線性無閾-lnt-的劑量響應(yīng)關(guān)系

1、© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net第 28 卷 第 6 期 輻 射 防 護(hù) Vol1 28 No1 6 2008 年 11 月 Radiation Protection Nov. 2008 線性無閾( L NT) 的劑量響應(yīng)關(guān)系周

2、永增Ξ(中國輻射防護(hù)研究院 ,太原 ,030006)摘 要 線性無閾 (LNT) 理論是基于危險估計的輻射防護(hù)基礎(chǔ)的一部分。目前 ,ICRP 的輻射防護(hù)哲學(xué)是建立在線性無閾的理論之上。盡管對于某些組織的輻射致癌來說 ,存在一個小劑量閾不是不可能的 ,但是從整體上看 ,研究結(jié)果并不支持存在通用劑量閾。關(guān)鍵詞 線性無閾理論 輻射防護(hù) 劑量閾1 引言電離輻射產(chǎn)生的大多數(shù)有害健康效應(yīng)可分為兩種類型 :組織反應(yīng)和隨機(jī)性效應(yīng)

3、 ,還考慮非癌癥疾病及出生前照射的效應(yīng)。組織反應(yīng) (過去曾稱之為非隨機(jī)性效應(yīng)和確定性效應(yīng)) 是由大劑量照射引起的 ,并且對它們來說存在閾劑量 ;隨機(jī)性效應(yīng) ,包括癌癥以及遺傳效應(yīng) ,沒有閾劑量 ,其發(fā)生率與劑量成正比。習(xí)慣上把所有惡性腫瘤稱為癌 ,如骨癌、 血癌。在輻射致癌評估中 ,把所有惡性腫瘤分為兩類 :白血病和實(shí)體瘤 ,后者指除白血病以外的其它全部腫瘤。個人所接受的劑量與輻射所誘發(fā)的任何一種生物效應(yīng)之間的關(guān)系是一個極為復(fù)雜的問題。

4、從輻射防護(hù)的實(shí)際出發(fā) ,如果要有效地加以應(yīng)用 ,不得不以某些簡化的假設(shè)為依據(jù)。因此 ,目前國際放射防護(hù)委員會(ICRP) 的輻射防護(hù)哲學(xué)是建立在所謂的 “線性無閾 (LNT) 理論” 基礎(chǔ)之上的。 受照組織或器官中的劑量大小與效應(yīng)概率之間的關(guān)系構(gòu)成了輻射防護(hù)中許多建議的一個重要基礎(chǔ)。 這種正比關(guān)系在許多方面的應(yīng)用 ,簡化了輻射防護(hù)的管理[1] 。就輻射防護(hù)而言 ,小劑量情況下的癌癥危險是所關(guān)心的主要效應(yīng)。本文將對小劑量(低于 100 m

5、Sv) 、 低劑量率輻射致癌的劑量響應(yīng)關(guān)系進(jìn)行簡要討論。2 線性無閾的劑量響應(yīng)關(guān)系在輻射防護(hù)關(guān)心的重要的劑量范圍內(nèi) ,即從幾個 mSv 至大約幾十 mSv ,如果可直接獲得關(guān)于低傳能線密度 (LET) 輻射誘發(fā)癌癥發(fā)病率資料的話 ,那么關(guān)于閾的可能性、 劑量響應(yīng)曲線的形狀及劑量率效應(yīng)等問題則顯得無意義。然而 ,大部分人類資料是在較大劑量范圍內(nèi) (0. 1～0. 2 G y 或更大) 取得的 ,故小劑量情況下的觀察結(jié)果才格外重要[2]

