電離輻射生物學(xué)效應(yīng)基礎(chǔ)

電離輻射生物學(xué)效應(yīng)基礎(chǔ)第1頁(yè)/共108頁(yè)第2頁(yè)/共108頁(yè)

醫(yī)學(xué)放射生物學(xué)

研究電離輻射對(duì)機(jī)體（特別是人體）的各種細(xì)胞、組織、器官和系統(tǒng)的作用規(guī)律和機(jī)理的一門(mén)科學(xué)。

為保障機(jī)體安全和健康，探索有效防護(hù)措施和提高臨床放射治療水平提供理論基礎(chǔ)，使射線和核技術(shù)更好地為人類(lèi)服務(wù)。

第3頁(yè)/共108頁(yè)第一節(jié)

輻射生物學(xué)效應(yīng)基本概念第4頁(yè)/共108頁(yè)輻射生物效應(yīng)

（biologicaleffectofionizingradiation）

電離輻射作用于機(jī)體后，其能量傳遞給機(jī)體的分子、細(xì)胞、組織和器官等基本生命物質(zhì)和分子后，引起一系列復(fù)雜的物理、化學(xué)和生物學(xué)變化，由此所造成生物體組織細(xì)胞和生命各系統(tǒng)功能、調(diào)節(jié)和代謝的改變，產(chǎn)生各種生物學(xué)效應(yīng)。第5頁(yè)/共108頁(yè)電離輻射生物效應(yīng)的種類(lèi)ICRP第60號(hào)建議書(shū)(1991)中，區(qū)分以下四個(gè)述語(yǔ):①變化:由輻射引起的某種生物學(xué)改變，可能有害，

也可能無(wú)害;②損傷:表示某種程度的有害變化，這種損傷是指對(duì)細(xì)胞

有害，不一定是對(duì)受照射的人體有害;③損害:指臨床上可觀察到的有害效應(yīng)，表現(xiàn)于受照射的個(gè)體(軀體效應(yīng))或其后代（遺傳效應(yīng)）;④危害:是一個(gè)復(fù)雜的概念，它將損害的概率、嚴(yán)重程度

和顯現(xiàn)時(shí)間結(jié)合起來(lái)加以考慮。第6頁(yè)/共108頁(yè)輻射種類(lèi)按與物質(zhì)作用分類(lèi)：

電離輻射（IonizingRadiation）非電離輻射（Non-IonizingRadiation）按本質(zhì)和性質(zhì)分類(lèi)：

電磁輻射(ElectromagneticRadiation)

粒子輻射(ParticleRadiation)第7頁(yè)/共108頁(yè)電離輻射與非電離輻射

電離輻射是指一切能引起物質(zhì)電離的輻射總稱(chēng)。電磁輻射（無(wú)形）

以相互垂直的電場(chǎng)和磁場(chǎng)，隨時(shí)間變化而交變振蕩，形成向前運(yùn)動(dòng)的電磁波電離輻射(如X射線和γ射線)

非電離輻射(如無(wú)線電波、微波等)粒子輻射（有形）

高能粒子通過(guò)消耗自身的動(dòng)能把能量傳遞給其它物質(zhì)高速粒子、帶電粒子第8頁(yè)/共108頁(yè)電磁輻射電離輻射粒子輻射X,γ射線α、β、中子質(zhì)子、負(fù)π第9頁(yè)/共108頁(yè)電磁輻射--波譜第10頁(yè)/共108頁(yè)傳能線密度

與

相對(duì)生物效應(yīng)

重點(diǎn)第11頁(yè)/共108頁(yè)一、傳能線密度

（linearenergytransfer，LET）定義：帶電電離粒子在其單位長(zhǎng)度徑跡上消耗的平均能量（單位J/m）。LET概念也適用于雖不是直接電離粒子，但通過(guò)次級(jí)帶電粒子的X、γ射線和中子。與生物效應(yīng)的關(guān)系：正相關(guān)第12頁(yè)/共108頁(yè)二、相對(duì)生物效能

（

elativebiologicaleffectiveness,RBE）

RBE

＝X或γ射線引起某一生物效應(yīng)所需劑量所觀察的電離輻射引起相同生物效應(yīng)所需劑量第13頁(yè)/共108頁(yè)（一）RBE的含義

RBE的大小隨所比較的劑量不同而有些差別，最好在平均滅活劑量或平均致死劑量下比較。

意義：主要是為了比較在劑量相同時(shí)，不同種類(lèi)的電離輻射引起某一特定效應(yīng)的效率的差別。即：劑量相同、輻射種類(lèi)不同，產(chǎn)生的效應(yīng)也不同；若要產(chǎn)生相同效應(yīng)，則不同種類(lèi)的輻射所需的劑量就不同。第14頁(yè)/共108頁(yè)（二）LET與RBE的關(guān)系

RBE的變化是LET的函數(shù)（正相關(guān)）

LET：<10kev/um時(shí)；LET∝RBE(緩慢）LET：10～100kev/um時(shí)；LET∝RBE（迅速）

LET：>100kev/um時(shí)；LET繼續(xù)增加，RBE反而下降，表明更多的射線并不能用于引起生物效應(yīng)上，反而被浪費(fèi)了第15頁(yè)/共108頁(yè)

