电离辐射生物学效应精选PPT.ppt
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1、关于电离辐射生物学效关于电离辐射生物学效应应第1页,讲稿共64张,创作于星期二n n对于放射治疗而言,ICRP将治疗开始90天之内发生的辐射效应称为早期效应,治疗开始90天后出现天后出现的效应称为迟发效应。的效应称为迟发效应。n n早期效应与迟发效应也分别被称为近期效应和远后效早期效应与迟发效应也分别被称为近期效应和远后效应应第2页,讲稿共64张,创作于星期二n n躯体效应与遗传效应:构成机体的细胞可区分为体细躯体效应与遗传效应:构成机体的细胞可区分为体细胞和生殖细胞两大类,按照效应成像的部位可将电离胞和生殖细胞两大类,按照效应成像的部位可将电离辐射生物效应分为躯体效应与遗传效应。辐射生物效应
2、分为躯体效应与遗传效应。n n躯体效应是由体细胞损伤引起的,是指出现在受照者躯体效应是由体细胞损伤引起的,是指出现在受照者本身的效应本身的效应第3页,讲稿共64张,创作于星期二n n躯体效应又可分为全身效应和局部效应n n遗传效应:指生殖细胞的损伤引起、显现在受照者后代身上的有害效应。第4页,讲稿共64张,创作于星期二n n按效应发生规律性质划分的效应按效应发生规律性质划分的效应n n1977年ICRPICRP将电离辐射生物效应划分为随机性效应和将电离辐射生物效应划分为随机性效应和非随机性效应。非随机性效应。n n1990年年ICRPICRP建议书又将非随机性效应改为确定性效应第5页,讲稿共6
3、4张,创作于星期二n n确定性效应的基础是细胞死亡,放射线引起细胞死亡是一种随意性过程,把它称为非随机性效应不够妥当,改为确定性效应是由于这些效应在成因上是由放射线能量沉积事件决定的,因此被译作确定性效应。n n确定性效应的含义是当照射剂量达到一定水平后,细确定性效应的含义是当照射剂量达到一定水平后,细胞死亡会超过细胞增殖补充或代偿能力。胞死亡会超过细胞增殖补充或代偿能力。第6页,讲稿共64张,创作于星期二n n2007年ICRP发布新的放射防护建议书,出于对辐射所发布新的放射防护建议书,出于对辐射所致非癌症健康效应危害的考虑,认识到其中有些效应致非癌症健康效应危害的考虑,认识到其中有些效应并
4、不是仅仅在受照时决定,在受辐射照射之后也可被并不是仅仅在受照时决定,在受辐射照射之后也可被修饰,因此现在被称为组织反应,建议用以替代确定修饰,因此现在被称为组织反应,建议用以替代确定性效应这一术语,或用作确定性效应的同义词。性效应这一术语,或用作确定性效应的同义词。第7页,讲稿共64张,创作于星期二随机性效应、确定性效应与组织反应随机性效应、确定性效应与组织反应n n随机性效应:指电离辐射照射生物机体产生的一些有随机性效应:指电离辐射照射生物机体产生的一些有规律的效应,其规律是:效应的发生概率与受照剂量规律的效应,其规律是:效应的发生概率与受照剂量的大小呈正比,但效应的严重程度与受照剂量无关;
5、的大小呈正比,但效应的严重程度与受照剂量无关;一般认为,在电离辐射防护感兴趣的范围内,这种效一般认为,在电离辐射防护感兴趣的范围内,这种效应的发生不存在阈值剂量,因此,不管接受照射的剂应的发生不存在阈值剂量,因此,不管接受照射的剂量大还是小,这种效应都有可能发生。量大还是小,这种效应都有可能发生。第8页,讲稿共64张,创作于星期二n n照射剂量越大,该效应的发生率就越高,但当接受照射的剂量很低时,也不能保证这种效应不发生。第9页,讲稿共64张,创作于星期二n n随机性效应的依据是辐射流行病学调查数据和剂量效随机性效应的依据是辐射流行病学调查数据和剂量效应应线性无阈模型(线性无阈模型(linea
6、r-non-threshold model,LNT)。LNT的含义是假设在较低剂量范围内,当辐射剂量大于零时,受到照射人员的癌症和遗传疾病风险增高,此时生物效应发生率与受照剂量之间呈线性关系。第10页,讲稿共64张,创作于星期二n n引发随机性效应发生实际上是体细胞和生殖细胞突变的结果,最终可导致致癌效应、基因突变和遗传性疾病。第11页,讲稿共64张,创作于星期二第12页,讲稿共64张,创作于星期二n n随机性效应的最大特点是效应是否发生存在着不可预随机性效应的最大特点是效应是否发生存在着不可预知性,由于随机性效应的生物学研究中难于找到对应知性,由于随机性效应的生物学研究中难于找到对应的剂量限