6、 。為了確定小劑量情況下輻射誘發(fā)人類癌癥的可靠的劑量響應(yīng)關(guān)系 ,理論考慮、 實(shí)驗數(shù)據(jù)和有限的人類經(jīng)驗均需考慮在內(nèi)。為了評價輻射對人類癌癥誘發(fā)的影響 ,可以從許多方面獲取資料 ,在動物體內(nèi)誘發(fā)腫瘤為提供實(shí)驗數(shù)據(jù)的主要來源 ,但是培養(yǎng)細(xì)胞轉(zhuǎn)化以及體細(xì)胞和生殖細(xì)胞誘發(fā)突變對評估劑量、 劑量率對 DNA 所造成初始事件的影響也是有價值的。聯(lián)合國原子輻射效應(yīng)科學(xué)委員會 (UNSCEAR)1993 年報告在審議有關(guān)突變、 哺乳動物中染色體畸變、 細(xì)

7、胞轉(zhuǎn)化及輻射誘發(fā)癌癥資料的基礎(chǔ)上 ,對低LET提出了三種無閾模型 ,即線性、 線性平方(或線性二次) 、 純平方模型[3] 。動物實(shí)驗結(jié)果對人小劑量輻射生物效應(yīng)和劑量響應(yīng)關(guān)系的研究起著很大的作用。由于動物和人在輻射敏感性方面存在很大差異 ,所以Ξ 作者簡介 :周永增 ,男 ,1938 年 12 月出生 ,1965 年畢業(yè)于莫斯科大學(xué)生物物理專業(yè) ,研究員。© 1994-2010 China Academic Journal E

8、lectronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net后存在適應(yīng)性反應(yīng)受到質(zhì)疑 ,并被廣泛討論。相加性的概念是基于下述觀點(diǎn)的結(jié)果 ,即修復(fù)后 ,細(xì)胞對待第二次照射的反應(yīng)與對待第一次一樣。證明存在適應(yīng)性反應(yīng)的研究則認(rèn)為 ,情況并不總是這樣 ,可能包含在輻射損傷反應(yīng)過程中的基因的誘發(fā)和Π 或激活 ,能夠正面或負(fù)面影響細(xì)胞對下一次照射的反應(yīng)。如果這三個現(xiàn)象

9、(旁效應(yīng)、 基因組不穩(wěn)定性和適應(yīng)性反應(yīng)) 在體內(nèi)發(fā)生 ,那么它們可能影響人群低劑量、 低劑量率照射的劑量響應(yīng)曲線的形狀。適應(yīng)性反應(yīng)、 旁效應(yīng)和基因組不穩(wěn)定性這三種細(xì)胞現(xiàn)象之間的關(guān)系同樣是很有意義的[6～8] 。涉及體內(nèi)和體外檢測的幾個不同的研究結(jié)果指出 ,可遺傳基因組不穩(wěn)定性可能在旁細(xì)胞中產(chǎn)生 ,旁效應(yīng)可能被適應(yīng)性反應(yīng)所調(diào)整[9 ,10] 。非同源(終點(diǎn)連接) DNA 修復(fù)缺欠既與輻射誘發(fā)的基因組不穩(wěn)定性有關(guān) ,又與旁效應(yīng)有關(guān)[11]

10、。最近有文章報道 ,來自某些 (不是所有) 收獲許多代細(xì)胞非穩(wěn)定克隆的條件培養(yǎng)基對于非受照射細(xì)胞的毒性是非常高的?？傮w考慮上述三種細(xì)胞現(xiàn)象 ,近來出現(xiàn)的研究結(jié)果提出了這樣的可能性 ,即小劑量情況下電離輻射的危險估計及劑量響應(yīng)關(guān)系是不確定的 ,而且 ,從高劑量效應(yīng)的簡單外推也許不可能在所有情況下都是合適的。在某些情況下 ,諸如很低注量高 LET 照射所誘發(fā)的突變 ,或低劑量 X 射線的細(xì)胞毒性效應(yīng) ,可能比根據(jù)線性外推所預(yù)計的要大。但是

