放射生物学电子版.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流放射生物学电子版5第二章 电离辐射的分子生物学效应 第一节 辐射所致DNA损伤及其生物学意义 DNA是细胞繁殖遗传的重要基础，DNA分子中特定的核苷酸顺序蕴藏着大量的遣传信息，DNA通过转录将这些信息传给RNA,RNA通过密码的翻译规定了不同氨基酸的结构,指导蛋白质和酶的生物合成.在细胞中当射线致DNA损伤的同时,也在一定范围内伴随着DNA的修复, DNA合成抑制- 细胞分裂抑制 电离辐射DNA分子损伤-染色体异常-细胞功能障碍 DNA降解 -核裂解自溶-细胞死亡 一. DNA分子的损伤 所有哺乳类动物细胞的内部结构都有一定的共同特征，具有一

2、个有功能的核，有核膜与胞浆分开，辐射对膜和胞浆内的亚细胞成分虽有一定的损伤作用，但最敏感的成分是核本身和核仁。 .DNA分子具有双股螺旋结构,电离辐射作用以后,其结构受到破坏，若得不到即时修复，则必将引起遗传信息功能的错误表达。DNA分子的放射损伤与细胞功能障碍、突变、癌变、染色体畸变、细胞死亡均有密切关系。 (一) DNA分子损伤的形式 有三种: (1)DNA链断裂 (单链断裂和双链断裂) DNA链断裂形式 DNA双链中一条链断裂者称为单链断裂，(Single Strand Break,SSB), 两条链在同一处或相邻处断裂者称为双链断裂，(Double Strnd Break DSB)。在

3、许多细胞中单链断裂比双链断裂高10-20倍，射线比紫外线引起的链断裂高，中子比线产生的双链断裂多。效应顺序：中子射线紫外线 动物整体受到7.5Gy照射,对于敏感细胞DNA含量可减少80% DNA链断裂的主要特点:a. 单链断裂与双链断裂的比值;b. LET对链断裂的影响;c. 氧效应(充氧条件下)增加链断裂比值;d. DNA链断裂的部位, ATC;剂量40-80 Gy 照射断裂为;TGA;e. DNA链断裂与细胞辐射敏感性的关系. (2)氢键断裂和碱基损伤 DNA分子是由两条多核苷酸链, 按碱基互补配对原则, 由氢键连结而成的双股螺旋结构. 射线作用生成的OH*使DNA结构上的氢原子脱下，从而

4、使原来紧密结合的碱基呈现自由“裸露“状态，DNA结构从比较坚实变得比较“疏松“。 (3)分子交联(DNA-DNA交联与DNA-蛋白质交联) 是生物大分子与生物大分子发生互相连结，电离辐射作用后，产生DNA-DNA交联, DNA内部两条核苷酸链对角的鸟嘌呤发生交联。(二) DNA损伤的生物意义 射线作用DNA碱基损伤、脱落改变密码基因点突变细胞的突变细胞死亡第二节. DNA辐射损伤的修复 DNA修复是根据损伤的类型分为:一SSB修复、DSB修复、碱基损伤修复和DNA合成修复四种在机内存在着非常复杂的修复机制，使机体得以保持遗传特性和机体功能的相对稳定性。(1)光复合修复 主要为紫外线损伤的修复形

5、式 ,又称为光复合酶修复.(2)切除修复（excision repair） 通过识别切除修补再连结 切除修复(酶修复）特点：准确、无误有效的正确修复，其修复过程中不产生错误；对辐射、化学诱变剂、致癌剂等所致DNA损伤均具有广泛的修复能力。对哺乳动物细胞及细菌都具有修复能力。 重组修复(recombination repair) DNA复制重组再合成 是一种复制前修复。 SOS修复(SOS repair) 细胞处于危急状态下发生的一种修复，如DNA大面积损伤，诱导产生一种错误修复或突变修复，DNA修复功能与肿瘤、衰老、寿命有密切关系，故用国际遇难信号SOS命名。 （三） DNA修复机制的发现与细

6、胞辐射敏感性新概念 人们公认细胞DNA是辐射及化学诱变剂作用的靶，因此考虑DNA 的修复与辐射敏感性之间的关系。提出了细胞辐射敏感性取决于DNA修复能力的新概念，各种细胞表现出不同的辐射敏感性，主要原因是能正确的修复损伤DNA的能力,修复能力强的表现为敏感性低，相反，修复能力弱的表现为敏感性高。如：淋巴细胞即为辐射敏感细胞。 （四） DNA代谢改变 DNA是遗传的重要物质，受照射后引起DNA分子结构的破坏和代谢的改变。 1. DNA合成抑制 细胞DNA合成的速率常由放射性核素标记的前体掺入率来测定， 掺入率的增加反应新的DNA合成，应用最广的是3H-TdR，采用放射性核素示踪技术，使人们对射线

