辐射与造血系统损伤课件

电离辐射对造血系统的作用电离辐射对造血系统的作用龙鼎新龙鼎新 讲授讲授 2011.05.11第六章第六章电离辐射对造血系统的作用龙鼎新 讲授 第六1v 电离辐射作用于机体后，电离辐射作用于机体后，通过物理、化学和生物学的复杂通过物理、化学和生物学的复杂机理：机理：DNADNA等大分子损伤等大分子损伤出现出现细胞、组织、器官细胞、组织、器官系统及整个系统及整个机体功能代谢和形态的辐射损伤机体功能代谢和形态的辐射损伤。School of Public Health -University of South China 电离辐射作用于机体后，通过物理、化学和生物学的复杂2 辐射血液学的研究历史辐射血液学的研究历史辐射血液学的研究历史辐射血液学的研究历史n18951895年伦琴发现年伦琴发现x x射线后，辐射对血液的观射线后，辐射对血液的观察得到足够的重视。察得到足够的重视。n造血组织的损伤是急性放射病的主要病理造血组织的损伤是急性放射病的主要病理生理基础生理基础n造血器官变化出现早，具有明显的时效性，造血器官变化出现早，具有明显的时效性，可作为分类诊断和判断预后的依据。可作为分类诊断和判断预后的依据。School of Public Health -University of South China 辐射血液学的研究历史1895年伦琴发现x射线后，辐射对血液3第一节第一节第一节第一节 造血系统的正常结构与功能造血系统的正常结构与功能造血系统的正常结构与功能造血系统的正常结构与功能第一节 造血系统的正常结构与功能4正正正正常常常常造造造造血血血血过过过过程程程程几几几几个个个个转转转转移移移移卵黄囊（卵黄囊（2W2W）肝脏（肝脏（6W6W）脾（脾（12W12W）骨（骨（4 4月后）（定居）月后）（定居）一、造血的发育 School of Public Health -University of South China正常造血过程几个转移卵黄囊（2W）一、造血5胚胎的生长发育胚胎的生长发育二胚层时期二胚层时期 三胚层时期立体切面三胚层时期立体切面 2 2细胞细胞4 4细胞细胞8 8细胞细胞12-1612-16细胞细胞（桑椹胚）（桑椹胚）72h后 School of Public Health -University of South China胚胎的生长发育二胚层时期 三胚层时期立体切面 2细胞4细胞86v来源：胚外中胚层的间充质细胞1、卵黄囊造血 人在妊娠人在妊娠2 2周开始开始造血，这是第一代造周开始开始造血，这是第一代造血，时间短，以天计算。在胚胎血，时间短，以天计算。在胚胎4 4个月可完全消失。个月可完全消失。v卵黄囊造血时期主要是红系造血；粒系和巨核系细胞很少。一、造血的发育 School of Public Health -University of South China来源：胚外中胚层的间充质细胞一、造血的发育 Schoo72、肝脏造血 妊娠妊娠4040天以后，卵黄囊造血趋向衰竭，天以后，卵黄囊造血趋向衰竭，肝脏开始造血，称第二代造血。肝脏开始造血，称第二代造血。v肝脏造血主要以红系为主，粒系次之：v原因：胚胎需要红细胞运送氧以满足迅速发育的需要 母体可以代为执行免疫功能，胎儿并不亟需粒系细胞。一、造血的发育 School of Public Health -University of South China2、肝脏造血一、造血的发育 School of Pub83、脾脏造血 在肝脏造血时期，人胚胎约在肝脏造血时期，人胚胎约1212周开周开始，脾也开始造血。始，脾也开始造血。v生成红系细胞、粒系细胞、单核巨噬细胞系、巨核细胞系和淋巴系细胞等。生成粒系细胞的功能持续时间短，红系保持到出生前，淋巴系造血维持终生。一、造血的发育 School of Public Health -University of South China3、脾脏造血一、造血的发育 School of Pub9 4、骨髓造血 妊娠妊娠5 5周开始，胚周开始，胚胎胎4 4个月后，肝脾造血功能明个月后，肝脾造血功能明显减弱，骨髓成为体内最主显减弱，骨髓成为体内最主要的造血器官。要的造血器官。一、造血的发育 School of Public Health -University of South China 4、骨髓造血 一、造血的发育 School of10 1 1 2 2 3 4 5 3 4 5 6 6 7 8 9 10(7 8 9 10(m)m)卵黄囊卵黄囊造血期造血期肝造血期肝造血期骨髓造血期骨髓造血期胚胎期造血胚胎期造血脾造血期脾造血期 School of Public Health -University of South China 1 2 3 11v骨髓：红 黄v胸腺：1315岁，最重；30岁后萎缩v脾：胚胎5月，造血；以后免疫为主v淋巴结：散在分布二、成体造血器官 School of Public Health -University of South China骨髓：红 黄二、成体造血器官 School of12v 骨髓造血红骨髓红骨髓 婴幼儿期婴幼儿期黄骨髓黄骨髓 57 57y y后后 潜在造潜在造血功能血功能 红骨髓红骨髓 红骨髓黄骨髓红骨髓黄骨髓 （婴儿期）（婴儿期）（岁）（岁）扁骨扁骨 不规则骨不规则骨生后造血生后造血 School of Public Health -University of South China 骨髓造血生后造血 School of Public 13胚胎期（或胎儿期）和生后造血变化图胚胎期（或胎儿期）和生后造血变化图胚胎期（或胎儿期）和生后造血变化图胚胎期（或胎儿期）和生后造血变化图 School of Public Health -University of South China胚胎期（或胎儿期）和生后造血变化图 School of14生后造血生后造血 髓外造血 婴幼儿婴幼儿“急救箱急救箱”应激应激 感染感染 溶血性贫溶血性贫血血体征体征 肝脾淋巴结肿大肝脾淋巴结肿大外周血象外周血象 有核红细胞有核红细胞 幼稚幼稚粒细胞粒细胞 School of Public Health -University of South China生后造血 髓外造血 婴幼儿“急救箱”Sc15v（一）造血干细胞（一）造血干细胞1.1.