放射的生物效应电离辐射的生物效应.ppt

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1、第四章第四章 放射的生物效应放射的生物效应3.电离辐射的生物效应电离辐射的生物效应一、电离辐射对靶细胞的损伤一、电离辐射对靶细胞的损伤二、电离辐射致突变及致癌效应二、电离辐射致突变及致癌效应三、电离辐射对染色体的损伤三、电离辐射对染色体的损伤四、辐射对组织和器官的作用四、辐射对组织和器官的作用五、电离损伤的分子水平作用五、电离损伤的分子水平作用第四章第四章 放射的生物效应放射的生物效应一、电离辐射对靶细胞的损伤一、电离辐射对靶细胞的损伤 各类细胞对辐射的敏感性不一致各类细胞对辐射的敏感性不一致.不断生长、不断生长、增殖、自我更新的细胞群对辐射敏感增殖、自我更新的细胞群对辐射敏感,分化成熟分化成

2、熟的细胞对辐射具有高度耐受性的细胞对辐射具有高度耐受性,淋巴细胞例外淋巴细胞例外,它分化成熟它分化成熟,但属于高度敏感细胞但属于高度敏感细胞.造血细胞、生造血细胞、生殖细胞、肠上皮细胞等高敏殖细胞、肠上皮细胞等高敏;膀胱、食道等上皮膀胱、食道等上皮细胞较敏细胞较敏;结缔组织、内皮细胞等中敏结缔组织、内皮细胞等中敏;而肌细而肌细胞、神经节细胞、成熟的软骨和骨细胞低敏。胞、神经节细胞、成熟的软骨和骨细胞低敏。(一一)细胞的辐射敏感性细胞的辐射敏感性 第四章第四章 放射的生物效应放射的生物效应一、电离辐射对靶细胞的损伤一、电离辐射对靶细胞的损伤 有增殖能力的哺乳动物细胞有增殖能力的哺乳动物细胞受一定

3、照射受一定照射,一部分丧失增殖一部分丧失增殖能力能力,体外培养时不能形成细体外培养时不能形成细胞团胞团;另一部分另一部分“活存活存”细胞细胞仍保持增殖能力仍保持增殖能力,体外培养时体外培养时形成细胞团形成细胞团.“.“活存活存”细胞百细胞百分率随照射剂量增加而降低分率随照射剂量增加而降低.(二二)剂量剂量活存曲线活存曲线DqD0细细胞胞存存活活百百分分数数Gy第四章第四章 放射的生物效应放射的生物效应一、电离辐射对靶细胞的损伤一、电离辐射对靶细胞的损伤 细胞受到亚致死剂量照射后细胞受到亚致死剂量照射后,主要表现为有丝分裂主要表现为有丝分裂延迟延迟,损伤轻重取决于照射时细胞所处的周期阶段损伤轻重

4、取决于照射时细胞所处的周期阶段.不同阶段的辐射敏感性不同不同阶段的辐射敏感性不同.处于处于M M期的细胞受照射期的细胞受照射很敏感很敏感,可引起细胞即刻死亡或染色体畸变可引起细胞即刻死亡或染色体畸变.G G1 1期早期期早期对辐射不敏感对辐射不敏感,后期则较敏感后期则较敏感,周期较长的细胞在周期较长的细胞在G G1 1期期受照射可能发生受照射可能发生G G1 1抑制抑制,延迟进入延迟进入S S期期.S S前期也较敏感前期也较敏感,受照可使受照可使DNADNA合成速度变慢合成速度变慢,细胞延迟进入细胞延迟进入G G2 2期期.G G2 2期期是对辐射极敏感的阶段是对辐射极敏感的阶段,处于此期即使

5、较低剂量也会处于此期即使较低剂量也会由于所需特异蛋白质和由于所需特异蛋白质和RNARNA合成障碍引起长时间分裂合成障碍引起长时间分裂延迟延迟,也称也称“G G2 2阻断阻断”。(三三)细胞周期的变化细胞周期的变化第四章第四章 放射的生物效应放射的生物效应一、电离辐射对靶细胞的损伤一、电离辐射对靶细胞的损伤 电离辐射作用于机体电离辐射作用于机体,经过原初的物化变化和生经过原初的物化变化和生物大分子损伤阶段物大分子损伤阶段,进而发展到细胞的损伤进而发展到细胞的损伤,包括包括细胞死亡、有丝分裂延迟或抑制等细胞死亡、有丝分裂延迟或抑制等.电离辐射所电离辐射所致哺乳类动物细胞的致哺乳类动物细胞的“死亡死

