核輻射產(chǎn)生的人體傷害(從生物學(xué)角度分析)

1、一、電離輻射對生物大分子作用的基本原理生物分子損傷是一切輻射生物效應(yīng)的物質(zhì)的基礎(chǔ)。而生物分子損傷與自由基生成密切相關(guān)。自由基（freeradical）是指一些獨(dú)立存在的、帶有一個或多個不成對電子的原子、分子、基團(tuán)或離子。自由基是最大特性是化學(xué)不穩(wěn)定性和高反應(yīng)性，壽命很短，OH（氫氧自由基）的平均壽命為109～108s，生物分子自由基也多在106～104s之間。1生物分子自由基的生成：有兩種方式：（1）直接作用：電離輻射直接引起靶分子電離

2、和激發(fā)而發(fā)生物理化學(xué)變化，生成生物分子自由基，如：T為電離輻射作用的靶分子，T和T為電離產(chǎn)生的正離子自由基和激發(fā)形成的激發(fā)態(tài)分子。正離子自由基分解生成生物分子、中性自由基T和離子；激發(fā)態(tài)分子解成兩個自由基T和H。（2）間接作用：電離輻射作用于生物分子的周圍介質(zhì)（主要是水）生成水射解自由基，這些自由基再與生物分子發(fā)生物理化學(xué)變化生成生物分子自由基，稱次級自由基。水輻射分解見圖31。圖3－1水輻射分解生成自由基簡圖水輻射分解生成的自由基與生

3、物分子作用：2生物分子損傷與修復(fù)：生物分子自由基生成后迅速起化學(xué)反應(yīng)，兩個自由基不配對電子相互配對，或是不配對電子轉(zhuǎn)移給另一個分子，造成分子化學(xué)鍵的變化，引起生物分子破壞。自由基反應(yīng)能不斷地生成新自由基，繼續(xù)與原反應(yīng)物起反應(yīng)，形成連鎖反應(yīng)，使生物分子損傷的數(shù)量不斷擴(kuò)大，直到出現(xiàn)歧化反應(yīng)（dismutation），生成兩個穩(wěn)定分子。被損傷的生物分子，可以通過各種方式進(jìn)行修復(fù)。在自由基反應(yīng)階段（105s內(nèi)）若介質(zhì)中存在能供氫的分子，如含巰基

4、化合物（谷胱甘肽GSH等），則生物分子自由基可被修復(fù)，稱化學(xué)修復(fù)。在有O2情況下，生物分子自由基被氧化成超氧自由基而難以修復(fù)。這可用以解釋氧能增強(qiáng)輻射效應(yīng)的原理。二、電離輻射對DNA的作用DNA是細(xì)胞增殖、遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)，是引起細(xì)胞生化、生理改變的關(guān)鍵性物質(zhì)。DNA是電離輻射作用的靶分子，在細(xì)胞輻射損傷中起重要作用。（一）DNA分子損傷1堿基變化（DNAbasechange）：有下列幾種：（1）堿基環(huán)破壞；（2）堿基脫落丟失；（3）堿基

5、替代，即嘌呤堿被另一嘌呤堿替代，或嘌呤堿被嘧啶堿替代；（4）形成嘧啶二聚體等。4種堿基的輻射敏感性依次為T＞C＞A＞G。2＝DNA鏈斷裂（DNAmolecularbreakage）：是輻射損傷的主要形式。磷酸二酯鍵斷裂，脫氧核糖分子破壞，堿基破壞或脫落等都可以引起核苷酸鏈斷裂。雙鏈中一條鏈斷裂稱單鏈斷裂，兩條鏈在同一處或相鄰?fù)鈹嗔逊Q雙鏈斷裂（doublestrbreaks）。雙鏈斷裂常并發(fā)氫鍵斷裂。雙鏈斷裂難以修復(fù)，是細(xì)胞死亡的重要原因

6、。腸隱窩細(xì)胞表皮生長細(xì)胞高Ⅱ分化的分裂間期細(xì)胞（differentiatingintermitosiscells）受控分裂分裂中不斷分化幼稚血細(xì)胞結(jié)締組織細(xì)胞（Conectivetissuecells）Ⅲ可逆性分裂后細(xì)胞（revertingpostmitoticcells）無受控分裂可變分化肝細(xì)胞Ⅳ穩(wěn)定性分裂后細(xì)胞（fixedpostmitoticcells）不分裂高度分化神經(jīng)細(xì)胞肌肉細(xì)胞低二、細(xì)胞周期的變化輻射可延長的細(xì)胞周期，但不同

7、階段的輻射敏感性不同（圖33）。處于M期的細(xì)胞受照很敏感，可引起細(xì)胞即刻死亡或染色體畸變（斷裂、粘連、碎片等）；可不立刻影響分裂過程，而使下一周期推遲，或在下一次分裂時子代細(xì)胞夭折。C1期的早期對輻射不敏感，后期則較為敏感，RNA、蛋白質(zhì)和酶合成抑制，延遲進(jìn)入S期。S前期亦較為敏感，直接阻止DNA合成，而在S期的后期敏感性降低，是則于此時已完成DNA合成，即使DNA受損亦可修復(fù)之故。G2期是對輻射極敏感的階段，分裂所需特異蛋白質(zhì)和RNA

8、合成障礙，因而細(xì)胞在G2期停留下來，稱“G2阻斷”（G2block），是照射后即刻發(fā)生細(xì)胞分裂延遲主要原因。圖33細(xì)胞周期各階段的輻射敏感性三、染色體畸變細(xì)胞在分裂過程中染色體的數(shù)量和結(jié)構(gòu)發(fā)生變化稱為染色體畸變（chromosomeaberration）?；兛梢宰匀话l(fā)生，稱自發(fā)畸變(spontaneousaberration)。許多物理、化學(xué)因素和病毒感染可使畸變率增高。電離輻射是畸變誘發(fā)因素，其原因是電離粒子穿透染色體或其附近時，使

9、染色體分子電離發(fā)生化學(xué)變化而斷裂。（一）染色體數(shù)量變化照射時染色體發(fā)生粘著，在細(xì)胞分裂時可能產(chǎn)生染色體不分離現(xiàn)象，致使兩個子細(xì)胞中染色體不是平均分配，生成非整倍體（aneuploid）細(xì)胞。（二）染色體結(jié)構(gòu)變化1染色體型畸變：當(dāng)染色體在復(fù)制之前受照射（即細(xì)胞處于G1期或S期初期受照射），染色體發(fā)生畸變之后再進(jìn)行復(fù)制，稱染色體型畸變。斷片、著絲粒環(huán)、雙著絲粒體、相互易位、倒位及缺失等畸變屬于這一類（圖34）。圖34某些染色體畸變形成示意圖