04电离辐射的生物效应

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,电离辐射的生物效应,1,分 类,按效应范围分：,1、躯体效应somatic effects,2、遗传效应 genetic effects,按效应出现的时间分：,1、近期效应short-term effects：几天几个月，如急性 放损。,2、远期效应long-term effects：几年到几十年，如癌、白内障、辐射遗传效应等。,2,按效应发生规律的性质可分,：,1、随机性效应stochastic effects：,（理解要点）发病率与受照剂量有关，严重程度与剂量无关、无阈值、如癌症和遗传性疾病等。,2、确定性效应deterministic effects 以前叫非随机性效应，也有人译为肯定性效应。有阈值、不超过阈值不会发生、剂量越大，损害越严重 如急性放射病、皮肤放射损伤等。可制订防护标准。,3,机体对辐射反应是群体现象，辐射除可损伤直接受照的细胞外，还可通过受照细胞产生一些信号或分泌一些物质，引起未受照细胞产生同样的损伤效应，这种效应称为旁效应（bystander effect）或旁观者效应。,电离辐射旁效应可以是随机效应也可以是确定性效应。,电离辐射旁效应,近年发现,4,辐射靶细胞损伤,立即死亡或“间期死亡” ：细胞内蛋白质凝固；,增殖死亡（reproductive death）：照射后并不立即死亡，在停止有丝分裂之前保持正常显微结构，但经几次分裂后突然变性而死亡。受照射剂量愈大则可分裂次数愈少。,凋亡（apoptosis）是指为了维持内环境的稳定，由基因控制的细胞自主的有序的死亡。,死亡方式,5,横坐标. 剂量,纵坐标. 细胞存活率,10000,1000,100,37,10,1,掌握两个参数的意义,1、参数D,0,值的大小反映各类细胞的辐射敏感性，D,0,值越小表明细胞的辐射敏感性越大。,2、参数Dq值作为一种修复能力的尺度，Dq值越大提示细胞修复辐射损伤的能力越强。,6,电离辐射致突变效应,引起遗传物质的变化不仅能引起点突变，也能引起染色体的结构变化。,电离辐射引起的突变效应特点：,1、射线诱发突变的频率与辐射剂量成正比；,2、,没有剂量阈值，难以制定防护标准来防止它的 发生；,3、,效应可受或不受剂量率的影响；,4、,高LET辐射的效应大于低LET辐射。,7,电离辐射,致癌,效应,特点：,1，辐射既可以是致癌的始动因子，又可以是促进因子；既是致癌剂，又是致突变剂。,2，电离辐射有诱发几乎所有种系哺乳动物的所有组织肿瘤的能力，这是任何一种化学致癌物都不能比拟的。,8,电离辐射致癌的剂量-效应关系,在较低剂量阶段，肿瘤的诱发占优势，随着剂量的增加，杀死细胞的概率比肿瘤转化的概率大得多，所以大剂量时癌变细胞的灭活占优势，而顶峰时的剂量是两者持平的。（图）,9,10,图5,-,3 辐射引起的随机性性效应,阴影表示非受照人群的对照发病率；虚线部分表示向低剂量的外推，此处没有相应效应的可靠证据。,1,2,剂量（Gy）,出现频度,F,0,（%）,0,基线,11,电离辐射致癌的潜伏期,incubation period,潜伏期 是指受照后到肿瘤显现所经历的时间，它分为：,1, 真潜伏期：指从照射到细胞开始不受控制生长所需要的时间。,2, 临床潜伏期：指从受照到肿瘤被确诊的时间；,12,表3-1 辐射诱发人体恶性肿瘤的潜伏期（年）,肿瘤类型,最 低,平 均,全部表现期,白 血 病,24,10,2530,骨 肉 瘤,24,15,2530,甲状腺癌,510,20,40,乳 腺 癌,515,23,40,其他实体瘤,10,2030,40,13,影响电离辐射致癌的因素,1、敏感性因素：,人体不同组织对辐射致癌效应明显不同，敏感性最高的组织是甲状腺和骨髓而前列腺、 睾丸和子宫几乎不被辐射所诱发。