造血干细胞造血干细胞 (Hemopoietic Stem Cell)(Hemopoietic Stem Cell)亦称亦称Pluripotent Hemopoietic Stem CellPluripotent Hemopoietic Stem Cell -造血干细胞是一个具有自我更新能力并造血干细胞是一个具有自我更新能力并有进一部分化为各系祖细胞潜能的低分化细胞团有进一部分化为各系祖细胞潜能的低分化细胞团体，它是由胚胎间叶细胞发育而来的最原始的造体，它是由胚胎间叶细胞发育而来的最原始的造血细胞，主要存在于骨髓中，约占骨髓有核细胞血细胞，主要存在于骨髓中，约占骨髓有核细胞总数的总数的0.05%0.05%，外周血中少量存在。，外周血中少量存在。三、造血实质细胞 School of Public Health -University of South China（一）造血干细胞三、造血实质细胞 School of 162.2.造血干细胞的主要作用造血干细胞的主要作用 具有向各类血细胞分化的能力；具有向各类血细胞分化的能力；具有潜在的自我更新能力具有潜在的自我更新能力3.3.特征：特征：自我复制；自我复制；9090以上处于以上处于G G0 0期，期，强的增殖潜能；强的增殖潜能；多向分化；多向分化；表达特征为表达特征为CD34CD34+，CD38 CD38-。School of Public Health -University of South China2.造血干细胞的主要作用3.特征：School o174.4.4.4.如何辨认造血干细胞如何辨认造血干细胞如何辨认造血干细胞如何辨认造血干细胞方法：方法：在培养体系中加入一定量的细胞团，在培养体系中加入一定量的细胞团，生成的细胞团数与种入的骨髓细胞数之间呈生成的细胞团数与种入的骨髓细胞数之间呈线性关系，在琼脂培养中每生成一个细胞团，线性关系，在琼脂培养中每生成一个细胞团，成为一个细胞团生成单位，主要由粒系组成。成为一个细胞团生成单位，主要由粒系组成。是一类向粒系细胞方向继续分化的支干细胞是一类向粒系细胞方向继续分化的支干细胞或定向干细胞。或定向干细胞。造血组织中的造血干细胞造血组织中的造血干细胞至今在形态上尚无法辨认，因为它至今在形态上尚无法辨认，因为它的结构和小淋巴细胞相似，只能从的结构和小淋巴细胞相似，只能从造血干细胞的功能上加以认识。造血干细胞的功能上加以认识。School of Public Health -University of South China4.如何辨认造血干细胞方法：在培养体系中加入一定量的细胞团18(二二)造血祖细胞造血祖细胞 造血干细胞在形态可辨认的幼造血干细胞在形态可辨认的幼稚细胞之前所经历的一个中间阶段细胞。稚细胞之前所经历的一个中间阶段细胞。特征：特征：丧失自我复制；丧失自我复制；丧失多向分化；丧失多向分化；定向分化；定向分化；有限的细胞增殖；有限的细胞增殖；细胞表面标志发生改变。细胞表面标志发生改变。School of Public Health -University of South China(二)造血祖细胞 造血干细胞在形态可辨认的幼稚19Hematopoietic Stem Cells:Regulation of Fate Hematopoietic Stem Cells:Regulation of Fate OptionsOptions红系红系粒系粒系巨核系巨核系淋巴系淋巴系 School of Public Health -University of South ChinaHematopoietic Stem Cells:Regu20正常血细胞分化造血干细胞造血干细胞多向祖细胞多向祖细胞淋巴系干细胞淋巴系干细胞BFU-EBFU-E、CFU-ECFU-ECFU-GMCFU-GMCFU-GCFU-GCFU-MCFU-M原幼红原幼红原幼粒原幼粒原幼单原幼单网红、网红、RBCRBC成熟粒细胞成熟粒细胞单核细胞单核细胞CFU-MegCFU-Meg原幼巨核原幼巨核成熟巨核成熟巨核血小板血小板原幼原幼B B淋巴细胞淋巴细胞前前B B细胞细胞前胸腺细胞前胸腺细胞B B细胞细胞原幼原幼T T淋巴细胞淋巴细胞T T细胞细胞造血干细胞造血干细胞造血祖细胞造血祖细胞原始幼稚细胞原始幼稚细胞成熟细胞成熟细胞 School of Public Health -University of South China正常血细胞分化造血干细胞多向祖细胞淋巴系干细胞BFU-E、C211 1、概念、概念 造血微环境造血微环境（Hematopoietic Hematopoietic inductive microenvironmentinductive microenvironment）是造血干是造血干细胞在造血组织内赖以增殖和分化的微小细胞在造血组织内赖以增殖和分化的微小区段，即造血干细胞在造血组织内增殖和区段，即造血干细胞在造血组织内增殖和分化的场所，也叫干细胞的窝。分化的场所，也叫干细胞的窝。四、造血微环境四、造血微环境（HIMHIM）School of Public Health -University of South China1、概念四、造血微环境（HIM）School of 222 2 2 2、组成、组成、组成、组成v造血基质（造血基质（stromastroma）细胞性基质：细胞性基质：是是HIMHIM结缔组织的主要组结缔组织的主要组分，是分，是HIMHIM在细胞水平调控造血的基础。