7、抑制DNA合成的特点和规律有了认识，目前多用于辐射效应的研究、药物的筛选，肿瘤细胞敏感性研究，免疫功能的测定等。 (1) 剂量-效应关系： 照射后3H-TdR掺入辐射敏感细胞DNA明显受抑制，其程度与所受剂量有依赖关系，随照射后时间延长，受大剂量和小剂量照射产生两种趋势，大剂量照射者掺入进一步减少，而受小量照射者可逐渐恢复。 (2) DNA合成抑制的机制： DNA合成的几个主要环节: 第1. 各种三磷酸腺苷在DNA合成的过程中，有些环节对射线是很敏感的，造成核苷酸合 成障碍 第2.射线对DNA合成的酶抑制, DNA模板损伤,引起错误的修复,影响正常复制. 第3.DNA聚合酶的损伤影响DNA的修

8、复 第4.射线对DNA复制过程的影响破坏了DNA复制的调控机制. 2. DNA分解代谢增强在DNA合成抑制的同时,分解代谢增强,表现为Dnase活性增高, 其原因是射线破坏了溶酶体和细胞核的膜结构,使Dnase酶释放并与DNA接触,导致DNA分解，降解产物从尿排出。主要有:脱氧核糖核苷、 :脱氧胞嘧啶核苷、 胸腺嘧啶核苷、:脱氧尿嘧啶核苷、氨基异丁酸，氨基异丁酸是胸腺嘧啶的代谢产物。显示细胞核放射敏感性的实验： .用氚水与氚标记的3H-TdR比较辐射效应，3H-TdR是DNA合成的特异前体物质，故可进入细胞核DNA中，而氚水则均匀分布于细胞内，即需要1000倍的氚水才能引起与3H-TdR产生同

9、等损伤。 二. DNA损伤与修复 DNA具有两种生物学功能, 1.在遗传中起传代作用, 2.决定生物体内蛋白质合成 核酸具有很高的辐射敏感性，DNA尤为突出,电离辐射作用后DNA的损伤被认为是细胞死亡的主要原因。第三节 电离辐射对蛋白质及能量代谢的影响 一. 蛋白质合成的改变 蛋白质与几乎所有的细胞功能有关，抗体、核蛋白、肌纤蛋白等负有重要生物学功能的蛋白质的合成，可被射线作用而抑制，表现为合成蛋白质的标记前体(14C-亮氨酸等)掺入率降低。血清及其组成的改变，是急性照射后蛋白质代谢动态平衡的综合性反应，主要表现为白蛋白减少、球蛋白增多、白蛋白与球蛋白比值降低。 二.氨基酸代谢产物的变化 1.

10、牛磺酸 牛磺酸是半胱氨酸的代谢产物，动物全身照射后初期，尿中牛磺酸排出量显著增加在一定剂量范围内与照射剂量呈正比关系。 2.肌酸 肌酸是甘氨 酸 在体内合成的一种产物，受大剂量照射，尿中肌酸排出量增多，由于肌酐的每日排出量比较稳定，常常用肌酸肌酐比值来表示肌酸排出量 。 3.尿素 尿素是蛋白质分解代谢的主要最终产物。放射病时机体血液中尿素的含量，尿中尿素的排出量明显增高。 三.能量代谢的障碍 一切生命活动都离不开能量，除部分能量以热的形式释放外，其余部分 存于ATP(三磷酸腺苷分子的高能磷酸键内,大部分ATP是通过氧化磷酸化生成的, 氧化磷酸化作用对射线很敏感 。 1.线粒体氧化磷酸化的抑制

11、射线对线粒体氧化磷酸化的抑制作用是辐射敏感组织的早期效应。抑制程度在一定范围内与剂量有依存关系，全身照射后线粒体氧化磷酸化的抑制明显受抑制，表现为无机磷利用明显减少和P/O(Phosphorus/Osygen 磷/氧)比值明显降低.。 2.核氧化磷酸化的抑制 细胞核的氧化磷酸化作用具有很重要的作用，胸腺淋巴细胞活动所需能量的50%是由核的氧化磷酸化作用所提供。核的氧化磷酸化的特点： 1.变化出现早，2.所需剂量小， 3.抑制严重。 3. 氧化磷酸化抑制的原因 (1)射线损伤核ATP合成, (2)较大剂量照射使合成ATP的前体受阻. 4.能量代谢障碍的后果 第一.辐射引起能量代谢障碍,导致敏感细