6、亡”有有3 3种：种：1.数百数百Gy照射可使细胞的蛋白质凝固照射可使细胞的蛋白质凝固立即死亡立即死亡2.数十数十Gy大剂量照射使细胞立即终止代谢活动大剂量照射使细胞立即终止代谢活动 间期死亡间期死亡3.几几Gy照射可使增殖性强的细胞丧失继续增殖的照射可使增殖性强的细胞丧失继续增殖的 能力能力生殖死亡或分裂死亡生殖死亡或分裂死亡(四四)细胞死亡细胞死亡第四章第四章 放射的生物效应放射的生物效应一、电离辐射对靶细胞的损伤一、电离辐射对靶细胞的损伤 细胞接受辐射能量后所引起的损伤不足以细胞接受辐射能量后所引起的损伤不足以使细胞致死使细胞致死,若给予足够的时间若给予足够的时间,则细胞有可则细胞有可能

7、对损伤进行修复能对损伤进行修复,即亚致死损伤修复即亚致死损伤修复SLDR.照射后细胞暂未死亡照射后细胞暂未死亡,但如不进行干预但如不进行干预,细胞细胞将会发生死亡将会发生死亡,如果改变细胞所处状态如果改变细胞所处状态,将其将其放在不利于分裂的环境中放在不利于分裂的环境中,则受损伤细胞可得则受损伤细胞可得到修复而免于死亡到修复而免于死亡,此称为潜在致死损伤修复此称为潜在致死损伤修复PLDR。(五五)细胞损伤后的修复细胞损伤后的修复第四章第四章 放射的生物效应放射的生物效应二、电离辐射致突变及致癌效应二、电离辐射致突变及致癌效应 辐射致癌是指受照后发生与所受照病因学联系辐射致癌是指受照后发生与所受

8、照病因学联系的恶性肿瘤的恶性肿瘤,是照射后重要的远期效应之一是照射后重要的远期效应之一,包括包括实体瘤诱发、白血病、骨肉瘤和淋巴肉瘤等实体瘤诱发、白血病、骨肉瘤和淋巴肉瘤等,属属随机效应随机效应.辐射辐射致突变和致癌效应都是以遗传物质的改致突变和致癌效应都是以遗传物质的改变为基础变为基础,是辐射防护中是辐射防护中2 2项最重要的辐射随项最重要的辐射随机效应机效应.第四章第四章 放射的生物效应放射的生物效应 1.电离辐射致突变效应电离辐射致突变效应二、电离辐射致突变及致癌效应二、电离辐射致突变及致癌效应 电离辐射引起遗传物质的变化不仅有点突电离辐射引起遗传物质的变化不仅有点突变变(即指遗传密码的

9、改变即指遗传密码的改变),),而且染色体结构也而且染色体结构也变化变化.染色体由染色体由DNADNA和蛋白质组成和蛋白质组成,具有两方面具有两方面重要功能重要功能:一是保持基因顺序一是保持基因顺序,二是保证遗传二是保证遗传物质在子细胞中的适当分配物质在子细胞中的适当分配.这两方面变化都这两方面变化都会引起细胞遗传特性的改变会引起细胞遗传特性的改变.第四章第四章 放射的生物效应放射的生物效应 2.电离辐射致癌效应电离辐射致癌效应二、电离辐射致突变及致癌效应二、电离辐射致突变及致癌效应 电离辐射使癌症发病率增高电离辐射使癌症发病率增高,其致癌效应在人体其致癌效应在人体细胞和动物细胞实验都已证实细胞

10、和动物细胞实验都已证实.但辐射引起细胞恶但辐射引起细胞恶性转移机制尚未完全弄清性转移机制尚未完全弄清.辐射可以是致癌的始动辐射可以是致癌的始动因子因子,也可是促进因子也可是促进因子.对前者研究表明对前者研究表明,电离辐射对电离辐射对DNADNA的损伤可能是细的损伤可能是细胞恶性转化的重要机制胞恶性转化的重要机制,这与化学致癌剂的恶性转这与化学致癌剂的恶性转化效应研究一致化效应研究一致.但恶性转化并不等同癌症但恶性转化并不等同癌症,不论癌不论癌症起因于一个还是一群突变细胞症起因于一个还是一群突变细胞,发展往往需要促发展往往需要促进因子的作用进因子的作用,比如催乳素仅需小剂量照射就能引比如催乳素仅