原發(fā)作用

與

繼發(fā)作用第16頁(yè)/共108頁(yè)一、原初作用（primaryeffect）

指從照射之時(shí)起到在細(xì)胞學(xué)上觀察到可見(jiàn)損傷的這段時(shí)間內(nèi)，在細(xì)胞中進(jìn)行著輻射損傷的原初和強(qiáng)化過(guò)程。

包括物理、物理化學(xué)和化學(xué)三個(gè)階段。此過(guò)程中輻射能量的吸收和傳遞、分子的激發(fā)和電離、自由基的產(chǎn)生、化學(xué)鍵的斷裂等，都是在生物體內(nèi)進(jìn)行的。第17頁(yè)/共108頁(yè)二、繼發(fā)作用（secondaryeffect）：

是指在原發(fā)作用發(fā)生的基礎(chǔ)上，因原發(fā)作用形成的各種活性基團(tuán)不斷攻擊生命大分子，導(dǎo)致生物顯微結(jié)構(gòu)的破壞，繼而發(fā)生一系列生物學(xué)、生物化學(xué)的損傷效應(yīng)。第18頁(yè)/共108頁(yè)

繼發(fā)反應(yīng)：亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)的破壞細(xì)胞內(nèi)水解酶的釋放信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)的改變或破壞代謝的方向性和協(xié)調(diào)性的紊亂生物化學(xué)損傷細(xì)胞、組織器官和系統(tǒng)的變化病理學(xué)改變功能變化第19頁(yè)/共108頁(yè)三、電離和激發(fā)

電離（作用）（ionization）生物組織分子被粒子或光子流撞擊，軌道電子擊出，產(chǎn)生自由電子和帶正電荷的離子，即形成離子對(duì)，這一過(guò)程稱(chēng)為電離（作用）。

激發(fā)作用（excitation）電離輻射與組織分子相互作用，能量不足以擊出電子，而使軌道電子從低能級(jí)躍遷到較高能級(jí)軌道，分子處于激發(fā)態(tài)。激發(fā)分子很不穩(wěn)定，容易向鄰近分子或原子釋放能量。第20頁(yè)/共108頁(yè)四、水的電離和激發(fā)

水的原初輻解產(chǎn)物：

電離輻射作用于機(jī)體的水分子，使水分子發(fā)生電離和激發(fā)，產(chǎn)生自由基和分子。這種反應(yīng)稱(chēng)水的輻解反應(yīng)，各種自由基和分子統(tǒng)稱(chēng)水的原初輻解產(chǎn)物。第21頁(yè)/共108頁(yè)水合電子

游離的電子在碰撞過(guò)程中喪失其大部分能量，當(dāng)其能量水平降至100eV以下而未被捕獲時(shí)，可吸收若干水分子而形成水合電子。

刺團(tuán)

水的原初輻射反應(yīng)并非平均分布于空間，一般是在小的體積內(nèi)成簇發(fā)生的，這種小的反應(yīng)體積稱(chēng)為刺團(tuán)，平均半徑為1.5nm，每個(gè)刺團(tuán)內(nèi)含有6個(gè)自由基。第22頁(yè)/共108頁(yè)

直接作用與

間接作用重點(diǎn)第23頁(yè)/共108頁(yè)一、直接作用（directeffect）概念：電離輻射的能量直接沉積于生物大分子，引起生物大分子的電離和激發(fā)，破壞機(jī)體的核酸、蛋白質(zhì)、酶等具有生命功能的物質(zhì)，這種直接由射線造成的生物大分子損傷效應(yīng)稱(chēng)為直接作用。特點(diǎn)：生物效應(yīng)與輻射能量沉積發(fā)生于同一生物

大分子上。第24頁(yè)/共108頁(yè)電離輻射對(duì)DNA分子損傷的直接作用直接作用第25頁(yè)/共108頁(yè)二、間接作用（indirecteffect）概念：電離輻射首先作用于水，使水分子產(chǎn)生一系列原初輻射分解產(chǎn)物（H·，OH·，水合電子等），再作用于生物大分子引起后者的物理和化學(xué)變化。特點(diǎn)：能量沉積和生物效應(yīng)發(fā)生在不同分子第26頁(yè)/共108頁(yè)電離輻射對(duì)DNA分子損傷的間接作用間接作用第27頁(yè)/共108頁(yè)電離輻射間接作用的四種效應(yīng)1.稀釋效應(yīng)（dilutioneffect）：指最大的相對(duì)效應(yīng)發(fā)生在最稀釋的溶液中。一定劑量的電離輻射在溶液中產(chǎn)生固定數(shù)量自由基，如果作用是間接的，那么失活的溶質(zhì)分子數(shù)目就與溶液濃度無(wú)關(guān)，只與產(chǎn)生的自由基數(shù)量一致；若作用為直接的，則失活的溶質(zhì)分子數(shù)將取決于受照溶液的溶質(zhì)分子數(shù)，并與溶液濃度成正比。在稀釋溶液系統(tǒng)中，間接作用占主要地位第28頁(yè)/共108頁(yè)2.溫度效應(yīng)（temperatureeffect）：