12、胞形态学的改变,乃至细胞死亡。 第二. 能量代谢障碍主要是氧化磷酸化的抑制。 四.其它 糖代谢，水，电介质代谢具有一定的改变。 第 四节 细胞膜的辐射效应 1. 结构改变 膜脂质 2. 功能变化 细胞是生物机体形态结构和生命活动的基本单位，生物膜是一种亚细胞单位，种类多，统称生物膜，细胞膜包括质膜，核膜，线粒体膜，高尔基体膜，溶酶体膜，内网质膜。 .一. 辐射对膜蛋白和膜脂质的影响 电离辐射对膜的作用，可分为直接作用和间接作用 ，细胞核和膜都是射线作用的靶，所有膜的化学成分主要是蛋白质（酶）和脂质（磷脂）组成。 1. 辐射对膜蛋白质的影响 细胞膜和细胞器膜的蛋白含量可高达50-60%，膜蛋白本

13、身就是酶类和受体。电离辐射可使膜蛋白质结构中的-S-S-键还原,-SH基氧化使肽键和氢键断裂,破坏蛋白质的结构,影响膜的正常功能. 膜上的功能蛋白有多种,主要是酶和受体.腺苷酸环化酶、三磷酸腺苷酶.，腺苷酸环化酶是细胞膜传递生物信息有关的重要酶。， 2. 辐射对膜脂质的影响 生物膜具有不饱和双键(-C=C-)的各种磷脂，即含有亚油酸、亚麻酸等不饱和脂肪酸，这些物质对射线很敏感，易被自由基氧化而形成过氧化脂质， 脂质过氧化作用可使膜的蛋白质和酶分子发生聚合，导致结构改变和功能紊乱，使线粒体破坏，DNA合成受阻,细胞分裂抑制。 二. 辐射对膜的理化性质和受体功能的影响 1. 电离辐射对膜理化性质的

14、影响 (1) 对细胞膜表面电荷的影响 细胞表面常带有负电荷,主要因暴露于细胞表面的唾液酸,透明质酸等, 电离辐射可使细胞表面电荷发生变化. (2) 对膜通透性的影响 照射后可观察到鼠肝细胞线粒体膨胀,线粒体膜结构的变化,影响能量代谢. 2. 电离辐射对膜受体功能的影响 电离辐射对作用后膜受体发生一系列变化,表面免疫球蛋白受体数量减少,并且与照射剂量成正比.5第四章 电离辐射的细胞效应 细胞的辐射效应是放射生物学的核心内容之一。电离辐射导致的损伤都是以细胞的损伤作用为基础的，；细胞的种类和所处的周期决定了细胞的辐射敏感性不同。M期具有很高的敏感性,而Go期细胞具有明显的辐射抗性。 第一节 细胞的

15、辐射损伤与修复 一.细胞周期 由一次分裂到下一次分裂称为有丝分裂周期或细胞周期所经历的时间称为细胞周期时间, GoG1SG2M 二细胞周期各时期细胞的辐射效应为了研究细胞周期不同时期细胞的放射敏感性需将细胞同步化,获得同期的细胞。结果发现敏感性最高的是M和G2期剂量存活曲线的斜率较大, 放射后期的抗性最大各时期的放射敏感性次序为：M 、G2 G1 S早期S后期1.杀伤细胞 处于期的细胞对射线很敏感，小剂量照射可使细胞即刻死亡或染色体畸变，导致下一次分裂时子代细胞死亡。辐射对细胞的损伤表现为 (1)细胞核的改变：表现有细胞核肿胀、固缩、 溶解、碎裂等 (2) 染色体畸变：G1和S期DNA尚未合成

16、,此时损伤表现为染体型畸变. (3)膜的改变：有核膜肿胀、核膜破裂、细胞膜、酶、蛋白质、脂蛋白的改变，可能影响细胞膜的生物学功能。2阻断细胞周期活动 受照射后G2期细胞推迟进入M期,S期细胞推迟进入G2期,同样G1期细胞推迟进入S期,虽然各个时期均推迟,但G2期细胞更敏感，小剂量照射可明显推迟G2期细胞进入M期。三. 细胞辐射损伤的修复 细胞辐射损伤可分为: 1.致死性损伤的修复, 2.亚致死性损伤的修复 3.潜在致死性损伤的修复。 组织损伤修复可发生于三个水平：组织水平， 细胞水平， 分子水平1.亚致死性损伤的修复 哺乳动物细胞受照射后剂量存活曲线的特点是在低剂量部分有肩区。 亚致死性损伤的