11、需小剂量照射就能引起乳腺癌起乳腺癌.第四章第四章 放射的生物效应放射的生物效应 3.电离辐射致癌的剂量电离辐射致癌的剂量效应曲线效应曲线二、电离辐射致突变及致癌效应二、电离辐射致突变及致癌效应1 2 3 4 5 6 7 Gy白白血血病病发发生生率率%小剂量小剂量肿瘤诱发肿瘤诱发占优势；占优势；大剂量大剂量癌变细胞癌变细胞灭活占优；灭活占优；顶峰顶峰二者持平二者持平第四章第四章 放射的生物效应放射的生物效应 4.电离辐射致癌的潜伏期电离辐射致癌的潜伏期二、电离辐射致突变及致癌效应二、电离辐射致突变及致癌效应肿瘤类型肿瘤类型最最 低低平平 均均全部表现期全部表现期白白 血血 病病骨骨 肉肉 瘤瘤甲

12、状腺癌甲状腺癌乳乳 腺腺 癌癌其他实体瘤其他实体瘤2424510 5151010152023203025302530 40 40 40表表3：辐射诱发人体恶性肿瘤的潜伏期（年）辐射诱发人体恶性肿瘤的潜伏期（年）第四章第四章 放射的生物效应放射的生物效应 5.影响影响电离辐射致的主要因素电离辐射致的主要因素二、电离辐射致突变及致癌效应二、电离辐射致突变及致癌效应 （1 1）敏感性因素）敏感性因素 （2 2）年龄因素）年龄因素 （3 3）性别因素）性别因素 （4 4）其他因素）其他因素第四章第四章 放射的生物效应放射的生物效应三、电离辐射对染色体的损伤三、电离辐射对染色体的损伤 人类体细胞染色体对

13、辐射非常敏感，即使人类体细胞染色体对辐射非常敏感，即使剂量低于剂量低于0.010.01Gy,Gy,也能观察到染色体畸变也能观察到染色体畸变,而而且随剂量线性增加且随剂量线性增加.在一定条件下在一定条件下,依据染色依据染色体畸变率可估算受照者所受剂量体畸变率可估算受照者所受剂量.故在辐射防故在辐射防护中护中,染色体畸变可用做生物剂量指示计染色体畸变可用做生物剂量指示计.染色体是遗传物质的重要载体染色体是遗传物质的重要载体,主要由主要由DNADNA和蛋白质组成和蛋白质组成.在细胞分裂时在细胞分裂时,用碱性染料染用碱性染料染色呈丝状或棒状小体色呈丝状或棒状小体.第四章第四章 放射的生物效应放射的生物

14、效应三、电离辐射对染色体的损伤三、电离辐射对染色体的损伤 每一物种染色体的形态每一物种染色体的形态和数目是恒定的和数目是恒定的.进行有性进行有性繁殖的生物繁殖的生物,体细胞的染色体细胞的染色体一般含有体一般含有2 2个染色体组个染色体组,称二倍体称二倍体(2(2n).n).成熟的生殖成熟的生殖细胞中细胞中,精细胞和成熟的卵精细胞和成熟的卵子由于减数分裂子由于减数分裂,只含一个只含一个染色体组染色体组,称单倍体称单倍体(n),n),成成熟卵受精成受精卵熟卵受精成受精卵时,染色染色体恢复二倍体数体恢复二倍体数.第四章第四章 放射的生物效应放射的生物效应三、电离辐射对染色体的损伤三、电离辐射对染色体

15、的损伤 电离辐射诱发染色体畸变的意义目前受到电离辐射诱发染色体畸变的意义目前受到广泛重视广泛重视.新的辐射效应新的辐射效应“靶子靶子”学说学说,正是正是以染色体损伤为基础的以染色体损伤为基础的.细胞死亡、辐射致细胞死亡、辐射致癌效应、辐射遗传危害都被看作是细胞染色癌效应、辐射遗传危害都被看作是细胞染色体和在染色体上基因突变的结果体和在染色体上基因突变的结果.这种新理这种新理论趋向把辐射损伤的根本原理论趋向把辐射损伤的根本原理,归结为染色归结为染色体损害一元论解释体损害一元论解释.第四章第四章 放射的生物效应放射的生物效应三、电离辐射对染色体的损伤三、电离辐射对染色体的损伤 辐射诱发染辐射诱发染