包括：成在细胞水平调控造血的基础。包括：成纤维细胞、巨噬细胞、网状细胞、血窦内皮细胞纤维细胞、巨噬细胞、网状细胞、血窦内皮细胞等及其分泌的细胞因子等及其分泌的细胞因子 非细胞性基质：非细胞性基质：主要由糖蛋白、蛋白主要由糖蛋白、蛋白多糖和胶原组成；与细胞生长、分化、粘连、移多糖和胶原组成；与细胞生长、分化、粘连、移动和增殖有关。动和增殖有关。细胞因子：细胞因子：CSFCSF、CFCF、VECSFVECSF、SCGFSCGF、SDFSDF等。等。v各种化学成分：各种化学成分：Vit CVit C、激素等、激素等 School of Public Health -University of South China2、组成造血基质（stroma）School of 23v1 1、HIMHIM的发育是个体发育和种属进化中或造血的发育是个体发育和种属进化中或造血组织损伤后重建时造血干细胞种植的前提；组织损伤后重建时造血干细胞种植的前提；v2 2、HIMHIM的诱导是影响造血干细胞向不同方向分的诱导是影响造血干细胞向不同方向分化的条件；化的条件；v3 3、体外复制不同的、体外复制不同的HIMHIM条件，可获得不同系列条件，可获得不同系列的造血祖细胞集落；的造血祖细胞集落；v4 4、造血系统损伤和恢复过程中都伴有、造血系统损伤和恢复过程中都伴有HIMHIM结构结构和功能的变迁。和功能的变迁。3 3 3 3、造血微环境的功能与特点、造血微环境的功能与特点、造血微环境的功能与特点、造血微环境的功能与特点 School of Public Health -University of South China1、HIM的发育是个体发育和种属进化中或造血组织损伤后重建时244 4 4 4、造血微环境的调节、造血微环境的调节、造血微环境的调节、造血微环境的调节v血细胞生成的早期阶段：血细胞生成的早期阶段：即造血干细胞阶段，即造血干细胞阶段，造血微环境主要在细胞水平给以调节。造血微环境主要在细胞水平给以调节。v中间阶段：中间阶段：即造血祖细胞和稍后阶段，主要即造血祖细胞和稍后阶段，主要在分子水平进行造血微环境调节。在分子水平进行造血微环境调节。v晚期阶段：晚期阶段：即成熟血细胞贮存、释放阶段，即成熟血细胞贮存、释放阶段，造血微环境主要在组织水平参与调控。造血微环境主要在组织水平参与调控。School of Public Health -University of South China4、造血微环境的调节血细胞生成的早期阶段：即造血干细胞阶段，254 4 4 4、造血微环境的调节、造血微环境的调节、造血微环境的调节、造血微环境的调节1 1）造血基质细胞的调控）造血基质细胞的调控v造血基质细胞是造血微环境结缔组织成分的主要造血基质细胞是造血微环境结缔组织成分的主要组分，是造血微环境在组分，是造血微环境在细胞水平细胞水平调控造血的基础。调控造血的基础。v造血基质细胞种类繁多、功能复杂。它们既可通造血基质细胞种类繁多、功能复杂。它们既可通过细胞与细胞间过细胞与细胞间近距离近距离进行进行诱导诱导影响；又能通过影响；又能通过分泌释放体液因子分泌释放体液因子作用于造血干祖细胞的增殖及作用于造血干祖细胞的增殖及分化。分化。School of Public Health -University of South China4、造血微环境的调节1）造血基质细胞的调控 Schoo264 4 4 4、造血微环境的调节、造血微环境的调节、造血微环境的调节、造血微环境的调节2 2）细胞外基质）细胞外基质(extracellular matrix(extracellular matrix，ECM)ECM)的作的作用用 v细胞外基质主要由糖蛋白、蛋白多糖和胶原组成。细胞外基质主要由糖蛋白、蛋白多糖和胶原组成。它们积极参与造血细胞它们积极参与造血细胞生长、分化、粘附、移动生长、分化、粘附、移动以及增殖以及增殖的调控过程。甚至有人提出细胞外基质的调控过程。甚至有人提出细胞外基质是造血微环境的核心。是造血微环境的核心。3 3）细胞因子：）细胞因子：近距离调节造血细胞的生理活动。近距离调节造血细胞的生理活动。4 4）转录因子：）转录因子：不同细胞系的分化需要不同转录因子不同细胞系的分化需要不同转录因子的激活、失活、表达上调与下调。的激活、失活、表达上调与下调。p173p173 School of Public Health -University of South China4、造血微环境的调节2）细胞外基质(extracellula27造血器官中干细胞数量比较造血器官中干细胞数量比较造血器官中干细胞数量比较造血器官中干细胞数量比较造血组织 胚胎（4-5个月）成体_ 红骨髓 7.8 105 4.4 107 肝 脏 6.0 106 25脾 脏 6.0 105 1.0 106 _ School of Public Health -University of South China造血器官中干细胞数量比较造血组织 胚胎（4-28五、血细胞的更新系统五、血细胞的更新系统五、血细胞的更新系统五、血细胞的更新系统v粒系细胞：粒系细胞：祖细胞祖细胞原粒原粒早幼粒早幼粒中幼粒中幼粒晚幼粒晚幼粒 杆杆状核状核多叶核多叶核成熟成熟v红系细胞：红系细胞：祖细胞祖细胞原红原红早幼红早幼红中幼红中幼红晚幼红晚幼红网网织红织红成熟成熟v巨核系：巨核系：祖细胞祖细胞原巨核原巨核幼巨核幼巨核颗粒型（成熟型）颗粒型（成熟型）血小板血小板 School of Public Health -University of South China五、血细胞的更新系统粒系细胞：School of P29血细胞生成动力学血细胞生成动力学根据各类细胞的功能特征、将血细胞生成的动力根据各类细胞的功能特征、将血细胞生成的动力学过程归纳成：学过程归纳成：1 1、干细胞池：干细胞池：未分化的前体细胞；（未分化的前体细胞；（在骨髓在骨髓）2 2、分裂增殖池：分裂增殖池：中幼粒、中幼红、幼巨核以前的发中幼粒、中幼红、幼巨核以前的发育阶段。