7、值,而是应用确定性效应(组织反应)的剂的剂量限值,而是应用确定性效应(组织反应)的剂量限值,并在此基础上追加了附加要求:即在不超过量限值,并在此基础上追加了附加要求:即在不超过剂量限值的前提下,还要使个人受照剂量的大小、受剂量限值的前提下,还要使个人受照剂量的大小、受照射的人数以及受照射的可能性均保持在可合理达到照射的人数以及受照射的可能性均保持在可合理达到的尽可能低(的尽可能低(ALARTALART)的水平。)的水平。第13页,讲稿共64张,创作于星期二确定性效应与组织反应确定性效应与组织反应n n确定性效应指电离辐射引发的某种健康效应,该效应确定性效应指电离辐射引发的某种健康效应,该效应通
8、常存在一个阈值剂量水平,当受到照射超过了剂量通常存在一个阈值剂量水平,当受到照射超过了剂量阈值水平时该效应可能发生。阈值水平时该效应可能发生。n n每个器官和组织以及每个人引起确定性效应的阈值存在一定的差异,在有限程度上可能还取决于受照个体的情况,超过阈值剂量时,这种效应的发生率和严重程度随剂量的增加而增大第14页,讲稿共64张,创作于星期二n n确定性效应的发生基础是器官或组织的细胞死亡,确定性效应指除了癌症、遗传和突变以外的所有躯体效应和胚胎效应及不育症等。如果这种效应具有致命性或威胁到生命或导致降低生活质量的永久性伤害,则被称为严重确定性效应。第15页,讲稿共64张,创作于星期二n n组
9、织反应是从组织损伤反应的动态过程等综合因素来考虑,以前认为某种效应存在阈剂量是确定发生或未发生,现在认为有“不确定性”,因为有些效应临床可能还没有观察到,但已经有了组织或细胞反应,或者临床可能有该效应但通过治疗又可以使效应不发生,它有较多的不确定性;第16页,讲稿共64张,创作于星期二n n还有一些组织反应到很晚(晚期)才表现出来,这些还有一些组织反应到很晚(晚期)才表现出来,这些组织反应与发生时间、随访时间、个人敏感性差异、组织反应与发生时间、随访时间、个人敏感性差异、放疗及核事故后风险评估等因素有关,所以国际组织放疗及核事故后风险评估等因素有关,所以国际组织提倡用提倡用“组织反应组织反应”
10、取代取代“确定性效应确定性效应”。第17页,讲稿共64张,创作于星期二n n针对组织反应,国际组织又提出了组织反应阈剂量、正常组织早期(晚期)反应和终身危险的概念。n n组织反应阈剂量或阈值剂量:照射会导致某种组织反应(效应)发生,但效应发生率仅为1%时所对应的剂量。第18页,讲稿共64张,创作于星期二第19页,讲稿共64张,创作于星期二n n如果正常组织受到照射后,在数周至数月内出现的组织损伤称为正常组织早期反应,若经数月至数年后才表现出来的损伤称为正常组织晚期反应;n n终身危险是指在人的一生中发病或死于放射性照射的风险。第20页,讲稿共64张,创作于星期二电离辐射的细胞效应电离辐射的细胞
11、效应n n细胞是构成机体组织、器官的基本结构单元,电离辐细胞是构成机体组织、器官的基本结构单元,电离辐射的整体效应,如急性、慢性损伤,早期效应与迟发射的整体效应,如急性、慢性损伤,早期效应与迟发效应,均以辐射对细胞的作用为基础。效应,均以辐射对细胞的作用为基础。n n细胞的损伤类型主要有两个,一个是细胞死亡,一个是细胞损伤和突变。第21页,讲稿共64张,创作于星期二n n电离辐射损伤细胞的数量和程度不同,可出现体内一系列生理变化,直至发生多种局部或整体的近期和远后效应等。第22页,讲稿共64张,创作于星期二电离辐射所致细胞死亡与凋亡电离辐射所致细胞死亡与凋亡n n在细胞水平上研究电离辐射效应时
12、,细胞存活或死亡在细胞水平上研究电离辐射效应时,细胞存活或死亡是重要的终点指标;在放射生物学中,从辐射致死效是重要的终点指标;在放射生物学中,从辐射致死效应的角度,把细胞应的角度,把细胞“增殖能力增殖能力”的完整性作为存活与的完整性作为存活与死亡的判断标准。死亡的判断标准。第23页,讲稿共64张,创作于星期二n n细胞死亡的形式1.1.间期死亡:照射后细胞在有丝分裂的间隙期立即死亡者称为间期死亡,又称即刻死亡,由于不能通过下次有丝分裂,故又称为非有丝分裂死亡。第24页,讲稿共64张,创作于星期二n n间期死亡对一般细胞来说,多出现在一次大剂量照射后迅速出现正常核形态消失,发生细胞变性而死亡。n