,2、年龄因素：,年龄是影响自发癌的重要因素，10岁以下白血病危险系数最高；20岁左右的女性乳腺癌危险系数最高；肺癌随受照时年龄增加而增加。,14,3、性别因素：,乳腺癌、甲状腺癌女性高于男性，白血病男性略高于女性。其他类肿瘤在性别上差别不大。,4、其他因素：,辐射致癌还受遗传因素和环境因素的影响,如犹太人儿童的甲状腺癌发生率比其他少数民族,高；吸烟可使铀矿工肺癌的发生率增高。,15,电离辐射对染色体的损伤,16,电离辐射诱发染色体畸变,1、数目改变 “多倍体”和“非整倍体”。,2、结构上的改变断裂 。,畸变类型：见后页染色体图,17,应用：用染色体畸变率来估算人体接触辐射剂量大小的方法被称为,生物剂量估算法（生物剂量计）,。,18,1、胎内照射效应,胎内照射或宫内照射：胚胎发育过程中受到电离辐射照射，指精子和卵子结合后经过植入前期、器官形成期和胎儿期任何一段时间受到射线照射。,胎内照射效应分为：,致死性效应,畸形,发育障碍,电离辐射的几个特殊效应,19,（,1,）着床（植入）前期受照的致死性效应：,在受精卵植入子宫壁以前（小鼠为受精后,5,日，人为,9,日）受照，其特点是胚胎的死亡，检查不出死产的特定指征，像一次错后的月经。若着床前期受到照射，如果能存活下来，则胚胎可以正常发育，呈“全”或“无”反应。,（,2,）器官形成期受照的畸型效应,受精卵植入后（小鼠为受精后,5,13,日，人为,9,日,8,周），此期对射线感受性高，其特点是新生儿死亡和畸形，该期受照新生儿死亡率增加，严重的畸形可能不到足月分娩便夭折。,20,（,3,）胎儿期受照的发育障碍,胎儿期（小鼠为受精后14日、人为938周）。此期受照发生明显的结构畸形减少，主要是引起胎儿发育障碍，包括有继续分化作用的神经和泌尿生殖系统。表现为小头症和伴有智力低下的发生率增高，出现永久性发育延迟等确定效应。,21,22,概括起来,1，着床期（9天）：全和无,2，器官形成期（9天8周）：死亡、畸形,3，胎儿期（938周）：发育障碍、小头症、,智力下降（ICRP 60：下降,30IQ / Sv）,注意：由老鼠结果外推结果！,23,放射性不孕症：性腺受到电离辐射作用可引起暂时性不孕症和永久性不孕症。,放射性不孕症,24,生殖细胞受照的变化,1、精细胞的变化,雄性生殖细胞敏感性：精原细胞、初级和次级精母细胞、精细胞和精子（从高到低的顺序）。,与体细胞辐射效应相反，在同等剂量照射时，分次照射的损伤高于单次受照。这是因为精原细胞对射线敏感，小剂量受照即可以使精子发生减少，恢复时间延长，所以分次照射要比单次照射时恢复得慢。,25,2、卵细胞的变化,卵细胞辐射敏感性与雄性相反，以成熟卵细胞、次级卵泡、初级卵泡顺序递减。,不同种系动物诱发永久不孕的耐受剂量差别很大，如小鼠为1Gy，大鼠为8Gy，猿为20Gy，人为56Gy。,26,放射性不孕症的临床特征,所谓不孕系指夫妻同居年以上，又未采取避孕措施而未怀孕者。放射性不孕症必须有明确的放射线接触史和确切的个人受照剂量。放射性不孕症为确定性效应，存在着阈值,。,27,辐射所致的寿命缩短,电离辐射所致寿命缩短尚有争议，目前现状是：,1、美国早年调查医用X射线工作者，平均寿命比非放射性工作人员缩短5.2年，但随防护条件的改善，2组人群的期望寿命逐渐接近；,2、英国的统计资料却未见到寿命缩短现象。