指在一定實(shí)驗(yàn)條件下，受照射系統(tǒng)（如酶濃度）的輻射效應(yīng)，隨著周?chē)鷾囟壬叨又亍?/p>

因?yàn)闇囟壬?，增加了自由基接近酶的機(jī)會(huì)，使酶分子損傷加重，反之亦然。

對(duì)于恒溫生物表面來(lái)講（包括人體），通常條件下的照射所產(chǎn)生的輻射效應(yīng)不受環(huán)境溫度變化的影響。第29頁(yè)/共108頁(yè)3.防護(hù)效應(yīng)（protectiveeffect）：

指向受照射的生物系統(tǒng)中引入某種或某幾種物質(zhì)具有能降低該系統(tǒng)的損傷程度的作用。

①輻射防護(hù)劑（radioprotectors）：

指有機(jī)體或某一種生物系統(tǒng)受輻照前或輻照后立

即給予某種物質(zhì)，能減輕其輻射損傷，促進(jìn)其修

復(fù)的物質(zhì)。

②劑量降低系數(shù)（dosereductionfactor，DRF）DRF=

有防護(hù)劑時(shí)，引起致死效應(yīng)所需輻照劑量

無(wú)防護(hù)劑時(shí)，引起致死效應(yīng)所需輻照劑量

第30頁(yè)/共108頁(yè)

表4.5WR2721對(duì)正常組織的防護(hù)作用

被防護(hù)的組織

未被防護(hù)的組織

骨髓

（2.4—3）

腦

免疫系統(tǒng)（1.8—3.4）

脊髓

皮膚

（2—2.4）

小腸

（1.8—2）

結(jié)腸

（1.2—1.8）

食道

（1.4）

腎

（1.5）

肝

（2.7）

唾液腺

（2.0）

睪丸

（2.1）

第31頁(yè)/共108頁(yè)4.氧效應(yīng)（oxygeneffect）①

氧效應(yīng)：是指受照射的生物組織、細(xì)胞或生物大分子的輻射效應(yīng)隨周?chē)橘|(zhì)中氧濃度升高而增加。

氧+自由基

→

過(guò)氧化物自由基

(R00?)

在有氧條件下細(xì)胞放射敏感性增高，增高的幅度與氧濃度有關(guān)。②

氧增強(qiáng)比（oxygenenhancementradio,OER）是指缺氧條件下引起一定效應(yīng)所需輻射劑量與有氧條件下引起同樣效應(yīng)所需輻射劑量的比值。其公式是：OER=

缺氧條件下產(chǎn)生一定效應(yīng)的劑量

有氧條件下產(chǎn)生同樣效應(yīng)的劑量第32頁(yè)/共108頁(yè)③

氧效應(yīng)的發(fā)生機(jī)制：氧具有雙重作用。

氧固定假說(shuō)

：電離輻射在靶分子中誘發(fā)自由基，如果有氧存在，輻射產(chǎn)生的自由基迅速與氧分子結(jié)合，形成一種妨礙靶分子生物功能的集團(tuán)ROO?。輻射

O2RR?ROO?電子轉(zhuǎn)移假說(shuō)：輻射→靶分子→游離電子（兩種可能）回到靶分子原位→自愈

轉(zhuǎn)移到一個(gè)電子陷阱部位→靶分子損傷第33頁(yè)/共108頁(yè)氧濃度對(duì)氧效應(yīng)的影響有氧條件下細(xì)胞放射敏感性增高氧分壓從0上升至1％，放射敏感性迅速增加增至21％或至100％時(shí)，敏感性處于坪值照射時(shí)間對(duì)氧效應(yīng)的影響照射前引入氧，表現(xiàn)出氧效應(yīng)照射后引入氧，無(wú)效第34頁(yè)/共108頁(yè)氧效應(yīng)生物學(xué)意義：

許多實(shí)體瘤細(xì)胞是乏氧的，因而對(duì)放射治療有抗性，應(yīng)用高壓氧艙可以提高腫瘤細(xì)胞的氧合量，或者放療前使用乏氧細(xì)胞增敏劑可以增加射線對(duì)腫瘤細(xì)胞的殺傷能力。第35頁(yè)/共108頁(yè)自由基第36頁(yè)/共108頁(yè)自由基（freeradical）：指含有一個(gè)或多個(gè)不配對(duì)電子的原子、分子、離子或游離基團(tuán)。形成方式——均裂（homolyticfission)自由基的特性：高反應(yīng)性：帶有未配對(duì)電子，具有強(qiáng)烈的獲取或失去電子以成為配對(duì)

電子的趨勢(shì)，因此化學(xué)性質(zhì)活潑不穩(wěn)定性：壽命短不穩(wěn)定順磁性：當(dāng)電子成對(duì)存在于同一軌道時(shí)，由于兩個(gè)電子的自旋方向