17、修复，只有在分割剂量实验中才能表现出来，将一个剂量分割成两个较小的剂量，中间隔几个小时照射，表现细胞的存活率增高。分隔剂量照射与单次照射相比，引起同等存活率所需的剂量明显增大。2.潜在致死性损伤的修复 照射后改变细胞的环境条件，可以影响细胞在照射后的存活分数，这种作用被 称为潜在致死性损伤。例如，动物腹水瘤的体内实验，在肿瘤局部照射后经几小时从体内取出，测其增殖能力，其存活率比照射后立即取出者显著提高。 潜在致死性损伤的修复可概括如下：照射后细胞处于次优条件时潜在致死性损伤即被修复，表现为存活分数增高，细胞存活曲线的斜率变小，Do值增大。3.影响细胞放射损伤修复的主要因素 细胞水平放射损伤修复

18、的影响因素主要有: 辐射种类, 剂量率 环境供氧情况等 (1)辐射种类 : 高LET照射后基本上没有潜在致死性损伤的修复,中子照射肿瘤的优点之一.线照射后肩区最宽,在分割剂量照射后修复明显增强。 (2)剂量率 : 剂量率是影响细胞放射损伤修复的主要因素,对低LET照射的细胞效应影响很大, 而对高LET效应影响很小. (3)氧效应与分次照射完全氧合的细胞比低氧细胞对射线更敏感. 哺乳动物细胞在氧张力为2.7-5.4 kPa (20-40mmHg)被认为是完全氧合,在细胞极度低氧时,才有放射敏感性的改变,常用氧增强比来表示. 低氧条件下引起终点效应的剂量 OER 有氧条件下引起终点效应的剂量 分次

19、照射 ：已是癌症放射治疗中的常规方法。头几次照射即可将大多数氧合良好的，增殖旺盛的肿瘤细胞杀死，可使中心部位原来处于低氧的肿瘤细胞发生再氧合而增殖，使其放射敏感性增高，在分次照射中可杀死这些细胞。 (4)增温 ： 辐射抵抗性最高的S期细胞对增温最敏感，因此放射与增温联合使用，可提高疗效。 (5)放射致敏剂与防护剂 ： 放射致敏剂是增强辐射对肿瘤细胞的杀伤作用的化学物质，放射致敏剂可分为两大类，一是生物化学类放射致敏剂，如溴脱氧尿嘧啶，二是生物物理放射致敏剂，如硝基嘧唑类药物。 放射防护剂：是照射前或照射时存在于细胞内使细胞存活增加的物质。如硫氢基化合物，巯基乙胺等。 第二节 细胞的辐射效应 一

20、. 细胞的剂量存活曲线 把辐射剂量和生物效应这两个变量绘制成曲线，以存活分数为纵座标，以剂量为横座标即得出一条形曲线，若以存活曲线的对数作纵座标存活曲线呈指数直线形。 1. 单击单靶模型 指数模型通常适用于细胞或生物大分子的灭活，“单击单靶模型“即细胞或生物大分子内存在一个敏感靶区，该靶区被射线击中一次，即可引起细胞死亡或酶分子灭活，称为单击曲线效应。 2. 单击多靶模型 细胞存活分数（纵座标）的对数在高剂量范围内与剂量（横座标）呈线性关系，而曲线在低剂量部分出现肩区，可以获得细胞剂量效应关系的若干重要参数。(n、Dq、D37、Do)。剂量-效应曲线的指数部分向上外推至与纵座标相交点的数值(n

21、)。 3. 双相曲线 受照射的细胞群体中有两个敏感性完全不同的细胞亚群, 出现双相剂量曲线，实际上双相曲线是由两条斜率不同的指数曲线组成。各有其不同的Do值。 4. 剌激曲线 某些细胞当受照射后，在低剂量部分可见到“剌激“效应，剂量效应曲线的起始部分上升到正常线(100%)以上,然后在高剂量部分呈指数型下降。二. 细胞分裂延迟 细胞受照射后第一个有丝分裂周期的进程表现为分裂延迟，照射引起的最重要的阻滞发生在有丝分裂的G2期,阻滞在G2期的时间取决于细胞 照射时所处的生活时相。三 细胞死亡 哺乳动物大多数的增殖细胞，辐照后引起增殖死亡，另一类增殖较低的细胞，在大剂量照射后立即崩溃、溶解而发生间期

