電離輻射的生物效應

1、電離輻射的生物效應,,分 類 按效應范圍分： 1、軀體效應somatic effects 2、遺傳效應 genetic effects 按效應出現(xiàn)的時間分： 1、近期效應short-term effects：幾天~幾個月，如急性 放損。 2、遠期效應long-term effects：幾年到幾十年，如癌、白內(nèi)障、輻射遺傳效應等。,按效應發(fā)

2、生規(guī)律的性質(zhì)可分： 1、隨機性效應stochastic effects： （理解要點）發(fā)病率與受照劑量有關，嚴重程度與劑量無關、無閾值、如癌癥和遺傳性疾病等。2、確定性效應deterministic effects 以前叫非隨機性效應，也有人譯為肯定性效應。有閾值、不超過閾值不會發(fā)生、劑量越大，損害越嚴重 如急性放射病、皮膚放射損傷等?？芍朴喎雷o標準。,機體對輻射反應是群體現(xiàn)象，輻射除可損傷直接受照的細胞外，還可通

3、過受照細胞產(chǎn)生一些信號或分泌一些物質(zhì)，引起未受照細胞產(chǎn)生同樣的損傷效應，這種效應稱為旁效應（bystander effect）或旁觀者效應。 電離輻射旁效應可以是隨機效應也可以是確定性效應。,電離輻射旁效應,近年發(fā)現(xiàn),輻射靶細胞損傷 ①立即死亡或“間期死亡” ：細胞內(nèi)蛋白質(zhì)凝固；②增殖死亡（reproductive death）：照射后并不立即死亡，在停止有絲分裂之前保持正常顯微結(jié)構(gòu)，但經(jīng)幾次分裂

4、后突然變性而死亡。受照射劑量愈大則可分裂次數(shù)愈少。③凋亡（apoptosis）是指為了維持內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定，由基因控制的細胞自主的有序的死亡。,死亡方式,橫坐標... 劑量 縱坐標.. 細胞存活率 10000100010037101,,掌握兩個參數(shù)的意義1、參數(shù)D0值的大小反映各類細胞的輻射敏感性，D0值越小表明細胞的輻射敏感性越大。2、參數(shù)Dq值作為一種修復能力的尺度，Dq值越大提示細胞修復輻射損傷的能力越強。

5、,電離輻射致突變效應 引起遺傳物質(zhì)的變化不僅能引起點突變，也能引起染色體的結(jié)構(gòu)變化。 電離輻射引起的突變效應特點： 1、射線誘發(fā)突變的頻率與輻射劑量成正比； 2、 沒有劑量閾值，難以制定防護標準來防止它的 發(fā)生； 3、 效應可受或不受劑量率的影響； 4、高LET輻射的效應大于低LET輻射。,電離輻射致癌效應 特點： 1，輻射既可以是致癌的始動因子，又可以是促進因子；既是致癌劑，又

6、是致突變劑。 2，電離輻射有誘發(fā)幾乎所有種系哺乳動物的所有組織腫瘤的能力，這是任何一種化學致癌物都不能比擬的。,電離輻射致癌的劑量-效應關系 在較低劑量階段，腫瘤的誘發(fā)占優(yōu)勢，隨著劑量的增加，殺死細胞的概率比腫瘤轉(zhuǎn)化的概率大得多，所以大劑量時癌變細胞的滅活占優(yōu)勢，而頂峰時的劑量是兩者持平的。（圖）,,電離輻射致癌的潛伏期 incubation period潛伏期 是指受照后到腫瘤

7、顯現(xiàn)所經(jīng)歷的時間，它分為：1, 真潛伏期：指從照射到細胞開始不受控制生長所需要的時間。2, 臨床潛伏期：指從受照到腫瘤被確診的時間；,表3-1 輻射誘發(fā)人體惡性腫瘤的潛伏期（年）,影響電離輻射致癌的因素 1、敏感性因素： 人體不同組織對輻射致癌效應明顯不同，敏感性最高的組織是甲狀腺和骨髓而前列腺、 睪丸和子宮幾乎不被輻射所誘發(fā)。2、年齡因素： 年齡是影響自發(fā)癌的重要因素，10歲以下白血病危