相反，各自的相應(yīng)磁矩相互抵消，對(duì)外不顯示磁性。第37頁(yè)/共108頁(yè)

活性氧

氧化應(yīng)激

氧自由基第38頁(yè)/共108頁(yè)1.活性氧（reactiveoxygenspecies,ROS）：是指含有氧的活性物質(zhì)，可能是氧的某些代謝產(chǎn)物和一些經(jīng)過(guò)生化反應(yīng)而產(chǎn)生的含氧基團(tuán)。主要有以氧的單電子還原產(chǎn)物、氧的雙電子還原產(chǎn)物、烷烴過(guò)氧化物ROOH、均裂產(chǎn)物RO·，ROO·、處于激發(fā)態(tài)的氧。2.氧化應(yīng)激（OxidativeStress）：是指具有活性的氧化中間產(chǎn)物（ROI）所引起的生物學(xué)反應(yīng)稱(chēng)為氧化應(yīng)激。3.氧自由基（Oxygenfreeradical）：是指含有氧元素的自由基。氧自由基都是活性氧，但活性氧不一定就是氧自由基。如處于單線激發(fā)狀態(tài)的氧（1O2）雖不是自由基，但其活性很高，從生物學(xué)意義上來(lái)講屬于活性氧。第39頁(yè)/共108頁(yè)常用氧自由基符號(hào)中文名英文名超氧陰離子SuperoxideanionradicalHO·2

氫過(guò)氧基HydrogenperoxideradicalHO·羥自由基HydroxylradicalRO·氧有機(jī)自由基OxygenorganicfreeradicalROO·有機(jī)過(guò)氧基Organicperoxideradical1O2

單線態(tài)氧SingletoxygenL·脂自由基LipidfreeradicalLOO·脂過(guò)氧基Lipidperoxideradical第40頁(yè)/共108頁(yè)自由基對(duì)生命大分子的作用

1）抽氫反應(yīng)：自由基將有機(jī)分子中的H轉(zhuǎn)移至自身，形

成有機(jī)自由基。

HO·+RH→R·+H2OH·+RH→R·+H2

2)加成反應(yīng)：自由基加入至不飽和有機(jī)分子中雙鍵部位

的反應(yīng)

H·

+R―CH=CH2→R―CH―

CH2·H

第41頁(yè)/共108頁(yè)3)歧化反應(yīng)：既有氧化作用又有還原作用的自由基，

易于發(fā)生。發(fā)生在自由基或自由基與有機(jī)分子之間的單電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)。

O2-·+O2-·+2H+→H2O2+O2

O2-·+H2O2→O2+·OH+OH-

4)鏈?zhǔn)椒磻?yīng):

在生物系統(tǒng)中脂質(zhì)（RH）的過(guò)氫化就是

鏈?zhǔn)椒磻?yīng)與支鏈反應(yīng)。5)氧化還原反應(yīng):O-2在水溶液中主要起還原劑作用，

使細(xì)胞色素C還原；也可以使Vc氧化，產(chǎn)

生半脫氫抗壞血酸自由基。第42頁(yè)/共108頁(yè)機(jī)體的抗氧化功能（一）抗氧化酶過(guò)氧化氫酶（catalase,CAT）硒谷胱甘肽過(guò)氧化物酶（seleniumdependentglutathioneperoxidase,SeGSHPx）、磷脂氫過(guò)氧化物谷胱甘肽過(guò)氧化物酶（phospholipidhydroperoxideglutathioneperoxidase,PHGSHPx）谷胱甘肽轉(zhuǎn)硫酶（nonseGSHPX）

超氧化物歧化酶（superoxidedismutase,SOD）非特異性過(guò)氧化物酶：第43頁(yè)/共108頁(yè)（二）脂溶性抗氧化劑維生素E類(lèi)胡蘿卜素泛醌可消除1O2和阻斷脂質(zhì)過(guò)氧化作用直接與活性氧起反應(yīng)抑制脂質(zhì)過(guò)氧化可清除可與脂自由基（L·）或脂過(guò)氧基（LOO·）反應(yīng)第44頁(yè)/共108頁(yè)（三）水溶性小分子抗氧化劑維生素C（抗壞血酸）谷胱甘肽與和H·OH反應(yīng)生成抗壞血酸自由基供氫體，同時(shí)也是·OH的清除劑H2O2和1第45頁(yè)/共108頁(yè)（四）蛋白性抗氧化劑銅藍(lán)蛋白（ceruloplasmin）是人血漿的含銅蛋白，是細(xì)胞液的重要抗氧化劑之一，其作用主要在于防止過(guò)渡金屬Fe2+和Cu2+催化H2O2形成·OH。清蛋白結(jié)合的膽紅素有效地清除、和過(guò)氧基，還可以作為過(guò)氧化物酶還原H2O2和有機(jī)過(guò)氧化物的提氫體。

第46頁(yè)/共108頁(yè)第二節(jié)

