度估計(jì)包括：第一代具有顯性效應(yīng)遺傳改變的誘導(dǎo)作用，誘導(dǎo)交互移位的不平衡產(chǎn)物定性危險(xiǎn)度評(píng)定 在劑量一效應(yīng)或暴露資料不夠充分時(shí)，危險(xiǎn)度特征分析只能局限在定性的水平即高度危險(xiǎn)度、中度和低度危險(xiǎn)度。這種情況下，只須對(duì)遺傳活性的證據(jù)進(jìn)行權(quán)重分類、結(jié)合暴露的定性評(píng)定，最后進(jìn)行危險(xiǎn)度分類5.輻射防護(hù)的生物學(xué)基礎(chǔ) （1）有效劑量：它取代了有效劑量當(dāng)量。有效劑量的單位仍為J/kg，名稱為希沃特。新建議對(duì)有效劑量E作出的定義是： （2）待機(jī)有效

13、劑量：這是為攝入體內(nèi)的放射性核素定義的物理量。職業(yè)性人員的待積有效劑量E按下式計(jì)算： （3）集體有效劑量：這是對(duì)所有受照射的個(gè)人，在全部受照射時(shí)間內(nèi)平均每人所受的有效劑量率的積分。各種輻射類型效應(yīng)的比較RRRWTTTTTTDWHWEjTiTkTTkTTTTTmHmWHWE)50()50()50(其余劑量限制制度 三項(xiàng)基本原則： 在進(jìn)行有關(guān)輻射的實(shí)踐活動(dòng)時(shí)，必須考慮得失，只有當(dāng)帶來的利益大于所付出的代價(jià)時(shí)，才能認(rèn)為是正當(dāng)?shù)模?考慮經(jīng)濟(jì)和社會(huì)因素，使任何照射應(yīng)當(dāng)保持在可以合理做到的最低水平，即達(dá)到最優(yōu)化； 必須使個(gè)人接受的劑量當(dāng)量不超過一定的限度。 輻射防護(hù)的目的輻射防護(hù)的目的 在于防止有害的非隨

14、機(jī)效應(yīng)，并限制隨機(jī)性效應(yīng)的發(fā)生率，使之達(dá)到被認(rèn)為可以接受的水平。 另一附加的目的是保證伴有輻射照射的各種實(shí)踐都具有正當(dāng)?shù)睦碛伞?很明顯，輻射防護(hù)所關(guān)心的是，既要保護(hù)個(gè)人、他們的后代以及全體人類，又要允許進(jìn)行那些可能產(chǎn)生輻射照射的必要的活動(dòng)。 就輻射防護(hù)來說，關(guān)心兩種類型的效應(yīng)： 第一是確定性效應(yīng)(非隨機(jī)效應(yīng))，主要是照射后細(xì)胞丟失導(dǎo)致的組織或器官的功能失?；蚬δ軉适В?第二是隨機(jī)性效應(yīng)，如果受照細(xì)胞未被殺死而是發(fā)生了變異，其結(jié)果就完全不同，有可能產(chǎn)生一個(gè)變異了的子細(xì)胞克隆。在體內(nèi)存在著有效的防御機(jī)制，但是期望這些機(jī)制在任何時(shí)候都那么完全有效也是不現(xiàn)實(shí)的。于是經(jīng)過一段時(shí)間(潛伏期)以后，由一個(gè)變

15、異的但仍存活的體細(xì)胞生成的這個(gè)細(xì)胞克隆可能導(dǎo)致惡性病變，即癌癥。發(fā)生癌癥的概率隨劑量的增加而增加。輻射防護(hù)要求輻射防護(hù)要求實(shí)踐的正當(dāng)性劑量限制和危險(xiǎn)限制防護(hù)與安全的最優(yōu)化劑量約束與危險(xiǎn)約束醫(yī)療照射指導(dǎo)水平 阻斷化學(xué)致癌過程的一些途徑控制致癌物的接觸控制致癌物的接觸 已明確鑒定的人類致癌物或致癌因素 避免或減少與之接觸 減少腫瘤發(fā)生 高危人群的檢出與保護(hù) 化學(xué)預(yù)防 高危人群的檢出與保護(hù)高危個(gè)體高危個(gè)體u 常染色體顯性遺傳腫瘤(如視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤)家族成員雜合子u 常顯有高度腫瘤好發(fā)傾向的疾病(如家族性腸道多發(fā)性息肉)的雜合子u 常隱有高度腫瘤好發(fā)傾向的疾病(如著色性干皮病，共濟(jì)失調(diào)性毛細(xì)血管擴(kuò)張癥，先天性全血細(xì)胞減少癥，Bloom綜合征等)的病人及其雜合子u 有某些染色體異常的病人(如Down綜合征)u 某些I相酶(如芳烴羥化酶)活性特別高或II相酶(如谷胱甘肽轉(zhuǎn)硫酶)活性特別低的人u 抗氧化損傷