第05章 電離輻射生物學(xué)效應(yīng)

1、放射物理與防護(hù)學(xué)放射物理與防護(hù)學(xué) 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)1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)v第一節(jié)第一節(jié) 電離輻射生物效應(yīng)分類電離輻射生物效應(yīng)分類v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)v第三節(jié)第三節(jié) 電離輻射的隨機(jī)性效應(yīng)電離輻射的隨機(jī)性效應(yīng)v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)v第五節(jié)第五節(jié) 小劑量低劑量率照射的生物作用小劑量低劑量率照射的生物作用放射物理與防護(hù)學(xué)放射物理與防護(hù)學(xué) 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)2第一節(jié)第一節(jié) 電離輻射生物效應(yīng)分類電離輻射生物效應(yīng)分類輻射生物

2、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：放射物理與防護(hù)學(xué)放射物理與防護(hù)學(xué) 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)31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

3、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。 放射物理與防護(hù)學(xué)放射物理與防護(hù)學(xué) 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)4一些組織細(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 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)放射物理與防護(hù)學(xué)放射物理與防護(hù)學(xué) 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)5 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

4、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)放射物理與防護(hù)學(xué)放射物理與防護(hù)學(xué) 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)6靶細(xì)胞(包含特異受體等) 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)。 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)人體中信息傳導(dǎo)通路構(gòu)成

5、；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)分泌釋放信息物質(zhì)的特定細(xì)胞放射物理與防護(hù)學(xué)放射物理與防護(hù)學(xué) 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)72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 effect）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)放射物理與防護(hù)學(xué)放射物理與防護(hù)學(xué) 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

6、學(xué)效應(yīng)83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 放射物理與防護(hù)學(xué)放射物理與防護(hù)學(xué) 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)94電

7、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)。放射物理與防護(hù)學(xué)放射物理與防護(hù)學(xué) 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)10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

8、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。放射物理與防護(hù)學(xué)放射物理與防護(hù)學(xué) 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)11 “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)

9、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)胞放射物理與防護(hù)學(xué)放射物理與防護(hù)學(xué) 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)12 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

10、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。放射物理與防護(hù)學(xué)放射物理與防護(hù)學(xué) 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)13 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，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) 不能進(jìn)入細(xì)胞分裂的細(xì)胞,如神經(jīng)細(xì)胞，不表現(xiàn)為這類死亡。 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。放射物理與防護(hù)學(xué)放射

11、物理與防護(hù)學(xué) 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)14 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。放射物理與防護(hù)學(xué)放射物

12、理與防護(hù)學(xué) 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)153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。放射物理與防護(hù)學(xué)放射物理與防護(hù)學(xué) 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)16 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、

13、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放射物理與防護(hù)學(xué)放射物理與防護(hù)學(xué) 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)17 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

14、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)功能放射物理與防護(hù)學(xué)放射物理與防護(hù)學(xué) 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)18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)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)放射物理與防護(hù)學(xué)放射物理與防護(hù)學(xué) 第五章第五章 電離輻射的生物學(xué)效應(yīng)電離輻

15、射的生物學(xué)效應(yīng)19 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)胞可以被鄰近巨噬細(xì)胞分解。 放射物理與防護(hù)學(xué)放射物理與防護(hù)學(xué) 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)20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

16、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。放射物理與防護(hù)學(xué)放射物理與防護(hù)學(xué) 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)21二、細(xì)胞存活曲線及其參數(shù) 測量體內(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?。Ｔ谂囵B(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

17、計(jì)量存活下來的細(xì)胞。測量細(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。放射物理與防護(hù)學(xué)放射物理與防護(hù)學(xué) 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)22 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 fraction，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

18、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， 放射物理與防護(hù)學(xué)放射物理與防護(hù)學(xué) 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)23放射物理與防護(hù)學(xué)放射物理與防護(hù)學(xué) 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)24三、電離輻射誘發(fā)細(xì)胞染色體畸變 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

19、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。放射物理與防護(hù)學(xué)放射物理與防護(hù)學(xué) 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)25 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

20、加放射物理與防護(hù)學(xué)放射物理與防護(hù)學(xué) 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)26 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： 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；放射物理與防護(hù)學(xué)放射物理與防護(hù)學(xué) 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)27染色單體間