11、,關(guān)于惡性轉(zhuǎn)化的某些研究卻顯示劑量非常低時效應(yīng)減小?？傊?,這些研究結(jié)果指出 ,輻射對細(xì)胞群體的生物效應(yīng)也許不限制在個體細(xì)胞對 DNA 損傷的反應(yīng) ,而是整個組織的反應(yīng)。這三個現(xiàn)象非常重要 ,因為它們可能影響小劑量、 低劑量率情況下的劑量響應(yīng)關(guān)系的性質(zhì)。然而 ,在將它們確定為一些因子而引入小劑量電離輻射照射人群可能的危險估計之前 ,需要更好地理解這些現(xiàn)象的機(jī)理 ,它們在體內(nèi)作用的程度 ,以及它們又是如何相互聯(lián)系的[5] 。應(yīng)當(dāng)指出 ,根

12、據(jù)定義 ,癌癥危險的直接流行病學(xué)量度資料將包括這些細(xì)胞過程任何可能的貢獻(xiàn)?；蚪M不穩(wěn)定性和旁效應(yīng)的機(jī)制非常復(fù)雜 ,它們既可誘發(fā)有害生物效應(yīng) ,又能引起基因組表達(dá)的改變和細(xì)胞最終命運(yùn)的改變 ,這些改變對細(xì)胞可能有防護(hù)作用。因此 ,在這些現(xiàn)象的機(jī)理、 相互之間的作用及其與癌癥發(fā)生的關(guān)系未研究清楚之前 ,將有限的基因組不穩(wěn)定性劑量響應(yīng)數(shù)據(jù)向小劑量輻射誘發(fā)癌癥外推是沒有充分根據(jù)的 ,假定在低 LET 輻射小劑量范圍內(nèi)存在能改變線性無閾劑量響應(yīng)關(guān)

13、系的旁效應(yīng)是不應(yīng)該的[12] 。受到低 LET 輻射誘導(dǎo) (或引發(fā)) 劑量單次照射后 ,在某些有選擇的細(xì)胞體系中存在適應(yīng)性反應(yīng)的可靠證據(jù)。以減少哺乳動物腫瘤誘發(fā)為指標(biāo)的實(shí)驗結(jié)果目前還難以證明適應(yīng)性反應(yīng)的存在。無論是職業(yè)性照射人群的研究結(jié)果 ,還是高本底人群和日本原爆幸存者的流行病學(xué)調(diào)查 ,都未就人身上是否存在適應(yīng)性反應(yīng)得出明確的結(jié)論[13] 。根據(jù)當(dāng)前的資料 ,關(guān)于小劑量電離輻射的任何刺激效應(yīng)能明顯減少人體內(nèi)長期有害效應(yīng)的假設(shè) ,以及小

14、劑量電離輻射情況下的興奮作用對人類健康產(chǎn)生的有益效應(yīng)超過輻射產(chǎn)生的危害效應(yīng)的假設(shè)都是沒有充分根據(jù)的[12] 。LNT 假說得到了來自相關(guān)輻射誘發(fā)癌癥危險的流行病學(xué)研究的支持 ,意思是所有實(shí)體癌合在一起的死亡率和發(fā)病率危險與低到 100mG y 的輻射劑量成正比 ,低于 100 mG y 時基線危險的統(tǒng)計學(xué)變化 ,以及小而不可控制的偏倚越來越使輻射致癌危險變得不確定 ,這個不確定性就是為什么不能只根據(jù)流行病學(xué)資料來確定在幾十 mSv 和更

15、低輻射照射情況下產(chǎn)生的輻射致癌危險增量的原因。這種照射產(chǎn)生的危險估計是利用數(shù)學(xué)模型得到的 ,這些模型假定了在具有豐富流行病學(xué)資料的較高劑量時的危險與沒有直接的流行病學(xué)資料的低劑量危險之間一種簡單的關(guān)系 ,例如線性、 線性平方或者線性關(guān)系與 DDREF 結(jié)合使用。UNSCEAR 2000 年報告 ,美國輻射防護(hù)與測量委員會 (NCRP) 136 號報告[14 ,15] ,美國電離輻射生物效應(yīng)委員會 (BEIR) 報告 Ⅶ[16] 都建議輻