22、死亡。 1.增殖死亡 大多数分裂较快的哺乳类细胞，在中等剂量照射后，死亡的机制是有丝分裂抑制，或生殖衰竭，通常称为增殖死亡，（有丝分裂死亡，延缓死亡、代谢死亡）。 增殖死亡的方式是射线对细胞抑制，测量方法：集落培养，脾集落。增殖死亡的原因是DNA的损伤和染色体畸变. 2. 间期死亡 在大剂量照射后，在有丝分裂间隙立即死亡，即为间期死亡，(又称即刻死亡、非有丝分殖死亡) 间期死亡的发生机制(1) 细胞核结构的破坏: 照射后出现DNA链断裂、酶失活和染色体降解。(2) 膜损伤: 任何膜的破坏都严重干扰细胞的代谢,造成细胞死亡。(3) 能量代谢的障碍: 能量代谢不足影响到生物大分子物质的生物合成，导

23、致分解代谢增强和细胞死亡。5第五章 电离辐射对调节系统的作用 一 神经系统的变化电离辐射对机体调节系统的作用，主要是对N内分泌系统的调节，那么N、S受到辐射作用后，其敏感性如何呢？学习这部分内容，同学们要了解照射后N、S的机能、形态学及生化改变的规律，掌握机体受到小剂量或特大剂量照射后对N、S的影响。首先让我们了解一下N、S的放射敏感性，从两个方面来谈：1 衡量依据：(1) 机能反应：认为神经系统的放射敏感性是很高的，因为很低的剂量即可引起反应。(2) 形态结构：NS的放射抵抗力较高，需较大的剂量才会引起变化。2机体发育阶段：（1） 成熟动物：N细胞放射敏感性较低。（2） 发育中的动物：（特别

24、是胚胎期、初生机体）N细胞有较高的辐射敏感性神经系统有两种细胞组成：即N元与神经角质细胞，这两种成分对辐射的感受性是不同的，在很高剂量照射下才能使神经元细胞受到损伤、变性、坏死。说明N元细胞对辐射的耐受性高；而N角质细胞的辐射耐受性较低。（一） NS机能的变化无论是全身还是局部照射均可引起神经系统机能改变，比如：放疗病人50-100R的头部照射可有运动中枢时相性的改变，实验还证明大鼠全身照射2500R后血压下降。小剂量的慢性照射与大剂量一次照射均可出现一系列临床症状，如：恶心，呕吐，头晕，乏力等，对机体产生什么影响？1 高级神经活动的变化：电离辐射对该机神经活动的影响，主要是由动物实验资料所得

25、，因为特大剂量照射后，人的存活时间短，一般来不及观察人已死亡。其动物变化特点：（1） 变化特点：条件反射异常，食欲改变，动物逃离照射场地，（2） 临床症状：受到惊吓，胆小，惊恐，焦虑，烦躁不安，头痛苏联一些科学家对照射后动物条件反射的实验研究进行了多次论证。他们观察后得出结论：照射动物或人受到照射后条件反映有时相的变化，随着剂量的增大变化更明显。但动物与人的条件反射变化不同。人在受照早期条件反映减弱。超致死剂量照射后，发生运动失调，定向障碍等严重症状。猴子或猩猩受到致死剂量照射后，识别物体的能力减弱，大鼠受到几千R照射后，脑电出现时相性改变。下面我们看一下致死剂量照射后，条件反射三个时相变化：

26、第一阶段：为初期变化时相，特点是兴奋过程增强，也就是反映性增强，内抑制过程减弱。在一定范围内，剂量越小，兴奋时相持续时间愈长。其主要原因是内抑制过程减弱，造成反射增强。第二阶段：为抑制期，其特点是皮层发生抑制，主要表现为条件反映量减小，包括人工条件反射消失，非条件反射也减弱，动物运动受限。第三阶段：为恢复期，其特点是皮层下和皮层逐渐从抑制状态下释放。轻者在照后30天以后进入恢复期，但由于形态改变，迁延较久，防损严重的动物往往看不到恢复期，于抑制期死亡。2 N感受器的变化照后视、听、嗅、痛、温觉和前庭感受器程度不同的障碍。动物实验证明：早期的感受器表现为兴奋性升高，感觉神经出现自发冲动。内感受器

27、表现为易衰竭，反常现象。原因：照后内感受器机能变化，另一方面是中枢机能障碍所引起。3 植物神经机能变化植物神经机能变化主要表现在植物神经功能紊乱，出现WBC下降，体温调节障碍，BP变化，消化功能改变，内分泌紊乱，心律失常等。特别是照后可使下丘脑其他神经的分泌活动显著增强，使垂体ACTH（促肾上腺皮质激素）和TSH（促甲状腺激素）分泌增强，从而引起周围内分泌改变，如乙酰胆碱（ACCH）下降。（二） 神经系统的形态变化前面已经讲过NS要受到特大剂量50Gy照射时才会引起形态的改变。动物实验表明，大鼠或小鼠全身照射120Gy发生脑型放射病，狗为65Gy，这是动物：人的确切剂量不详。受到特大剂量照射后