,3、日本原子弹爆炸幸存者死亡调查表明，其死亡率比一般日本居民高，主要是白血病和恶性肿瘤死亡增长率增加所致，未见其他引起早死的原因。,4、动物实验有寿命缩短，小鼠每照射1Gy寿命缩短5%,28,人们倾向于承认：,对辐射防护具有实际意义的低等到中等剂量的电离辐射所致寿命缩短主要是辐射致癌效应，由肿瘤引起超额死亡而使平均寿命缩短。,29,电离辐射的遗传效应,遗传效应在临床上表现为先天出生缺陷、死胎、流产、死产和新生儿死亡等。,动物实验不容置疑地证明了辐射的遗传效应。比如果蝇作为实验材料证实了辐射的遗传效应。但不能拿人实验，从果蝇实验结果外推到人的把握有多大？仍不清楚。,Iwasaki用3Gy,60,C,O,照射C,57,BL/6雄性小鼠，结果表明，辐射使得平均产仔量从7.1降为4.9，但性别比例没有统计学意义的改变。,30,性别比例！？,日本结果：男,中国结果：女,其它国家：没做或较乱没规律,31,第五节 小剂量低剂量率照射的 几种观点,争论焦点：低剂量有益；超过阈值有害；线性无阈有害三种观点。,OR,32,低水平指低剂量、低剂量率的照射，就人群照射而言，低剂量指0.2Gy以内的低LET辐射或0.05Gy的高LET辐射，而低剂量率则指0.05mGy/min以内的各种照射。,小剂量低剂量率照射,33,用植物种子、原生物种、哺乳动物等实验证实了电离辐射刺激现象的存在，可刺激生物生长、发育，还发现有增强动物和人体的免疫功能，降低肿瘤发生率等现象，被称为兴奋性效应,刺激效应和适应现象,34,目前的几种观点,35,低剂量有益,适应性反应的动物实验及流行病学研究结果，还提不出适应性现象和低剂量照射可使癌症降低的确切证据。因此，细胞适应性反应能给机体带来有益作用，并能胜过低剂量照射的有害作用尚为时过早。 虽然有不少流行病学调查资料及生物学实验支持小剂量电离辐射照射对人类有益的观点，但很难界定小剂量的水平，无法作为辐射防护的依据。,OK,36,用低剂量有益的某些现象作为忽视辐射防护的依据也是不能接受的。对低剂量照射刺激现象还应该继续进行深入的研究，在沒有足够证据证明低剂量对人类健康有益之前，应避免一切不必要的照射。,37,超过阈值有害,尽管无阈假设被ICRP采纳为辐射防护依据，但也受到质疑. 超过阈值有害者认为受到一定剂量（阈剂量），机体才会出现有实际意义的损害，低于这个剂量观察不到损害，或这种危害的机率小到可以忽视的程度。,38,支持有阈有害论点的实验研究和流行病学观察有下列一些事例：(1)果蝇实验在25cGy以下未观察到遗传损伤。(2)高天然本底辐射地区未记录到癌症发病率增高。(3)对从事有关电离辐射的职业工作人员健康影响研究中，低剂量/率组未见癌症发病率增高。(4)对放射性镭,表盘工人流行病学调查肿瘤发生率表现出实际阈值。,39,线性无阈有害,认为随机性效应也应当有剂量限值，现行的线性无阈模型在放射防护中评价辐射危害过于严格。 目前，线性无阈模型是辐射防护最优化和把辐射照射减至可合理达到的最低水平的理论基础，致癌效应的无阈性在是建立在细胞靶部位能量沉积的随机性理论上的。根据这种理论，即使剂量很低也不能排除少数细胞偶尔接受较大的能量沉积，继而发生突变和恶性转化的可能性，一部分转化细胞可以被机体防御机制所消除，但不可能完全奏效，因此不大可能存在真实地阈值。,40,ICRP和世界各国放射防护部门几乎一致将线性无阈假设作为辐射防护标准依据，低剂量照射引起的癌症增加甚少，但这并不是存在真实阈值的证据，在人们对低水平辐射的健康效应没有彻底弄明白之前，将辐射防护的理论与实践建立在无阈性假设的基础上将是较为安全的。,41,