育阶段。(可细分为造血干细胞分裂池、造血祖细可细分为造血干细胞分裂池、造血祖细胞分裂池和骨髓分裂细胞池）；（胞分裂池和骨髓分裂细胞池）；（放大器作用放大器作用）3 3、成熟贮存池：成熟贮存池：分裂增殖池其后发育阶段细胞亚群分裂增殖池其后发育阶段细胞亚群不再分裂增殖，只能不断成熟释入血循环；不再分裂增殖，只能不断成熟释入血循环；4 4、功能池：功能池：各类具有特异功能的终末成熟细胞。各类具有特异功能的终末成熟细胞。干细胞池干细胞池增殖池增殖池成熟贮存池成熟贮存池功能池功能池 School of Public Health -University of South China血细胞生成动力学干细胞池增殖池成熟贮存池功能池 Sch30原、早、中幼粒原、早、中幼粒晚幼粒晚幼粒杆状杆状分叶分叶干细胞池干细胞池4 46d6d增殖池增殖池3.53.55.5d,5.5d,成熟池成熟池0.4d,0.4d,功能池功能池中性粒细胞更新系统示意图中性粒细胞更新系统示意图 School of Public Health -University of South China原、早、中幼粒晚幼粒干细胞池46d3.55.5d,0.431干细胞池干细胞池增殖池增殖池成熟贮存池成熟贮存池功能池功能池中性粒中性粒C C骨髓骨髓保持干细胞数量恒保持干细胞数量恒定定保证血液中足够保证血液中足够的细胞量的细胞量骨髓骨髓继续分裂继续分裂骨髓骨髓血液血液杆状核杆状核分叶核分叶核外周血外周血根据需要而根据需要而变化变化红细胞红细胞骨髓骨髓输送后代细胞输送后代细胞骨髓骨髓将细胞培养成网将细胞培养成网织红织红无无外周血外周血成熟为红细成熟为红细胞胞血小板血小板骨髓骨髓多能干转化为巨核细多能干转化为巨核细胞胞骨髓骨髓巨核细胞分化产巨核细胞分化产生血小板生血小板无无外周血外周血形成终末血形成终末血小板小板淋巴淋巴C C胸腺、淋巴结、脾胸腺、淋巴结、脾等等增殖分化为小淋巴细增殖分化为小淋巴细胞胞同左同左发挥免疫监视和发挥免疫监视和防御防御无无同左同左发挥免疫功发挥免疫功能能 School of Public Health -University of South China干细胞池增殖池成熟贮存池功能池中性粒C骨髓骨髓骨髓血液外周32淋巴细胞的更新淋巴细胞的更新淋巴细胞的更新淋巴细胞的更新淋巴细胞：淋巴细胞：分分T T细胞与细胞与B B细胞两个亚群细胞两个亚群干、祖细胞池干、祖细胞池再循环池再循环池转化池转化池胸腺依胸腺依赖区赖区胸腺依胸腺依赖区赖区毛细毛细血管血管静脉静脉胸导管胸导管淋巴管淋巴管T T细胞细胞B B细胞细胞免疫淋巴细胞免疫淋巴细胞浆细胞浆细胞T T细胞细胞B B细胞细胞细胞免疫细胞免疫体液免疫体液免疫胸腺、脾和淋巴结胸腺、脾和淋巴结骨髓骨髓HSCHSC School of Public Health -University of South China淋巴细胞的更新淋巴细胞：分T细胞与B细胞两个亚群干、祖细胞池33第二节第二节第二节第二节 造血系统的电离辐射损伤造血系统的电离辐射损伤造血系统的电离辐射损伤造血系统的电离辐射损伤 第二节 造血系统的电离辐射损伤 34 造血器官的病理变化特点：造血器官的病理变化特点：照射后出现机能、代谢、照射后出现机能、代谢、形态变化，形态上出现三项基本变化：形态变化，形态上出现三项基本变化：v 细胞和组织的退行性变细胞和组织的退行性变 ，包括，包括变性和坏死变性和坏死。表现细胞。表现细胞核固缩、核碎裂、核溶解、核及胞浆空泡样变以及组织结核固缩、核碎裂、核溶解、核及胞浆空泡样变以及组织结构的坏死。构的坏死。射线的直接作用射线的直接作用 神经体液的调节障碍神经体液的调节障碍 一一.造血器官的辐射损伤造血器官的辐射损伤 School of Public Health -University of South China 一.造血器官的辐射损伤 School of Publ35 v循环障碍循环障碍 血管反应和损伤，包括血管及血窦血管反应和损伤，包括血管及血窦充血、出血、组织水肿等。充血、出血、组织水肿等。v代偿适应性反应代偿适应性反应 包括包括炎症性反应炎症性反应(以细胞炎症以细胞炎症为特征为特征)、吞噬清除反应异常吞噬清除反应异常造血器官的病理变化特点造血器官的病理变化特点 School of Public Health -University of South China 造血器官的病理变化特点 School of Publ36（一）急性全身外照射对（一）急性全身外照射对（一）急性全身外照射对（一）急性全身外照射对 造血系统的损伤造血系统的损伤造血系统的损伤造血系统的损伤 分型分型 受照剂量受照剂量 病理变化及临床特点病理变化及临床特点v骨髓型骨髓型 1-8 Gy 1-8 Gy 以造血系统以造血系统为主，病情为主，病情 （10 Gy10 Gy以下）以下）分轻、中、重、分轻、中、重、极重度极重度v胃肠型胃肠型 8-45Gy 8-45Gy 主要表现为胃肠主要表现为胃肠道症状，大道症状，大 量呕吐，反复腹泻，致使量呕吐，反复腹泻，致使 大量体液丧失大量体液丧失电解质紊乱电解质紊乱 休克休克 病理变病理变化：化：肠粘膜水肿肠粘膜水肿坏死坏死 肠壁肠壁变薄变薄细胞浸润细胞浸润坏死脱落坏死脱落 School of Public Health -University of South China（一）急性全身外照射对 造血系统的损伤 37心血管型心血管型 45-50 Gy 45-50 Gy 表现为表现为“心原心原性休克性休克”；“心血管性死亡心血管性死亡”临床出现临床出现 定向障碍，精神不安皮肤苍定向障碍，精神不安皮肤苍 白，气喘白，气喘 病理变化：病理变化：心外膜心外膜点状出血心肌严重点状出血心肌严重 水肿、变性、细胞浸润。水肿、变性、细胞浸润。