電離輻射的生物效應(yīng)

1、電離輻射的生物效應(yīng),,分 類 按效應(yīng)范圍分： 1、軀體效應(yīng)somatic effects 2、遺傳效應(yīng) genetic effects 按效應(yīng)出現(xiàn)的時(shí)間分： 1、近期效應(yīng)short-term effects：幾天~幾個(gè)月，如急性 放損。 2、遠(yuǎn)期效應(yīng)long-term effects：幾年到幾十年，如癌、白內(nèi)障、輻射遺傳效應(yīng)等。,按效應(yīng)發(fā)

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

3、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)，這種效應(yīng)稱為旁效應(yīng)（bystander effect）或旁觀者效應(yīng)。 電離輻射旁效應(yīng)可以是隨機(jī)效應(yīng)也可以是確定性效應(yīng)。,電離輻射旁效應(yīng),近年發(fā)現(xiàn),輻射靶細(xì)胞損傷 ①立即死亡或“間期死亡” ：細(xì)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(xì)胞自主的有序的死亡。,死亡方式,橫坐標(biāo)... 劑量 縱坐標(biāo).. 細(xì)胞存活率 10000100010037101,,掌握兩個(gè)參數(shù)的意義1、參數(shù)D0值的大小反映各類細(xì)胞的輻射敏感性，D0值越小表明細(xì)胞的輻射敏感性越大。2、參數(shù)Dq值作為一種修復(fù)能力的尺度，Dq值越大提示細(xì)胞修復(fù)輻射損傷的能力越強(qiáng)。

5、,電離輻射致突變效應(yīng) 引起遺傳物質(zhì)的變化不僅能引起點(diǎn)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(yīng)特點(diǎn)： 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(hù)標(biāo)準(zhǔn)來防止它的 發(fā)生； 3、 效應(yīng)可受或不受劑量率的影響； 4、高LET輻射的效應(yīng)大于低LET輻射。,電離輻射致癌效應(yīng) 特點(diǎn)： 1，輻射既可以是致癌的始動(dòng)因子，又可以是促進(jìn)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(dòng)物的所有組織腫瘤的能力，這是任何一種化學(xué)致癌物都不能比擬的。,電離輻射致癌的劑量-效應(yīng)關(guān)系 在較低劑量階段，腫瘤的誘發(fā)占優(yōu)勢(shì)，隨著劑量的增加，殺死細(xì)胞的概率比腫瘤轉(zhuǎn)化的概率大得多，所以大劑量時(shí)癌變細(xì)胞的滅活占優(yōu)勢(shì)，而頂峰時(shí)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(shí)間，它分為：1, 真潛伏期：指從照射到細(xì)胞開始不受控制生長所需要的時(shí)間。2, 臨床潛伏期：指從受照到腫瘤被確診的時(shí)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(duì)輻射致癌效應(yīng)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(xiǎn)系數(shù)最高；20歲左右的女性乳腺癌危險(xiǎn)系數(shù)最高；肺癌隨受照時(shí)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(duì)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(yīng)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(jì)）。,1、胎內(nèi)照射效應(yīng) 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(shí)間受到射線照射。 胎內(nèi)照射效應(yīng)分為： 致死性效應(yīng)

10、 畸形 發(fā)育障礙,電離輻射的幾個(gè)特殊效應(yīng),（1）著床（植入）前期受照的致死性效應(yīng)： 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(diǎn)是胚胎的死亡，檢查不出死產(chǎn)的特定指征，像一次錯(cuò)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(yīng)。（2）器官形成期受照的畸型效應(yīng) 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(duì)射線感受性高，其特點(diǎn)是新生兒死亡和畸形，該期受照新生兒死亡率增加，嚴(yán)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(yīng)。,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(shí)性不孕癥和永

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

14、卵泡、初級(jí)卵泡順序遞減。 不同種系動(dòng)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(gè)人受照劑量。放射性不孕癥為確定性效應(yīng)，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(zhēng)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(hù)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(jì)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(dòng)物實(shí)驗(yàn)有壽命縮短，小鼠每照射1Gy壽命縮短5%,29,,人們傾向于承認(rèn)： 對(duì)輻射防護(hù)具有實(shí)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(yīng)，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(yīng),遺傳效應(yīng)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(dòng)物實(shí)驗(yàn)不容置疑地證明了輻射的遺傳效應(yīng)。比如果蠅作為實(shí)驗(yàn)材料證實(shí)了輻射的遺傳效應(yīng)。但不能拿人實(shí)驗(yàn)，從果蠅實(shí)驗(yàn)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(jì)學(xué)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(diǎn)爭(zhēng)論焦點(diǎn)：①低劑量有益；②超過閾值有害；③線性無閾有害三種觀點(diǎn)。,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(dòng)物等實(shí)驗(yàn)證實(shí)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(qiáng)動(dòng)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(yīng),刺激效應(yīng)和適應(yīng)現(xiàn)象,目前的幾種觀點(diǎn),低劑量有益 適應(yīng)性反應(yīng)的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)及流行病學(xué)研究結(jié)果，還提不出適應(yīng)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(xì)胞適應(yīng)性反應(yīng)能給機(jī)體帶來有益作用，并能勝過低劑量照射的有害作用尚為時(shí)過早。 雖然有不少流行病學(xué)調(diào)查資料及生物

19、學(xué)實(shí)驗(yàn)支持小劑量電離輻射照射對(duì)人類有益的觀點(diǎn)，但很難界定小劑量的水平，無法作為輻射防護(hù)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(hù)的依據(jù)也是不能接受的。對(duì)低劑量照射刺激現(xiàn)象還應(yīng)該繼續(xù)進(jìn)行深入的研究，在沒有足夠證據(jù)證明低劑量對(duì)人類健康有益之前，應(yīng)避免一切不必要的照射。,超過閾值有害 盡管無閾假設(shè)被ICRP采納為輻射防護(hù)依據(jù)，但也受到質(zhì)疑. 超過閾值有害者認(rèn)為受到一定劑量（閾劑量），機(jī)體才會(huì)出現(xiàn)有實(shí)際意義的損

20、害，低于這個(gè)劑量觀察不到損害，或這種危害的機(jī)率小到可以忽視的程度。,支持有閾有害論點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)研究和流行病學(xué)觀察有下列一些事例：(1)果蠅實(shí)驗(yàn)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(duì)從事有關(guān)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(duì)放射性鐳表盤工人流行病學(xué)調(diào)查腫瘤發(fā)生率表現(xiàn)出實(shí)際閾值。,線性無閾有害 認(rèn)為隨機(jī)性效應(yīng)也應(yīng)當(dāng)有劑量限值，現(xiàn)行的線性無

21、閾模型在放射防護(hù)中評(píng)價(jià)輻射危害過于嚴(yán)格。 目前，線性無閾模型是輻射防護(hù)最優(yōu)化和把輻射照射減至可合理達(dá)到的最低水平的理論基礎(chǔ)，致癌效應(yīng)的無閾性在是建立在細(xì)胞靶部位能量沉積的隨機(jī)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(xì)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(xì)胞可以被機(jī)體防御機(jī)制所消除，但不可能完全奏效，因此不大可能存在真實(shí)地閾值。,ICRP和世界各國放射防護(hù)部門幾乎一致將線性無閾假設(shè)