輻射生物學(xué)效應(yīng)的分類(lèi)第47頁(yè)/共108頁(yè)確定性效應(yīng)

與

隨機(jī)性效應(yīng)重點(diǎn)第48頁(yè)/共108頁(yè)1.確定性效應(yīng)（deterministiceffect）：指發(fā)生生物效應(yīng)的嚴(yán)重程度隨著電離輻射劑量的增加而增加的生物效應(yīng)。這種生物效應(yīng)存在劑量閾值，只要照射劑量達(dá)到或超過(guò)劑量閾值效應(yīng)肯定發(fā)生。

如照射后的白細(xì)胞減少、白內(nèi)障、皮膚紅斑脫毛等輻射皮膚損傷均屬于確定性效應(yīng)。2.隨機(jī)性效應(yīng)（stochasticeffect）：指生物效應(yīng)的發(fā)生概率（而不是其嚴(yán)重程度）與照射劑量的大小有關(guān)的生物效應(yīng)。這種效應(yīng)在個(gè)別細(xì)胞損傷（主要是突變）時(shí)即可出現(xiàn)，不存在劑量閾值。

如輻射致癌、遺傳效應(yīng)。第49頁(yè)/共108頁(yè)外照射、內(nèi)照射效應(yīng)

局部照射、全身照射效應(yīng)第50頁(yè)/共108頁(yè)1.外照射（externalirradiation）：

輻射源從體外對(duì)機(jī)體進(jìn)行的照射。γ射線、中子、X射線等穿透力強(qiáng)，外照射的生物學(xué)效應(yīng)強(qiáng)。2.內(nèi)照射（internalirradiation）：

放射性核素通過(guò)各種途徑進(jìn)入機(jī)體，在機(jī)體內(nèi)發(fā)射出射線產(chǎn)生的生物效應(yīng)。

內(nèi)照射效應(yīng)主要發(fā)生在放射性核素通過(guò)的途徑和沉積部位的組織器官，但其效應(yīng)可波及全身。內(nèi)照射效應(yīng)一般以射程短、電離強(qiáng)的

α、β

射線為主。第51頁(yè)/共108頁(yè)3.局部照射（localirradiation）：當(dāng)外照射的射線照射身體某一部位，引起局部組織的反應(yīng)者稱(chēng)局部照射。當(dāng)照射劑量和劑量率相同時(shí)，身體各部位的輻射敏感性依次為

腹部>盆腔>胸部>頭部>四肢。4.全身照射（totalbodyirradiation）：當(dāng)全身均勻地或非均勻地受到照射而產(chǎn)生全身效應(yīng)時(shí)稱(chēng)全身照射。如照射劑量較小者為小劑量效應(yīng)，如照射劑量較大者(>1Gy)則發(fā)展為急性放射病。根據(jù)照射劑量大小和不同敏感組織的反應(yīng)程度，輻射所致全身?yè)p傷分為骨髓型、腸型、腦型三種類(lèi)型。第52頁(yè)/共108頁(yè)軀體和遺傳效應(yīng)

近期與遠(yuǎn)期效應(yīng)第53頁(yè)/共108頁(yè)1.軀體效應(yīng)（somaticeffect）：受照射個(gè)體體細(xì)胞損傷而致本身發(fā)生的各種效應(yīng)稱(chēng)為軀體效應(yīng)。又可區(qū)分為全身效應(yīng)（totalbodyeffect）和局部效應(yīng)（localeffect）。如輻射所致的骨髓造血障礙、白內(nèi)障等。2．遺傳效應(yīng)（geneticeffect）：受照射個(gè)體生殖細(xì)胞突變,而在子代身上表現(xiàn)出的效應(yīng)稱(chēng)遺傳效應(yīng)。這是由于電離輻射造成受照者生殖細(xì)胞遺傳物質(zhì)的損傷，引起基因突變和染色體畸變，導(dǎo)致后代先天畸形、流產(chǎn)、死胎和某些遺傳性疾病。第54頁(yè)/共108頁(yè)1.近期效應(yīng)（earlyeffect）或者早期效應(yīng)：指電離輻射作用于生物機(jī)體后，輻射損傷效應(yīng)在照射后短期(數(shù)周內(nèi))就出現(xiàn)的那些效應(yīng)。

如急性放射病，急性皮膚損傷等。2.遠(yuǎn)期效應(yīng)（lateeffect）或者遠(yuǎn)后效應(yīng)：指電離輻射作用于生物機(jī)體后，輻射損傷效應(yīng)在照射后數(shù)月至數(shù)年才出現(xiàn)的那些效應(yīng)（一般6個(gè)月以上）。

如慢性放射病、致癌效應(yīng)、放射性白內(nèi)障、輻射遺傳效應(yīng)等。第55頁(yè)/共108頁(yè)