13、 n对某些细胞如A型精原细胞、卵细胞和小淋巴细胞,较小剂量即可导致间期死亡。n n间期死亡的原因是细胞核磷酸化抑制,ATP合成合成损伤,膜通透性改变,核结构的破坏等。损伤,膜通透性改变,核结构的破坏等。第25页,讲稿共64张,创作于星期二n n细胞间期死亡与机体辐射损伤程度紧密相关,例如骨髓型急性放射病就是大量小淋巴细胞和胸腺细胞间期死亡的结果,脑性急性放射病是神经细胞的间期死亡所致。第26页,讲稿共64张,创作于星期二2.增殖死亡:细胞接受致死剂量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,但在经过几次分裂后突然变性而死亡。n n增殖死亡与细胞分裂周期数与受照剂量有关,受照剂量越
14、大则可分裂次数越少。第27页,讲稿共64张,创作于星期二n n增殖死亡的机制可能是有丝分裂抑制和染色体畸变所致,因此,增殖死亡的机制可能是有丝分裂抑制和染色体畸变所致,因此,不能进入细胞分裂的细胞如神经细胞等一般不表现为这类死亡。不能进入细胞分裂的细胞如神经细胞等一般不表现为这类死亡。n n还有一种情况是细胞照射后,既不立即变性,也不进一步还有一种情况是细胞照射后,既不立即变性,也不进一步分裂,而是形成巨细胞,存活一段时间后突然死亡,它可分裂,而是形成巨细胞,存活一段时间后突然死亡,它可能是细胞融合或核内分裂的结果。能是细胞融合或核内分裂的结果。n n增殖死亡的分子基础可能是增殖死亡的分子基础
15、可能是DNADNA的双链断裂、碱基损伤的双链断裂、碱基损伤和错误修复引起遗传密码改变,影响蛋白质和酶的正常和错误修复引起遗传密码改变,影响蛋白质和酶的正常合成。合成。第28页,讲稿共64张,创作于星期二n n细胞凋亡:细胞死亡和细胞变异是辐射引起的两个相互关联的现象,使变异细胞死亡是避免细胞癌变的重要机制。n n凋亡是指为了维持内环境的稳定,由基因控制的细胞凋亡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地死亡。自主的有序地死亡。n n细胞凋亡与细胞坏死不同,凋亡是主动过程。第29页,讲稿共64张,创作于星期二n n电离辐射引起坏死和凋亡的机制不同,凋亡可发生在电离辐射引起坏死和凋亡的
16、机制不同,凋亡可发生在受到很高剂量照射的细胞,也可以发生于治疗剂量的受到很高剂量照射的细胞,也可以发生于治疗剂量的正常或肿瘤组织,肿瘤细胞的辐射敏感性与照射后出正常或肿瘤组织,肿瘤细胞的辐射敏感性与照射后出现的凋亡现象呈正相关。现的凋亡现象呈正相关。第30页,讲稿共64张,创作于星期二细胞存活曲线及其参数细胞存活曲线及其参数n n在培养基上接种一定数目的细胞经一定剂量照射后,可以通在培养基上接种一定数目的细胞经一定剂量照射后,可以通过计数形成的集落数来计量存活下来的细胞。过计数形成的集落数来计量存活下来的细胞。n n为了集落计数标准一致,通常把含为了集落计数标准一致,通常把含5050个以上细胞
17、的克隆计为一个以上细胞的克隆计为一个集落,代表一个存活单位。个集落,代表一个存活单位。n n在一定剂量下,生成的集落数目与原接种细胞数之比,称为该在一定剂量下,生成的集落数目与原接种细胞数之比,称为该剂量下的存活分数。剂量下的存活分数。第31页,讲稿共64张,创作于星期二第32页,讲稿共64张,创作于星期二 电离辐射诱发的旁效应电离辐射诱发的旁效应n n1992年Nagasawa发现中国仓鼠发现中国仓鼠1%1%卵巢细胞受到卵巢细胞受到 粒子随机照射20%的人鼠杂交瘤细胞,却产生比预期结果高出的人鼠杂交瘤细胞,却产生比预期结果高出3 3倍的突变频率,有的甚至发现在低剂量倍的突变频率,有的甚至发现
18、在低剂量粒子作用下,粒子作用下,旁观者细胞的基因突变频率旁观者细胞的基因突变频率5 5倍于单个 粒子击中的细粒子击中的细胞,于是人们提出了旁效应概念。胞,于是人们提出了旁效应概念。第33页,讲稿共64张,创作于星期二n n电离辐射诱发的旁效应指未直接受照细胞产生与受照细胞相同或相似的辐射生物效应。辐射旁效应涉及姐妹染色体交换、DNA双链断裂、细胞存活、增殖、凋亡、细胞生长阻滞、细胞转化、基因突变、基因表达和基因组不稳定性等多个方面。第34页,讲稿共64张,创作于星期二 旁效应的特点旁效应的特点:高高LET辐射所致旁效应比低LET辐射强烈;辐射强烈;一般相同组织的旁观者细胞才可能产生旁效应;一般
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