分型分型 受照剂量受照剂量 病理变化及临床特点病理变化及临床特点 School of Public Health -University of South China心血管型 45-50 Gy 38脑型脑型 50Gy 50Gy 脑型放射病多为实脑型放射病多为实验动物资料。验动物资料。其主要其主要表现中枢神表现中枢神 经系统症状，经系统症状，有肌张有肌张力增强，四肢抽，角弓反力增强，四肢抽，角弓反 张，肌张，肌肉震，共济失调，全身广肉震，共济失调，全身广 泛性出泛性出血，组织水肿血，组织水肿短期死亡。短期死亡。病理变化：病理变化：小脑颗粒细胞小脑颗粒细胞 层大量层大量细胞核、神经细胞变性、细胞核、神经细胞变性、坏死，坏死，胶质细胞增多及广泛性胶质细胞增多及广泛性 出血、出血、水肿水肿很快引起死亡。很快引起死亡。分型分型 受照剂量受照剂量 病理变化及临床特点病理变化及临床特点 School of Public Health -University of South China脑型 50Gy 39电离辐射对血液系统的损伤效应倍受重视。电离辐射对血液系统的损伤效应倍受重视。原因：原因：1 1、造血组织是辐射、造血组织是辐射高度敏感高度敏感组织。受照后，血液系统很快组织。受照后，血液系统很快就有十分明显的形态、功能及数量、特性的变化。就有十分明显的形态、功能及数量、特性的变化。2 2、临床、临床分类诊断分类诊断有赖于血液系统变化有赖于血液系统变化 3 3、临床、临床病程和预后病程和预后在时相和程度上与血液变化密切相关在时相和程度上与血液变化密切相关 4 4、临床、临床治疗治疗的关键措施之一是减轻造血系统损伤和促进造的关键措施之一是减轻造血系统损伤和促进造血重建血重建 5 5、辐射、辐射远后效应远后效应之一即表现为血液系统异常贫血、白血之一即表现为血液系统异常贫血、白血病等的发生。病等的发生。School of Public Health -University of South China电离辐射对血液系统的损伤效应倍受重视。School 40血液系统辐射损伤特点血液系统辐射损伤特点血液系统辐射损伤特点血液系统辐射损伤特点1 1、受照后损伤早而重，恢复慢。受照后损伤早而重，恢复慢。其辐射损伤的其辐射损伤的修复能力相对较弱修复能力相对较弱，其剂量存活曲，其剂量存活曲线的肩宽较窄。因此，造血系统辐射损伤后需数线的肩宽较窄。因此，造血系统辐射损伤后需数周甚至数月方能恢复周甚至数月方能恢复,而造血组织承担机体适应防而造血组织承担机体适应防御及维持正常生命活动的重要功能，因此，一旦御及维持正常生命活动的重要功能，因此，一旦受照功能低下或数量减少，后果严重。受照功能低下或数量减少，后果严重。School of Public Health -University of South China血液系统辐射损伤特点1、受照后损伤早而重，恢复慢。S41血液系统辐射损伤特点血液系统辐射损伤特点血液系统辐射损伤特点血液系统辐射损伤特点2 2、造血干、祖细胞损伤使造血细胞、造血干、祖细胞损伤使造血细胞 增殖能力丧失或抑制增殖能力丧失或抑制 造血干细胞和造血祖细胞是机体赖以造血干细胞和造血祖细胞是机体赖以生成血细胞、维持稳态造血、保障生命生成血细胞、维持稳态造血、保障生命活动正常进行的关键细胞，而其具有较活动正常进行的关键细胞，而其具有较高的辐射敏感性。高的辐射敏感性。School of Public Health -University of South China血液系统辐射损伤特点2、造血干、祖细胞损伤使造血细胞 42血液系统辐射损伤特点血液系统辐射损伤特点血液系统辐射损伤特点血液系统辐射损伤特点3 3、损伤程度与照射剂量关系密切、损伤程度与照射剂量关系密切 根据损伤轻重可以大致估计受照剂根据损伤轻重可以大致估计受照剂量，根据病人血液系统的变化可作大致量，根据病人血液系统的变化可作大致的分类诊断、医治计划等。的分类诊断、医治计划等。School of Public Health -University of South China血液系统辐射损伤特点3、损伤程度与照射剂量关系密切 S43血液系统辐射损伤特点血液系统辐射损伤特点血液系统辐射损伤特点血液系统辐射损伤特点4 4、损伤有时相性，因此可作为临床病程、损伤有时相性，因此可作为临床病程病情和预后判断指标病情和预后判断指标 外周血象尤其是白细胞数的变化有明外周血象尤其是白细胞数的变化有明显的时相性，且与临床分期的时间一致，显的时相性，且与临床分期的时间一致，其变化程度与病情轻重相平行。其变化程度与病情轻重相平行。School of Public Health -University of South China血液系统辐射损伤特点4、损伤有时相性，因此可作为临床病程病情445 5、可诱发感染、贫血、出血等并发症、可诱发感染、贫血、出血等并发症 损伤后造血功能低下甚至衰竭，血损伤后造血功能低下甚至衰竭，血细胞减少，诱发上述症状，这些症状相细胞减少，诱发上述症状，这些症状相互影响彼此加重，从而形成恶性循环。互影响彼此加重，从而形成恶性循环。血液系统辐射损伤特点血液系统辐射损伤特点血液系统辐射损伤特点血液系统辐射损伤特点 School of Public Health -University of South China5、可诱发感染、贫血、出血等并发症血液系统辐射损伤特点 45假愈期假愈期急性放射病临床分期急性放射病临床分期急性放射病临床分期急性放射病临床分期v初期：初期：照后数日，骨髓中有核细胞总数照后数日，骨髓中有核细胞总数减少，红系细胞比例下降。减少，红系细胞比例下降。初期初期极期极期恢复期恢复期 School of Public Health -University of South China假愈期急性放射病临床分期初期：初期极期恢复期 Scho46急性放射病临床分期急性放射病临床分期假愈期：假愈期：照后照后12周内，骨髓造血细胞有丝分裂指数周内，骨髓造血细胞有丝分裂指数稍见回升，红粒系细胞数亦略有增加，稍见回升，红粒系细胞数亦略有增加，骨髓辐射骨髓辐射损伤进入暂时回升阶段损伤进入暂时回升阶段。