輻射旁效應(yīng)電離輻射引起受照細(xì)胞損傷或功能激活，產(chǎn)生的損傷或激活信號(hào)可導(dǎo)致其共同培養(yǎng)的未受照射細(xì)胞產(chǎn)生同樣的損傷或激活效應(yīng)，稱(chēng)輻射旁效應(yīng)。機(jī)制盡管不清楚，但與受照細(xì)胞產(chǎn)生的活性氧、細(xì)胞因子和細(xì)胞間縫隙連接通信（GJIC）關(guān)系密切。第56頁(yè)/共108頁(yè)輻射旁效應(yīng)傳統(tǒng)輻射效應(yīng)：只有被照射的細(xì)胞才會(huì)有變化…？未直接受照射的細(xì)胞表現(xiàn)出與直接受照射細(xì)胞相類(lèi)似的生物學(xué)終點(diǎn)變化第57頁(yè)/共108頁(yè)輻射誘導(dǎo)的旁效應(yīng)因照射劑量和其它條件不同，可以是損傷性效應(yīng)，也可以是保護(hù)性效應(yīng)。IR旁效應(yīng)細(xì)胞間隙連接抑制劑可減弱或消除某些輻射旁效應(yīng)轉(zhuǎn)化的細(xì)胞與鄰近的正常細(xì)胞可通過(guò)細(xì)胞間通訊而引起前者凋亡組織細(xì)胞共培養(yǎng)體系的研究表明，受照射細(xì)胞與未受照射細(xì)胞共培養(yǎng)時(shí)，因受照射劑量不同，未受照射細(xì)胞可出現(xiàn)不同的改變。第58頁(yè)/共108頁(yè)用共培養(yǎng)的上清培養(yǎng)液處理未照射的細(xì)胞，也發(fā)生同樣的旁效應(yīng)增殖反應(yīng)

EL-4（T淋巴細(xì)胞株）IRJ774A.1（巨噬細(xì)胞株）EL-4第59頁(yè)/共108頁(yè)

第三節(jié)

影響電離輻射生物效應(yīng)的主要因素

重點(diǎn)第60頁(yè)/共108頁(yè)（一）與輻射有關(guān)的因素1.輻射的種類(lèi)：電離密度和穿透能力2.輻射劑量：一般情況存在劑量效應(yīng)關(guān)系（非線性）3.輻射的劑量率：?jiǎn)挝粫r(shí)間接受的照射劑量4.分次照射：效應(yīng)低于一次照射5.照射部位：腹部>盆腔>頭頸>胸部>四肢6.照射面積：照射面積越大，效應(yīng)越顯著7.照射方式：內(nèi)照射、外照射（單向或多向）、混合照射第61頁(yè)/共108頁(yè)（二）與機(jī)體有關(guān)的因素

1、種系的放射敏感性種系演化越高，機(jī)體組織結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，放射敏感性越高2、個(gè)體發(fā)育的放射敏感性

敏感性隨個(gè)體發(fā)育過(guò)程而逐漸降低

十日法規(guī)：對(duì)育齡婦女下腹部的X射線檢查都應(yīng)當(dāng)在月經(jīng)周

期第1天算起的10天內(nèi)進(jìn)行，以避免對(duì)妊娠子宮的照射3、不同器官、組織和細(xì)胞的放射敏感性

Bergonie和Tribondeau定律4、亞細(xì)胞和分子水平的放射敏感性細(xì)胞核的敏感性高于胞漿

DNA>mRNA>rRNA>tRNA>蛋白質(zhì)第62頁(yè)/共108頁(yè)放射敏感性生物系統(tǒng)對(duì)輻射作用的反應(yīng)性或靈敏性。當(dāng)一切照射條件嚴(yán)格一致時(shí)，機(jī)體組織、器官、細(xì)胞和分子對(duì)輻射作用反應(yīng)強(qiáng)弱或速度快慢不同，若反應(yīng)強(qiáng)、速度快，則敏感性高。反之亦然第63頁(yè)/共108頁(yè)

Bergonie和Tribondeau定律：

一種組織的放射敏感性與其細(xì)胞的分裂活動(dòng)成正比，而與其分化程度成反比。

1.高度敏感組織：淋巴組織、胸腺、骨髓、胃腸上皮、

性腺、胚胎組織。2.中度敏感組織：感覺(jué)器官、內(nèi)皮細(xì)胞、皮膚上皮3.輕度敏感組織：中樞神經(jīng)系統(tǒng)；內(nèi)分泌腺、心臟4.不敏感組織：肌組織、軟骨和骨等第64頁(yè)/共108頁(yè)（三）與介質(zhì)有關(guān)的因素1.溫度：機(jī)體受照射時(shí)，其內(nèi)外環(huán)境溫度的改變，可直接影響輻射生物學(xué)效應(yīng)，稱(chēng)其為溫度效應(yīng)。進(jìn)行放射治療之前，先提高腫瘤組織局部溫度，其放療療效有明顯提高。其原因：①溫度造成動(dòng)物體內(nèi)氧狀況的改變；