21、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。放射物理與防護(hù)學(xué)放射物理與防護(hù)學(xué) 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)28 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

22、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。 按畸變在體內(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。放射物理與防護(hù)學(xué)放射物理與防護(hù)學(xué) 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)29放射物理與防護(hù)學(xué)放射物理與防護(hù)學(xué) 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)303.染色體的輻射劑量估算 人類受到一定的電離輻射作用后，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，即使受照劑量僅0.05Gy

23、，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。 放射物理與防護(hù)學(xué)放射物理與防護(hù)學(xué) 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)31 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。 放射物理與防護(hù)學(xué)放射物理與防護(hù)學(xué) 第五章第五章 電離輻射的生物學(xué)效應(yīng)電

24、離輻射的生物學(xué)效應(yīng)32 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。 放射物理與防護(hù)學(xué)放射物理與防護(hù)學(xué) 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)33 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

25、應(yīng)關(guān)系估算受照劑量。 放射物理與防護(hù)學(xué)放射物理與防護(hù)學(xué) 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)34放射物理與防護(hù)學(xué)放射物理與防護(hù)學(xué) 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)35 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，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)

26、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。 放射物理與防護(hù)學(xué)放射物理與防護(hù)學(xué) 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)36 微核（micronucleus, 簡稱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)，是染色體畸變在間期細(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

27、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。 放射物理與防護(hù)學(xué)放射物理與防護(hù)學(xué) 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)37 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。 真核類的測試系統(tǒng)更能直接推測誘變物質(zhì)對(duì)人類或其它高等生物的遺傳危害，在這方面，微核測試是一種比較理想的方法。 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)測和現(xiàn)場生

28、態(tài)環(huán)境檢測方面，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。放射物理與防護(hù)學(xué)放射物理與防護(hù)學(xué) 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)38 微核試驗(yàn)最大的優(yōu)點(diǎn)是經(jīng)濟(jì)、簡單、快速，而國內(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) 放射物理與防護(hù)學(xué)放射物理與防護(hù)學(xué) 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)39 近年來，一些學(xué)者對(duì)早熟凝集染色體（premature chromosome condensa

29、tion 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。 放射物理與防護(hù)學(xué)放射物理與防護(hù)學(xué) 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)40放射物理與防護(hù)學(xué)放射物理與防護(hù)學(xué) 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)41 4.旁效應(yīng)屬于非靶效

30、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)放射物理與防護(hù)學(xué)放射物理與防護(hù)學(xué) 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)42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)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

31、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)；放射物理與防護(hù)學(xué)放射物理與防護(hù)學(xué) 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)43 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 （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

32、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。放射物理與防護(hù)學(xué)放射物理與防護(hù)學(xué) 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)44 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

33、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。 放射物理與防護(hù)學(xué)放射物理與防護(hù)學(xué) 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)45 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 risk）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)

34、危險(xiǎn)值又稱超額絕對(duì)危險(xiǎn)值（excess absolute risk ，EAR）。 放射物理與防護(hù)學(xué)放射物理與防護(hù)學(xué) 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)46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

35、計(jì)算單位劑量照射引起危險(xiǎn)危險(xiǎn)系數(shù)（risk coefficient） 放射物理與防護(hù)學(xué)放射物理與防護(hù)學(xué) 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)47 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)的人群照射資料向低劑量間接外推。 放射物理與防護(hù)學(xué)放射物理與防護(hù)

36、學(xué) 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)48 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，登記資料完備，因此，其所得結(jié)果一直是UNSCEAR、美國電離輻射效應(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。放射物理與防護(hù)學(xué)放射物理與防護(hù)學(xué) 第五章第五章 電離輻射的生物

37、學(xué)效應(yīng)電離輻射的生物學(xué)效應(yīng)49（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。放射物理與防護(hù)學(xué)放射物理與防護(hù)學(xué) 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)50 比如：對(duì)不滿20

38、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)。 放射物理與防護(hù)學(xué)放射物理與防護(hù)學(xué) 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)51 早期的輻射遺傳學(xué)主要研究突變的可能機(jī)制，近年研究的重點(diǎn)