残存的造血干细胞增殖。残存的造血干细胞增殖分化成熟约需分化成熟约需10 d，故而暂时回升阶段常始于照，故而暂时回升阶段常始于照后后11d后或更晚。后或更晚。回升只是一过性的、暂时的回升只是一过性的、暂时的。School of Public Health -University of South China急性放射病临床分期假愈期：School of Pub47v极期：极期：暂时回升阶段后暂时回升阶段后骨髓辐射损伤进入严骨髓辐射损伤进入严重抑制阶段重抑制阶段。红系和粒系幼稚细胞数剧减或基。红系和粒系幼稚细胞数剧减或基本消失，粒系较成熟细胞数也明显减少。浆细本消失，粒系较成熟细胞数也明显减少。浆细胞、破骨细胞等可大量出现，荷脂细胞堆积，胞、破骨细胞等可大量出现，荷脂细胞堆积，加上骨髓腔内的渗出和出血，骨髓失去正常红加上骨髓腔内的渗出和出血，骨髓失去正常红色粥状外观，或呈灰黄色、或稠度降低。色粥状外观，或呈灰黄色、或稠度降低。急性放射病临床分期急性放射病临床分期 School of Public Health -University of South China极期：急性放射病临床分期 School of Publ48v恢复期：恢复期：能顺利渡过严重抑制阶段的病人可进入恢能顺利渡过严重抑制阶段的病人可进入恢复阶段。复阶段。骨髓中可出现再生细胞，红系、粒系、巨核骨髓中可出现再生细胞，红系、粒系、巨核系相继回复系相继回复。淋巴系细胞辐射损伤后的恢复起始不晚，。淋巴系细胞辐射损伤后的恢复起始不晚，但其基本恢复常拖延数月甚至更久。但其基本恢复常拖延数月甚至更久。残余损伤：残余损伤：潜隐性的，即一般状况下末见造潜隐性的，即一般状况下末见造血异常，而当机体急需血细胞生成时表现为增殖能力血异常，而当机体急需血细胞生成时表现为增殖能力降低，血细胞生成数减少。降低，血细胞生成数减少。急性放射病临床分期急性放射病临床分期 School of Public Health -University of South China恢复期：急性放射病临床分期 School of Pub491 1 1 1、骨髓的变化、骨髓的变化、骨髓的变化、骨髓的变化初期阶段初期阶段时间时间2 272 hr72 hr变化变化有核细胞总数有核细胞总数,有丝分裂指数有丝分裂指数骨髓中各系造血骨髓中各系造血C C的辐射敏感性顺序：淋的辐射敏感性顺序：淋巴巴CC红系红系C(C(原红、早幼）原红、早幼）粒系（原粒、粒系（原粒、早幼粒、中幼粒）早幼粒、中幼粒）单核单核CC巨核巨核C C极极 期期4d4d15d15d造血细胞基本消失，只有巨噬造血细胞基本消失，只有巨噬C C和网和网状状C C，造血功能接近停止，造血功能接近停止恢复期恢复期16d16d20d20d造血干造血干C C分裂增殖逐渐恢复。经分裂增殖逐渐恢复。经141421d21d后骨髓组织可充满髓腔，是外周血回升后骨髓组织可充满髓腔，是外周血回升的前提的前提 School of Public Health -University of South China1、骨髓的变化初期阶段时间272 hr变化有核细胞总数,502 2 2 2、淋巴结、脾及胸腺的变化、淋巴结、脾及胸腺的变化、淋巴结、脾及胸腺的变化、淋巴结、脾及胸腺的变化初期阶段初期阶段淋巴结淋巴结14d内，小、幼淋巴细胞内，小、幼淋巴细胞核肿大、固缩、碎裂，巨核肿大、固缩、碎裂，巨噬细胞吞噬碎片；小出血噬细胞吞噬碎片；小出血灶；淋巴小结消失灶；淋巴小结消失极期极期高度萎缩，高度萎缩，出血水肿出血水肿，小结可见，小结可见再生细胞再生细胞恢复期恢复期形成小生发中形成小生发中心，循环障碍心，循环障碍消失消失脾脾同上同上胸腺胸腺同上，同上，但碎片清除较慢但碎片清除较慢同上同上少见细胞再生少见细胞再生恢复晚、慢恢复晚、慢 School of Public Health -University of South China2、淋巴结、脾及胸腺的变化初期阶段淋巴结14d内，小、幼淋巴51二）急性放射病的病理变化二）急性放射病的病理变化二）急性放射病的病理变化二）急性放射病的病理变化1 1、造血系统、造血系统初期初期阶段病理变化阶段病理变化增殖期细胞分裂停止（增殖期细胞分裂停止（G G2 2阻滞）阻滞）放射敏感细胞很快发生变性，继而有些恢复分裂，后出现放射敏感细胞很快发生变性，继而有些恢复分裂，后出现与分裂有关的凋亡与畸变与分裂有关的凋亡与畸变血管充血，血窦破坏血管充血，血窦破坏细胞碎片被吞噬与清除细胞碎片被吞噬与清除较分化、存活的造血细胞继续存活障碍较分化、存活的造血细胞继续存活障碍循环血细胞数下降循环血细胞数下降严重增殖损伤后，可出现活跃再生、血细胞恢复严重增殖损伤后，可出现活跃再生、血细胞恢复 School of Public Health -University of South China二）急性放射病的病理变化1、造血系统初期阶段病理变化 52THANK YOUSUCCESS2024/7/353可编辑THANK YOUSUCCESS2023/8/1252 2、造血系统、造血系统极期极期病理变化病理变化造血机能降到最低，外周血细胞数最低造血机能降到最低，外周血细胞数最低代偿适应机能接近消失代偿适应机能接近消失病人全身衰竭、出血、感染病人全身衰竭、出血、感染3 3、造血系统、造血系统恢复期恢复期病理变化病理变化中、重度于照后中、重度于照后35356363天天恢复造血机能恢复造血机能防御机能恢复慢防御机能恢复慢二）急性放射病的病理变化二）急性放射病的病理变化二）急性放射病的病理变化二）急性放射病的病理变化 School of Public Health -University of South China2、造血系统极期病理变化二）急性放射病的病理变化 Sc54二、造血细胞的辐射损伤二、造血细胞的辐射损伤二、造血细胞的辐射损伤二、造血细胞的辐射损伤v脾结节形成单位或脾集落形成单位（脾结节形成单位或脾集落形成单位（colony colony forming unit-spleen,CFU-Sforming unit-spleen,CFU-S）：）：给给致死剂量致死剂量射线照射小鼠尾静脉内射线照射小鼠尾静脉内注入一定数量的正常同系小鼠的骨髓细胞后，注入一定数量的正常同系小鼠的骨髓细胞后，受体小鼠脾表面出现肉眼可见的圆形结节，即受体小鼠脾表面出现肉眼可见的圆形结节，即脾结节，脾结节，每一个脾结节称为一个每一个脾结节称为一个CFU-SCFU-S，每一，每一个脾结节来源于单个细胞。