②溫度引起體內(nèi)新陳代謝水平的改變；

③在低溫或冰凍狀況下，溶液中自由基擴(kuò)散受阻。2.氧：受照組織、細(xì)胞或溶液系統(tǒng)的輻射效應(yīng)隨周?chē)橘|(zhì)中氧濃度的增加而增加，這種現(xiàn)象稱(chēng)為氧增強(qiáng)效應(yīng)。目前為提高腫瘤組織對(duì)輻射的敏感性，利用輻射“氧效應(yīng)”這一特性提高放射治療效果。第65頁(yè)/共108頁(yè)3.化學(xué)物質(zhì)

在溶液體系中，由于其它物質(zhì)的存在而使一定劑量的輻射對(duì)溶質(zhì)的損傷效應(yīng)降低稱(chēng)為防護(hù)效應(yīng)。細(xì)胞的培養(yǎng)體系中或機(jī)體體液中在照前含有輻射防護(hù)劑，可減輕自由基反應(yīng)，促進(jìn)損傷生物分子修復(fù)，能減弱生物效應(yīng)。反之，如含有輻射增敏劑（radiosensitizer），可增強(qiáng)自由基化學(xué)反應(yīng)，阻止損傷分子和細(xì)胞修復(fù)，能提高輻射效應(yīng)。第66頁(yè)/共108頁(yè)應(yīng)掌握的內(nèi)容概念：水的原初輻解產(chǎn)物、直接作用、間接作用、輻射旁效應(yīng)、確定性效應(yīng)、隨機(jī)性效應(yīng)、Bergonie和Tribondeau定律名詞解釋及英文縮寫(xiě)：LET,RBE,ROI,OERLET與RBE的關(guān)系影響輻射生物效應(yīng)的因素第67頁(yè)/共108頁(yè)第68頁(yè)/共108頁(yè)69低水平輻射生物效應(yīng)

及其研究進(jìn)展第69頁(yè)/共108頁(yè)70第70頁(yè)/共108頁(yè)71低水平輻射：指0.2Gy以?xún)?nèi)的低LET輻射或0.05Gy以?xún)?nèi)的高LET輻射(劑量率在0.05mGy/min以?xún)?nèi)的各種輻射)。低水平輻射與癌癥發(fā)生（致癌）低水平輻射與癌癥治療（治癌）第71頁(yè)/共108頁(yè)72低水平輻射與癌癥發(fā)生不同觀點(diǎn)的爭(zhēng)論美國(guó)能源部10年研究計(jì)劃流行病學(xué)調(diào)查資料第72頁(yè)/共108頁(yè)73一、不同觀點(diǎn)的爭(zhēng)論焦點(diǎn)輻射效應(yīng)是否線性無(wú)域還是線性有域？這一問(wèn)題在學(xué)術(shù)團(tuán)體間和一般媒體上進(jìn)行了不斷的討論，迄今尚無(wú)一致的結(jié)論。主要的爭(zhēng)論焦點(diǎn)是輻射致癌是否存在劑量閾值。這一問(wèn)題的切實(shí)解決，對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人類(lèi)健康生活和科學(xué)技術(shù)應(yīng)用都將產(chǎn)生重要的影響。

第73頁(yè)/共108頁(yè)74線性無(wú)閾學(xué)說(shuō)（LinearNo-ThresholdHypothesis，LNT）輻射的健康危險(xiǎn)性與劑量成線性關(guān)系，效應(yīng)無(wú)劑量閾值

任何劑量無(wú)論多低，均會(huì)帶來(lái)一定的健康危險(xiǎn)性每單位劑量的危險(xiǎn)度是衡定的危險(xiǎn)性是隨劑量增加而提高第74頁(yè)/共108頁(yè)

右側(cè)取自NCRP136號(hào)報(bào)告對(duì)同一資料的分析，X軸高度壓縮，以致閾值和興奮效應(yīng)被掩蓋。左側(cè)取自UNSCEAR1994報(bào)告,在200mSv以下可見(jiàn)明顯的興奮效應(yīng)；該報(bào)告認(rèn)為，“在0~3Sv范圍內(nèi)出現(xiàn)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的上升性曲線”。對(duì)日本原爆幸存者白血病資料的兩種分析放射生物學(xué)研究的核心問(wèn)題之一是輻射劑量與生物效應(yīng)的關(guān)系

第75頁(yè)/共108頁(yè)76美國(guó)核學(xué)會(huì)立場(chǎng)聲明

(1999年4月于波士頓)無(wú)足夠的依據(jù)支持以LNT假說(shuō)估計(jì)低水平輻射對(duì)健康的影響需要對(duì)以往的研究作全面分析，并進(jìn)行新的研究，以駁斥LNT假說(shuō)應(yīng)啟動(dòng)跨越多學(xué)科的探討低水平輻射健康效應(yīng)的新研究項(xiàng)目第76頁(yè)/共108頁(yè)77二、美國(guó)能源部10年研究計(jì)劃

未來(lái)百年人類(lèi)面臨的照射主要來(lái)自醫(yī)學(xué)檢查、廢物處理、恐怖事件以及與核武器、核能生產(chǎn)相關(guān)的環(huán)境因素，均為低劑量、低劑量率、低LET輻射。因此，該計(jì)劃集中于以上三方面輻射效應(yīng)的研究，可以采用以往50年所沒(méi)有的研究手段和技術(shù)，更加深入地探討問(wèn)題的本質(zhì)。----USDOE10-yearLDRResearchProgram,1998第77頁(yè)/共108頁(yè)78計(jì)劃的資助預(yù)算