28、形态改变主要为神经细胞的充血、水肿和出血，渐进性坏死，特别是头部受到大剂量照射后，病变遍及大脑、小脑、间脑、脑干等，出现神经细胞变性坏死，神经胶质细胞增生，胶质细胞包饶变性坏死的神经细胞，形成所谓的“卫星”现象，胶质细胞吞噬神经细胞形成噬节现象。小脑颗粒层细胞大量固缩，其严重程度与剂量有密切关系。二 内分泌系统的变化（一） 垂体垂体对辐射的抵抗力较高，受到大剂量照射后才会发生改变，特别是成年动物垂体的放射抗性较高，约需300Gy的剂量方能使垂体功能丧失，而幼鼠20Gy局部照射可引起生长延迟和生精能力下降，表明生长激素（GH）和促性腺激素（GTH）分泌受抑。10Gy照射可使生长率降低50%。由于

29、垂体抵辐射性高，所以摘除垂体或肾上腺后，动物生存时间缩短。请看图，大鼠垂体或肾上腺摘除对照射后生存时间的影响。垂体摘除对大鼠放射抵抗力的影响动物状态引起不同的死亡率所需要的照射量，R40%50%83%90%完整垂体摘除575-650375-525675-725550750575775-825600-625由此我们可以得知肾上腺或垂体在辐射损伤中的重要性。（二） 肾上腺主要讲一下射线照射后肾上腺皮质功能变化的基本规律。1 急放损伤时肾上腺皮质功能激活，肾上腺皮质功能增强，表现为腺体抗坏血酸含量下降，随后升高。皮质类固醇代谢升高血浆中皮质酮含量开始升高以后下降亚致死剂量照射后，肾上腺皮质功能一般在

30、24h之内恢复正常。肾上腺皮质功能增强也是一定剂量范围内随剂量增加而增高的，如果照射量超过2000-3000R时，不再进一步增强。2 慢性损伤：动物实验观察，长期小剂量照射使肾上腺皮质功能趋于低下。3 肾上腺皮质功能变化的生物意义：肾皮质功能增强适应性反应升高，可以提示机体的抗病能力，如缺乏这种反应，体内的代谢紊乱将加重。不利因素：肾上腺皮质过度的持续功能亢进，可造成对机体恢复过程不利。（三） 甲状腺（临床治疗 甲状腺疾病，诊断）甲状腺滤泡上皮对辐射抵抗力是很强的，除非在大剂量外照或摄入大量放射性碘之后才会引起损伤。由于甲状腺对辐射直接作用敏感性较低，因此临床核医学中应用技术131I来治疗、诊

31、断疾病等，这些均可使甲状腺受到较大剂量照射。甲状腺是机体储碘的重要器官，受损后，主要表现是甲低。甲低的发生与剂量有密切关系，剂量较大者发生较早，甲状腺细胞存活的D0值为19Gy，其甲状腺癌的危险度为0.06例/104人。日本原子弹爆炸受害者甲癌发生率为0.15%。(四) 性腺(五) 1. 睾丸 性腺 性腺属于放射敏感性较高的器官。早在1906年，Burgonin就研究了大鼠睾丸的辐射效应，提出了有关细胞组织放射敏感性的一条定律，即放射敏感性与细胞的分裂活动成正比，而与其分化程度成反比。为什么说睾丸对射线是高度敏感的组织呢？从细胞的分裂及分化两方面讲，不同发育阶段的生殖细胞的放射敏感性呈现：生精

32、细胞支柱细胞间质细胞。各类生精细胞对辐射的敏感性顺序：精原细胞初级和次级精母细胞精细胞和精子。（照射很小剂量就可以使精子减少），2Gy以上的照射剂量可以使精子消失。哺乳动物种属不同，对辐射的敏感性亦不同。比如对于小鼠和大鼠引起暂时性不育的剂量是13Gy；而对于人来讲，引起精子缺乏的剂量不到1Gy。动物实验表明，受照后睾丸重量减轻，精子产生下降。安徽1965年三里庵事件。一患者耻骨联合区剂量2.1Gy照射，出现一过性精子减少（缺乏）。另一患者联合区7.3Gy照射后2个月精子数为零，一直持续8年，第9年才有少数活动差的精子，但仍无生育能力。5第六章 电离辐射对造血、血液系统的作用 电离辐射对造血、