个脾结节来源于单个细胞。School of Public Health -University of South China二、造血细胞的辐射损伤脾结节形成单位或脾集落形成单位（col55v剂量存活曲线一般呈剂量存活曲线一般呈S S形，形，v体内、外放射敏感性相近，体内、外放射敏感性相近，D D0 0介于介于0.60.61.3Gy1.3Gy，平均平均0.9Gy0.9Gy；v骨髓骨髓CFU-SCFU-S的的n n值介于值介于1 12.52.5，脾接近，脾接近1 1；vD D0 0值和值和n n值随射线能量的增加而降低，中子偶有值随射线能量的增加而降低，中子偶有例外；例外；v不同发育阶段及不同细胞周期敏感性不同。不同发育阶段及不同细胞周期敏感性不同。CFU-SCFU-S在在M M和和G2G2期放射性较高，期放射性较高，S S较低较低1 1、造血干细胞的辐射敏感性、造血干细胞的辐射敏感性（一）造血干细胞（一）造血干细胞造血细胞平均造血细胞平均致死剂量致死剂量 School of Public Health -University of South China剂量存活曲线一般呈S形，1、造血干细胞的辐射敏感性（一）造血56 School of Public Health -University of South China School of Public Health 57不同比例中子不同比例中子r r线混线混合照射小鼠骨髓合照射小鼠骨髓CFU-S CFU-S 存活率与剂量的关系存活率与剂量的关系 School of Public Health -University of South China不同比例中子r线混合照射小鼠骨髓CFU-S 存活率与剂量的58BDF1BDF1小鼠在低剂量率小鼠在低剂量率r r射射线连续照射下股骨线连续照射下股骨CFU-SCFU-S的剂量存活曲线的剂量存活曲线 School of Public Health -University of South ChinaBDF1小鼠在低剂量率r射线连续照射下股骨CFU-S的剂量592 2、造血干细胞的辐射损伤与修复、造血干细胞的辐射损伤与修复v损伤损伤v1 1）即刻效应：即刻效应：照射后造血干细胞因坏死和凋亡而照射后造血干细胞因坏死和凋亡而数量迅速死亡数量迅速死亡v2 2）辐射后效应：辐射后效应：大剂量大剂量IRIR后，干细胞损伤或死亡后，干细胞损伤或死亡致数量减少，残存者增殖分裂能力的抑制使射线致数量减少，残存者增殖分裂能力的抑制使射线作用停止后，其数量进一步减少；作用停止后，其数量进一步减少；辐射后效应与辐射后效应与剂量有关，但比例关系不明确。剂量有关，但比例关系不明确。School of Public Health -University of South China2、造血干细胞的辐射损伤与修复损伤 School of60v1 1、照后干细胞池中有两部分造血干细胞，一、照后干细胞池中有两部分造血干细胞，一部分遭部分遭致死性致死性损伤，分裂过程中死亡；一部分损伤，分裂过程中死亡；一部分仍具增殖潜能，是损失后恢复的基础。仍具增殖潜能，是损失后恢复的基础。v2 2、干细胞的增殖和分化互相制约处于相对稳、干细胞的增殖和分化互相制约处于相对稳定状态，维持干细胞池的大小的定状态，维持干细胞池的大小的动态平衡动态平衡v3 3、大剂量，自我更新、大剂量，自我更新 分化，干分化，干CC；小小剂量，分化剂量，分化 增殖，干增殖，干C C数恢复数恢复 修复2 2、造血干细胞的辐射损伤与修复、造血干细胞的辐射损伤与修复 School of Public Health -University of South China1、照后干细胞池中有两部分造血干细胞，一部分遭致死性损伤，分61 不均一的细胞群体，有系列、年龄结构的不同。vCFU-GMCFU-GM体外培养可见致密型、松散型及混合型体外培养可见致密型、松散型及混合型三类形态不同的细胞集落三类形态不同的细胞集落v红系随时间和形态的不同，亦有三型红系随时间和形态的不同，亦有三型CFU-ECFU-E、preBFU-EpreBFU-E、BFU-EBFU-Ev巨核系的集落亦有细胞数量和核部比等的差别巨核系的集落亦有细胞数量和核部比等的差别1 1、组成、组成（二）造血祖细胞（二）造血祖细胞 School of Public Health -University of South China 不均一的细胞群体，有系列、年龄结构的不同。162 2 2 2 2、辐射敏感性、辐射敏感性、辐射敏感性、辐射敏感性vCFU-GMCFU-GM剂量存活曲线形状与剂量存活曲线形状与CFU-SCFU-S的颇相似，其的颇相似，其影响因素也相似；辐射敏感性略低于影响因素也相似；辐射敏感性略低于CFU-SCFU-S；不；不同的亚群之间辐射敏感性有异同的亚群之间辐射敏感性有异v红系祖细胞有早、晚之分，红系祖细胞有早、晚之分，BFU-EBFU-E与与CFU-GMCFU-GM所处所处分化阶段接近分化阶段接近vCFU-MKCFU-MK辐射敏感性略低辐射敏感性略低（二）造血祖细胞（二）造血祖细胞 School of Public Health -University of South China 2、辐射敏感性CFU-GM剂量存活曲线形状与CFU-S的颇633 3 3 3、祖细胞的辐射损伤和恢复、祖细胞的辐射损伤和恢复、祖细胞的辐射损伤和恢复、祖细胞的辐射损伤和恢复 CFU-GM集落的变化趋势特点：v1 1）照后即刻三类集落数均明显减少，但程度不）照后即刻三类集落数均明显减少，但程度不同。