8、險系數(shù)最高；20歲左右的女性乳腺癌危險系數(shù)最高；肺癌隨受照時年齡增加而增加。,3、性別因素：乳腺癌、甲狀腺癌女性高于男性，白血病男性略高于女性。其他類腫瘤在性別上差別不大。4、其他因素： 輻射致癌還受遺傳因素和環(huán)境因素的影響如猶太人兒童的甲狀腺癌發(fā)生率比其他少數(shù)民族高；吸煙可使鈾礦工肺癌的發(fā)生率增高。,電離輻射對染色體的損傷,,電離輻射誘發(fā)染色體畸變1、數(shù)目改變…… “多倍體”和“非整倍體”。2、結(jié)構(gòu)上的改變……

9、斷裂 ?；冾愋停阂姾箜撊旧w圖,,應用：用染色體畸變率來估算人體接觸輻射劑量大小的方法被稱為生物劑量估算法（生物劑量計）。,1、胎內(nèi)照射效應 胎內(nèi)照射或?qū)m內(nèi)照射：胚胎發(fā)育過程中受到電離輻射照射，指精子和卵子結(jié)合后經(jīng)過植入前期、器官形成期和胎兒期任何一段時間受到射線照射。 胎內(nèi)照射效應分為： 致死性效應

10、 畸形 發(fā)育障礙,電離輻射的幾個特殊效應,（1）著床（植入）前期受照的致死性效應： 在受精卵植入子宮壁以前（小鼠為受精后5日，人為9日）受照，其特點是胚胎的死亡，檢查不出死產(chǎn)的特定指征，像一次錯后的月經(jīng)。若著床前期受到照射，如果能存活下來，則胚胎可以正常發(fā)育，呈“全”或“無”反應。（2）器官形成期受照的畸型效應 受精卵植入后（

11、小鼠為受精后5～13日，人為9日～8周），此期對射線感受性高，其特點是新生兒死亡和畸形，該期受照新生兒死亡率增加，嚴重的畸形可能不到足月分娩便夭折。,（3）胎兒期受照的發(fā)育障礙 胎兒期（小鼠為受精后14日、人為9～38周）。此期受照發(fā)生明顯的結(jié)構(gòu)畸形減少，主要是引起胎兒發(fā)育障礙，包括有繼續(xù)分化作用的神經(jīng)和泌尿生殖系統(tǒng)。表現(xiàn)為小頭癥和伴有智力低下的發(fā)生率增高，出現(xiàn)永久性發(fā)育延遲等確定效應。,22,概括起來1，著床期（＜

12、9天）：全和無2，器官形成期（9天~8周）：死亡、畸形3，胎兒期（9~38周）：發(fā)育障礙、小頭癥、 智力下降（ICRP 60：下降 30IQ / Sv）注意：由老鼠結(jié)果外推結(jié)果??！,放射性不孕癥：性腺受到電離輻射作用可引起暫時性不孕癥和永

13、久性不孕癥。,放射性不孕癥,生殖細胞受照的變化,1、精細胞的變化 雄性生殖細胞敏感性：精原細胞、初級和次級精母細胞、精細胞和精子（從高到低的順序）。 與體細胞輻射效應相反，在同等劑量照射時，分次照射的損傷高于單次受照。這是因為精原細胞對射線敏感，小劑量受照即可以使精子發(fā)生減少，恢復時間延長，所以分次照射要比單次照射時恢復得慢。,2、卵細胞的變化 卵細胞輻射敏感性與雄性相反，以成熟卵細胞、次級

14、卵泡、初級卵泡順序遞減。 不同種系動物誘發(fā)永久不孕的耐受劑量差別很大，如小鼠為1Gy，大鼠為8Gy，猿為20Gy，人為5～6Gy。,放射性不孕癥的臨床特征,所謂不孕系指夫妻同居２年以上，又未采取避孕措施而未懷孕者。放射性不孕癥必須有明確的放射線接觸史和確切的個人受照劑量。放射性不孕癥為確定性效應，存在著閾值。,輻射所致的壽命縮短,電離輻射所致壽命縮短尚有爭議，目前現(xiàn)狀是： 1、美國早年調(diào)查醫(yī)用X射線工作者，平均壽命比非放射

15、性工作人員縮短5.2年，但隨防護條件的改善，2組人群的期望壽命逐漸接近； 2、英國的統(tǒng)計資料卻未見到壽命縮短現(xiàn)象。 3、日本原子彈爆炸幸存者死亡調(diào)查表明，其死亡率比一般日本居民高，主要是白血病和惡性腫瘤死亡增長率增加所致，未見其他引起早死的原因。 4、動物實驗有壽命縮短，小鼠每照射1Gy壽命縮短5%,29,,人們傾向于承認： 對輻射防護具有實際意義的低等到中等劑量的電離輻射所致壽命縮短主要是輻射致癌效應，由腫瘤引起