33、血液系统的损伤出现变化最早,表现最明显,各型放射病都有造血系统的损伤;造血系统的损伤程度与机能状况,都直接关系到机体的预后;而且,最近.研究采用血液学技术(骨髓移植)治疗极重度放射病,所以,人们越来越重视造血系统的变化规律,并作为诊断和预后的指标。 第一节. 造血器官的正常结构与功能 (一)正常造血的概述 造血：所谓造血就是造血组织中细胞的生成过程，包括：造血肝细胞增殖、分化、成熟和释放，构成细胞自我更新系统，以维持周围血液中各种血细胞恒定的数量，发挥其各自的功能。造血就是造血干细胞同造血微环境相互作用，在机体统一调节下，经过一定的增殖分化阶段，不断补充功能池衰减的各类细胞，以保证其恒定的血细

34、胞的动态平衡过程。1.造血干细胞 (Hemopoietic Stem Cell)亦称Pluripotent Hemopoietic Stem Cell -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，约占骨髓有核细胞总数的0.5%，外周血中少量存在。 (1) 特征：自我复制；迅速增殖；多向分化；表达特征为CD34+，CD38- A.造血干细胞 B.隐窝干细胞 C.精原干细胞 D.皮肤基底细胞 (2)造血干细胞的确证:用脾集落(Colony Forming unit-Spleen,CFU-S) 内源

35、性屏蔽部分造血组织或半致死剂量照射,九天后形成CFU-S, 外源性致死剂量照射后尾静脉正常骨髓细胞,九天后形成CFU-S。 (3)造血集落剌激因子:造血干细胞可分化成各系祖细胞(Progenitor) , 以前称为定向干细胞(Committed Hemopopietic Stem Cell), 集落剌激剌激因子(Colony Stimulating Faactor,CSF),剌激造血祖细胞形成集落,CFU-GM,CFU-E,BFU-E,CFU-Meg,CFU-TL,CFU-BL, 剌激因子分别有GM-CSF,EPo, TP,IL-2, LPS,还有惠尔血(G-CSF),升白能(GM-CSF)。

36、 2.造血微环境 (1)概述 : 包括各种造血基质 A.各种造血细胞互为微环境成分 :受照的死细胞促进活细胞增殖,绵羊红细胞能促进淋巴细胞集落生长。 B.造血基质有细胞基质(未分化的网状细胞、内皮细胞、血管外膜细胞、成纤维细胞和脂肪细胞)和非细胞基质(神经纤维、网状纤维、胶原纤维)。 C.各种化学成分:粘多糖(皂甙)、谷胱甘肽(递质)、维生素C,各种激素(如雌激素,肾上腺素)、氧(氧分压低氧小鼠、高原性红细胞增多症)。 (2)造血微环境的作用 造血干细胞经血循环迁移适宜的组织内定居、增殖、分化。 小鼠脾脏适宜于红系细胞造血,骨髓则适于粒细胞造血。 负反馈调节机制,通过造血微环境及细胞因子,保证

37、造血稳定及再生。 干细胞种子 微环境土壤 免 疫虫子 (二)正常结构与功能 1.骨髓 红骨髓(Red bone marrow),产生红、粒、单核、血小板，并参与B细胞的机能分化。红髓位于骨髓腔中,由基质和游离细胞组成。基质包括细胞基质和非细胞基质，前者包括网状细胞、内皮细胞、成纤维样细胞、血管外膜细胞等组成，后者包括微循环支持结构、神经纤维、网状纤维、胶原纤维，这些基质构成网状支架，有利于造血。而游离细胞包括干细胞和各阶段的祖细胞，则处于网状支架中增殖分化，成熟的细胞进入血窦，释放到外周血液中。 黄骨髓(Fatty bone marrow),是停止造血的脂肪细胞,当机体贫血时,仍可转变为红骨髓

38、重新造血。 2.淋巴结 3.脾 4.胸腺 (三)血细胞更新系统 1.中性粒细胞更新系统及其调节 骨髓可产生三种粒细胞: 酸性粒细胞主要参与蛋白反应,变态反应,抗原抗体反应,对可溶或不可溶性复合物和蛋白分解酶及纤维蛋白分解酶均有趋化性,可破坏组胺,调节生化物质的传递。 碱性细胞 中性细胞 对病原体及异物侵入体内有抵御、处理、吞噬和消化功能，参与免疫活动。更新系统有四个细胞池： 干细胞池(Stem cell pool)可保持干细胞池恒定,足够的粒细胞。 增殖池(Proliferation pool) 在骨髓中增殖3-4次,每个祖细胞将产生8-16个中幼粒细胞,此期维持4-6天。 成熟贮存池(Mat