第1~3年：每年2.24千萬(wàn)，共計(jì)6.72千萬(wàn)第4~6年：每年2.56千萬(wàn)，共計(jì)7.68千萬(wàn)第7~10年：每年1.86千萬(wàn)，共計(jì)7.44千萬(wàn)總計(jì)2億1千8百40萬(wàn)（＄）（進(jìn)行中項(xiàng)目106個(gè)，結(jié)題54個(gè)）第78頁(yè)/共108頁(yè)79三、輻射流行病學(xué)調(diào)查切爾諾貝利事故高空飛行人員（3項(xiàng)調(diào)查，68,061人）英國(guó)核工業(yè)職工（1946~1997年51,367人）居室氡與肺癌(EU13項(xiàng)調(diào)查）高本底地區(qū)健康調(diào)查第79頁(yè)/共108頁(yè)80地點(diǎn)：前蘇聯(lián)切爾諾貝利

原因：核電站泄漏及爆炸輻射源：131I、134Cs、137Cs當(dāng)場(chǎng)死亡人數(shù)：31人2006年報(bào)告：累計(jì)死亡人數(shù)56人劑量：相當(dāng)于廣島、長(zhǎng)崎兩枚原子彈輻射量的

100倍后果：47名工人、9名兒童患甲狀腺癌切爾諾貝利事故（1986.4.26）：第80頁(yè)/共108頁(yè)81切爾諾貝利事故的評(píng)價(jià)2006年切爾諾貝利論壇的結(jié)論是該地區(qū)居民無(wú)須顧忌不良健康效應(yīng)。事故發(fā)生之初，T.D.Luckey曾預(yù)言“這將是一次對(duì)輻射興奮效應(yīng)學(xué)說(shuō)的天然實(shí)驗(yàn)”。

雷帕喬利博士說(shuō)：切爾諾貝利事故對(duì)健康最主要的副作用不是輻射，而是恐懼。

第81頁(yè)/共108頁(yè)82高本底地區(qū)健康調(diào)查

陽(yáng)江高本底輻射地區(qū)是兩塊分開(kāi)的區(qū)域，總面積約為500km2，放射性來(lái)源于附近山上的花崗巖，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期雨水沖刷，獨(dú)居石微粒不斷地沉積在附近兩片洼地，使這兩塊地區(qū)的放射性本底升高。第82頁(yè)/共108頁(yè)83

長(zhǎng)期居住人口：8萬(wàn)多人

高本底程度：約為鄰近的恩平縣的3倍

適應(yīng)性反應(yīng)指標(biāo)：外周血淋巴細(xì)胞受大劑量

UV射線作用后其UDS增高，受大劑量X射線作用后其染色體畸變率降低。

最近的報(bào)告：該地區(qū)人群中40-70歲的癌癥高發(fā)年齡段的居民癌癥死亡率顯著低于相應(yīng)對(duì)照地區(qū)。調(diào)查結(jié)果：第83頁(yè)/共108頁(yè)84低水平輻射免疫效應(yīng)

與癌癥治療第84頁(yè)/共108頁(yè)85重要概念適應(yīng)性反應(yīng)：先給予機(jī)體（細(xì)胞）低劑量輻射，隨后給予大劑量輻射時(shí)，其有害作用減輕。保護(hù)劑量：D1

攻擊劑量：D2

表現(xiàn)形式：整體水平、細(xì)胞水平、分子水平一、低劑量輻射免疫效應(yīng)第85頁(yè)/共108頁(yè)低水平輻射誘導(dǎo)精母細(xì)胞適應(yīng)性反應(yīng)小鼠受低劑量率（20μGy/min）慢性照射，累積劑量1.1Gy（D1），照射結(jié)束后40日，給予1.5GyX射線（D2），檢查精母細(xì)胞染色單體斷裂，低劑量率慢性照射誘導(dǎo)明顯的細(xì)胞遺傳學(xué)適應(yīng)性反應(yīng).(CaiL,etal.1995).第86頁(yè)/共108頁(yè)C57BL/6小鼠低劑量輻射抑癌實(shí)驗(yàn)

（照射結(jié)束后6個(gè)月觀察結(jié)果）HDR=1.75Gyx4(李修義等，1998)第87頁(yè)/共108頁(yè)低劑量輻射抑癌效應(yīng)機(jī)制

照射結(jié)束后1個(gè)月檢查

對(duì)照75mGy×41.75Gy×4(75mGy+1.5Gy)×4NK100116.563.7(1)93.2(2)

IL-2100119.156.2(1)77.9(2)

IFNγ100101.675.0(1)94.5(2)

Mφ100162.8(1)97.2147.9(1,2)(1)與對(duì)照組比較P<0.01~0.001；

(2)與1.75Gy×4組比較P<0.05~0.01