16、超額死亡而使平均壽命縮短。,電離輻射的遺傳效應,遺傳效應在臨床上表現(xiàn)為先天出生缺陷、死胎、流產(chǎn)、死產(chǎn)和新生兒死亡等。 動物實驗不容置疑地證明了輻射的遺傳效應。比如果蠅作為實驗材料證實了輻射的遺傳效應。但不能拿人實驗，從果蠅實驗結(jié)果外推到人的把握有多大？仍不清楚。 Iwasaki用3Gy60COγ照射C57BL/6雄性小鼠，結(jié)果表明，輻射使得平均產(chǎn)仔量從7.1降為4.9，但性別比例沒有統(tǒng)計學意義的改變。,31,性別比例

17、！??？？ 日本結(jié)果：男 中國結(jié)果：女 其它國家：沒做或較亂沒規(guī)律,第五節(jié) 小劑量低劑量率照射的 幾種觀點爭論焦點：①低劑量有益；②超過閾值有害；③線性無閾有害三種觀點。,OR,低水平指低劑量、低劑量率的照射，就人群照射而言，低劑量指0.2Gy以內(nèi)的低LET輻射或0.05Gy的高LET輻射，而低劑量率則指0.05mGy/min以內(nèi)的各種照射。,小劑量低劑量率照射,用植物種子、原生物種

18、、哺乳動物等實驗證實了電離輻射刺激現(xiàn)象的存在，可刺激生物生長、發(fā)育，還發(fā)現(xiàn)有增強動物和人體的免疫功能，降低腫瘤發(fā)生率等現(xiàn)象，被稱為興奮性效應,刺激效應和適應現(xiàn)象,目前的幾種觀點,低劑量有益 適應性反應的動物實驗及流行病學研究結(jié)果，還提不出適應性現(xiàn)象和低劑量照射可使癌癥降低的確切證據(jù)。因此，細胞適應性反應能給機體帶來有益作用，并能勝過低劑量照射的有害作用尚為時過早。 雖然有不少流行病學調(diào)查資料及生物

19、學實驗支持小劑量電離輻射照射對人類有益的觀點，但很難界定小劑量的水平，無法作為輻射防護的依據(jù)。,OK,37,用低劑量有益的某些現(xiàn)象作為忽視輻射防護的依據(jù)也是不能接受的。對低劑量照射刺激現(xiàn)象還應該繼續(xù)進行深入的研究，在沒有足夠證據(jù)證明低劑量對人類健康有益之前，應避免一切不必要的照射。,超過閾值有害 盡管無閾假設被ICRP采納為輻射防護依據(jù)，但也受到質(zhì)疑. 超過閾值有害者認為受到一定劑量（閾劑量），機體才會出現(xiàn)有實際意義的損

20、害，低于這個劑量觀察不到損害，或這種危害的機率小到可以忽視的程度。,支持有閾有害論點的實驗研究和流行病學觀察有下列一些事例：(1)果蠅實驗在25cGy以下未觀察到遺傳損傷。(2)高天然本底輻射地區(qū)未記錄到癌癥發(fā)病率增高。(3)對從事有關電離輻射的職業(yè)工作人員健康影響研究中，低劑量/率組未見癌癥發(fā)病率增高。(4)對放射性鐳表盤工人流行病學調(diào)查腫瘤發(fā)生率表現(xiàn)出實際閾值。,線性無閾有害 認為隨機性效應也應當有劑量限值，現(xiàn)行的線性無

21、閾模型在放射防護中評價輻射危害過于嚴格。 目前，線性無閾模型是輻射防護最優(yōu)化和把輻射照射減至可合理達到的最低水平的理論基礎，致癌效應的無閾性在是建立在細胞靶部位能量沉積的隨機性理論上的。根據(jù)這種理論，即使劑量很低也不能排除少數(shù)細胞偶爾接受較大的能量沉積，繼而發(fā)生突變和惡性轉(zhuǎn)化的可能性，一部分轉(zhuǎn)化細胞可以被機體防御機制所消除，但不可能完全奏效，因此不大可能存在真實地閾值。,ICRP和世界各國放射防護部門幾乎一致將線性無閾假設