致密型同。致密型 混合型混合型 松散型松散型v2 2）开始恢复时间不同。松散型（）开始恢复时间不同。松散型（2d2d）致密型致密型（3d3d）混合型混合型 (7d(7d）v3 3）恢复速率不同。致密型（）恢复速率不同。致密型（15d15d）松散型慢的多）松散型慢的多 其他二系报道较少，但规律与CFU-GM 相似，经历了减少回升恢复的过程（二）造血祖细胞（二）造血祖细胞 School of Public Health -University of South China3、祖细胞的辐射损伤和恢复 CFU-GM集落的变化趋势特64 School of Public Health -University of South China School of Public Health 65（三）外周血细胞的放射损伤（三）外周血细胞的放射损伤1 1、白细胞的变化、白细胞的变化v1 1）延缓期：延缓期：粒细胞数早期升高至明显减少，粒细胞数早期升高至明显减少，7 79d9dv2 2）首次下降期：首次下降期：延缓期后，粒细胞继续下降，至延缓期后，粒细胞继续下降，至9d9d左右达最低值左右达最低值v3 3）暂时回升期：暂时回升期：10d10d左右开始，最高值左右开始，最高值15d15dv4 4）第二次下降期：第二次下降期：v5 5）恢复期恢复期 School of Public Health -University of South China（三）外周血细胞的放射损伤1、白细胞的变化 Schoo66暂时回升期暂时回升期首次下降期首次下降期中性粒细胞（为正常的）中性粒细胞（为正常的）照射照射延缓期延缓期第二次下第二次下降期降期恢复期恢复期急性放射病时中性急性放射病时中性粒细胞数变化时相粒细胞数变化时相 School of Public Health -University of South China暂时回升期首次下降期中性粒细胞（为正常的）照射延缓期第二次672 2、红细胞的变化、红细胞的变化v照射后，红细胞数量减少一直很轻。早期可有照射后，红细胞数量减少一直很轻。早期可有一时增多；一时增多；4040天左右才出现贫血天左右才出现贫血v贫血原因：贫血原因：干细胞和增殖池细胞来源一时断绝；干细胞和增殖池细胞来源一时断绝；血管破坏出血血管破坏出血；红细胞损伤及衰老；红细胞损伤及衰老（三）外周血细胞的放射损伤（三）外周血细胞的放射损伤 School of Public Health -University of South China2、红细胞的变化（三）外周血细胞的放射损伤 Schoo68 School of Public Health -University of South China School of Public Health 693、血小板数的变化 变化同中性粒细胞相似（三）外周血细胞的放射损伤（三）外周血细胞的放射损伤血小板，103/mm3急性放射病时血小板数变化 School of Public Health -University of South China3、血小板数的变化（三）外周血细胞的放射损伤血小板，10370三、造血因子及其受体的照后变化三、造血因子及其受体的照后变化三、造血因子及其受体的照后变化三、造血因子及其受体的照后变化 照射后血清中CSF增高，与外周血白细胞数的变化成相反趋势v 原因v产生产生CSFCSF的造血基质细胞敏感性低的造血基质细胞敏感性低v损失后，内毒素等诱导损失后，内毒素等诱导CSFCSF类因子产生类因子产生v造血功能受抑，血细胞生成过程消耗造血功能受抑，血细胞生成过程消耗CSFCSF减少减少 School of Public Health -University of South China三、造血因子及其受体的照后变化 照射后血清中71v造血系统对射线作用十分敏感。造血系统对射线作用十分敏感。照射后血细胞照射后血细胞生成各阶段的细胞数量和功能生成各阶段的细胞数量和功能以及调控网络的以及调控网络的各个环节都可发生明显异常，且与照射剂量相各个环节都可发生明显异常，且与照射剂量相关，因此是临床分类诊断的极好生物学指标关，因此是临床分类诊断的极好生物学指标v外周血白细胞数的变化外周血白细胞数的变化与放射病临床分期在时与放射病临床分期在时相上十分一致，因此常作为临床病程，病情和相上十分一致，因此常作为临床病程，病情和转归预后的判断依据之一转归预后的判断依据之一四、造血系统辐射损伤重要意义四、造血系统辐射损伤重要意义四、造血系统辐射损伤重要意义四、造血系统辐射损伤重要意义 School of Public Health -University of South China造血系统对射线作用十分敏感。照射后血细胞生成各阶段的细胞数量72四、造血系统辐射损伤重要意义四、造血系统辐射损伤重要意义四、造血系统辐射损伤重要意义四、造血系统辐射损伤重要意义v造血系统造血系统损伤的轻重和造血重建的好坏与损伤的轻重和造血重建的好坏与放射病的发展和结局关系密切放射病的发展和结局关系密切。因此，在。因此，在一定的照射剂量范围内，改善造血促进重一定的照射剂量范围内，改善造血促进重建是临床治疗的关键措施建是临床治疗的关键措施v造血系统辐射造血系统辐射损伤发生早而明显损伤发生早而明显，是临床，是临床发生感染和出血等致死性并发症的关键环发生感染和出血等致死性并发症的关键环节之一，应