39、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。 放射物理與防護(hù)學(xué)放射物理與防護(hù)學(xué) 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)52ICRP60號(hào)出版物提

40、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) 放射物理與防護(hù)學(xué)放射物理與防護(hù)學(xué) 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)53 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)。放射物理與防護(hù)學(xué)放射物理與防護(hù)學(xué) 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)54 60多年前曾認(rèn)為遺傳學(xué)效應(yīng)

41、可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。放射物理與防護(hù)學(xué)放射物理與防護(hù)學(xué) 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)55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

42、閾劑量是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。 放射物理與防護(hù)學(xué)放射物理與防護(hù)學(xué) 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)56 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，又適用于長期受小劑

43、量照射(如每年反復(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。 放射物理與防護(hù)學(xué)放射物理與防護(hù)學(xué) 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)57 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

44、受照射的主要危險(xiǎn)是影響著床，而造成胚胎死亡。1.胚胎效應(yīng)放射物理與防護(hù)學(xué)放射物理與防護(hù)學(xué) 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)58 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而不出現(xiàn)畸形，特別是在妊娠后

45、期受到照射時(shí)。 放射物理與防護(hù)學(xué)放射物理與防護(hù)學(xué) 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)59 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。放射物理與防護(hù)學(xué)放射物理與防護(hù)學(xué) 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)60 ICRP按照該模型計(jì)算，1Sv可降低30個(gè)IQ值，一個(gè)大約0

46、.1Sv的劑量可以引起個(gè)體IQ的變化不會(huì)超過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 放射物理與防護(hù)學(xué)放射物理與防護(hù)學(xué) 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)612.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

47、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)；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 放射物理與防護(hù)學(xué)放射物理與防護(hù)學(xué) 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)62 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

48、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“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 放射物理與防護(hù)學(xué)放射物理與防護(hù)學(xué) 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)633.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放射物理與防護(hù)學(xué)放射物理與防護(hù)學(xué) 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)64 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

49、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，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)胞放射物理與防護(hù)學(xué)放射物理與防護(hù)學(xué) 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)65 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。 放射物理與防護(hù)學(xué)放射物理與防護(hù)學(xué) 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)66 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，

50、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；放射物理與防護(hù)學(xué)放射物理與防護(hù)學(xué) 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)67 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

51、原細(xì)胞存活，就可以通過增殖使生育能力恢復(fù)。放射物理與防護(hù)學(xué)放射物理與防護(hù)學(xué) 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)68 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)胞放射物理與防護(hù)學(xué)放射物理與防護(hù)學(xué) 第五章第五章 電離輻射的生物學(xué)效應(yīng)電

52、離輻射的生物學(xué)效應(yīng)69 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0.651.5Gy；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)胞隨年齡增長而減少，所以造成永久性不育的閾劑量隨著年齡的增長而降低。 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。放射物理與防護(hù)學(xué)放射物理與防護(hù)學(xué) 第五章第五章 電離輻射的生物學(xué)效應(yīng)電

53、離輻射的生物學(xué)效應(yīng)70 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。放射物理與防護(hù)學(xué)放射物理與防護(hù)學(xué) 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

54、應(yīng)71 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)。 放射物理與防護(hù)學(xué)放射物理與防護(hù)學(xué) 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)72成纖維細(xì)胞與纖維

55、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. . 放射物理與防護(hù)學(xué)放射物理與防護(hù)學(xué) 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)73（六）電離輻射對(duì)壽命影響研究 1945年日本廣島、長崎兩地原子彈爆炸后，日本和美國的學(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%。

56、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。放射物理與防護(hù)學(xué)放射物理與防護(hù)學(xué) 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)74 電離輻射所致壽命縮短尚有爭議，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

57、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， 放射物理與防護(hù)學(xué)放射物理與防護(hù)學(xué) 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)75 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。放射物理與防護(hù)學(xué)放射物理與防護(hù)學(xué) 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)76 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。 放射物理與防護(hù)學(xué)放射物理與防護(hù)學(xué) 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)77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，長期以來在有關(guān)學(xué)術(shù)團(tuán)體、學(xué)者間尚有爭論。 爭論的焦點(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 放射物理與防護(hù)學(xué)放射物理與