39、ure and reserve pool) 成熟贮存池的前半在骨髓,后半在血。 机能池(Function pool) 正常时粒细胞有两种,循环态和边缘态 SCF干细胞因子, CSF集落剌激因子, G-CSF M-CSF GM-CSF 2.红细胞更新系统 红细胞的功能是进行机体与外环境间的氧与CO2的交换 红细胞的更新系统有三个池 (fig 6.4) 干细胞池 增殖分化池 机能池 寿命为120天,每天减少0.83 BFU-E CFU-E EPO 3.血小板更新系统 对凝血和止血有重要作用。 血小板更新系统有四个池 (fig 6.5) 干细胞池 祖细胞池 分化池 机能池 CFU-Meg TPO 4

40、.淋巴细胞更新系统 (The renemal system of lympphocyte) 淋巴细胞更新系统三部分组成 干祖细胞池 再循环池 淋巴细胞转化池 IL-2 (TLGFT淋巴细胞生长因子) 第二节. 急性全身外照射对造血血液系统的损伤 人体受大剂量射线照射后,发生急性放射病,根据受照剂量、临床症状、病理改变分为四种类型 分型 受照剂量 病理变化及临床特点骨髓型(造血型) 1-8 Gy照射 以造血系统为主，病情分轻、中、重、极重度胃肠型 8-45Gy照射 主要表现为胃肠道症状，大量呕吐，反复腹泻，指使 大量体液丧失电解质紊乱休克 病理变化：肠粘膜水肿坏死肠壁变薄细胞浸 润坏死脱落心血管

41、型 45-50 Gy 表现为“心原性休克”；“心血管性死亡”临床出 定向障碍，精神不安皮肤苍白，气喘 病理：心外膜点状出血，心肌纤维严重水肿变性。 脑型 50Gy 照射 脑型多为动物实验资料，主要表现为中枢神经系统症状，有肌张力增加，四肢抽搐，角弓反张，肌肉震颤，共济失调，全身广泛性出血，组织水肿均在短期内死亡。主要病理变化为：小脑颗粒细胞层大量细胞及神经细胞变性、坏死，胶质细胞层增多及广泛出血、水肿很快引起死亡。以上几型的发生不是孤立存在的，照射剂量小时造血系统出现最早，但是随着剂量的增大，会出现心血管及胃肠道等症状，在此时造血系统的损伤更加严重，只是被其他症状所掩盖，因此临床医生特别引起重

42、视。 一造血器官的损伤总的来看，电离辐射作用于机体，造血器官的损伤有一个规律性的变化，即反应阈值低，造血细胞损伤出现早,持续时间久,贯穿病程的始终,同时与剂量大小有关1主要有三项基本变化：出现机能、代谢、形态的改化 细胞和组织的退行性变 ，包括变性和坏死。一方面射线的直接作用，另一方面神经体液的调节障碍，表现细胞核固缩、核碎裂、核溶解、核及胞浆空泡变以及组织结构的坏死。 循环障碍，包括血管及血窦充血、出血、组织水肿等。 代偿适应性反应 包括炎症性反应(乏细胞炎症为特征)吞噬清除反应。 掌握这三项基本病变特点，就可以分析和研究不同时期各种复杂的病理变化，了解病变的实质。3 造血器官镜下观察二造血

43、细胞的辐射敏感性 根据造血器官各类细胞对辐射敏感性不同，其总的基本规律是：有增殖能力的细胞敏感性高，不分裂者敏感性低。1造血细胞对辐射敏感性规律：一般规律，幼稚阶段的细胞分裂活力强则敏感；成熟者敏感性低，是因为成熟者不再分裂。 2对于淋巴细胞，与其它细胞不同，从幼稚到成熟各个发育阶段均敏感。(fig 6.6)3各类造血细胞的辐射敏感性不同,淋巴细胞幼红细胞幼单核细胞幼粒细胞巨核细胞各系成熟血细胞网状细胞与脂肪细胞。 三造血干细胞的放射损伤与恢复 造血干细胞(CFU-S)遭受射线照射，受照射剂量、剂量率、个体差异、的影响，小剂量照射虽然受到的损伤轻，但恢复也缓慢。低剂量率连续照射干细胞的变化取决于剂量率的大小，局部大剂量照射可增加干细胞的迁移能力(Migration)。 1.造血干细胞的放射敏感性 内源性CFU-S 外源性CFU-S CFU-S剂量-存活曲线测得的Do值与细胞的种类、射线的种类、照射剂量、照射条件等有关。(Tab.6.2