16、色体畸变主要色体畸变主要为结构和数目为结构和数目改变改变.数目改数目改变包括变包括“多多倍体倍体”和和“非非整倍体整倍体”.”.结结构的改变最初构的改变最初是断裂是断裂,结果结果有原位愈合、有原位愈合、缺失并游离断缺失并游离断片、断端交叉片、断端交叉重接三个结局重接三个结局.第四章第四章 放射的生物效应放射的生物效应三、电离辐射对染色体的损伤三、电离辐射对染色体的损伤 电离辐射可诱发生殖细胞的染色体畸变电离辐射可诱发生殖细胞的染色体畸变,也可诱发体细胞的染色体畸变也可诱发体细胞的染色体畸变.从潜在危机从潜在危机考虑考虑,生殖细胞的染色体畸变具有更重要的生殖细胞的染色体畸变具有更重要的意义意义.

17、实验结果表明实验结果表明,辐射可诱发精原细胞易辐射可诱发精原细胞易位位,剂量越大易位率越高剂量越大易位率越高.人类某些常染色体人类某些常染色体的部分丢失除导致子代身体和智力的严重缺的部分丢失除导致子代身体和智力的严重缺陷外陷外,通常是致命的通常是致命的.在自发性流产和死胎中在自发性流产和死胎中,染色体异常的发病率显著染色体异常的发病率显著.第四章第四章 放射的生物效应放射的生物效应三、电离辐射对染色体的损伤三、电离辐射对染色体的损伤 体细胞染色体畸变的意义体细胞染色体畸变的意义主要着眼于它和各个疾主要着眼于它和各个疾病之间的关系病之间的关系,包括代谢缺陷、细胞死亡、寿命缩包括代谢缺陷、细胞死亡

18、、寿命缩短以及免疫缺陷等短以及免疫缺陷等.其中最引人注目的是肿瘤与畸其中最引人注目的是肿瘤与畸变的关系变的关系.凡能诱发恶性肿瘤的各种射线也能诱发凡能诱发恶性肿瘤的各种射线也能诱发染色体畸变染色体畸变,而且在许多肿瘤研究中畸变可深入到而且在许多肿瘤研究中畸变可深入到染色体和亚染色体水平染色体和亚染色体水平.目前已明确肿瘤细胞均有目前已明确肿瘤细胞均有染色体异常或基因结构和表达的异常染色体异常或基因结构和表达的异常.深入机制还深入机制还有待进一步研究有待进一步研究.目前有人提出了原发畸变和即发畸变的概念目前有人提出了原发畸变和即发畸变的概念,用用以解释肿瘤染色体复杂性多样性和癌变中的意义以解释肿

19、瘤染色体复杂性多样性和癌变中的意义.第四章第四章 放射的生物效应放射的生物效应四、辐射对组织和器官的作用四、辐射对组织和器官的作用 电离辐射作用于机体后电离辐射作用于机体后,出现形态变化最早的是造出现形态变化最早的是造血系统血系统.造血系统包括造血干细胞、造血微环境和造造血系统包括造血干细胞、造血微环境和造血刺激因子血刺激因子.辐射对造血器官损伤主要是抑制或破坏辐射对造血器官损伤主要是抑制或破坏造血干细胞和增殖池细胞的增殖能力造血干细胞和增殖池细胞的增殖能力.辐射敏感组织辐射敏感组织,电离辐射主要是破坏或抑制造血细胞的增殖能力电离辐射主要是破坏或抑制造血细胞的增殖能力,干干细胞和幼稚血细胞的增

20、殖活动受射线抑制破坏细胞和幼稚血细胞的增殖活动受射线抑制破坏,引起引起间期死亡或生殖死亡间期死亡或生殖死亡,因而增殖池的细胞数目大幅减因而增殖池的细胞数目大幅减少少.这是照射后造血细胞严重缺乏的主要原因。这是照射后造血细胞严重缺乏的主要原因。(一一)造血器官造血器官 第四章第四章 放射的生物效应放射的生物效应四、辐射对组织和器官的作用四、辐射对组织和器官的作用 造血器官各类细胞辐射敏感程度不同造血器官各类细胞辐射敏感程度不同.淋巴细胞淋巴细胞 幼红细胞幼红细胞 幼单核细胞幼单核细胞 幼粒细胞幼粒细胞 巨核细胞巨核细胞 各成熟各成熟血细胞血细胞 网状内皮细胞和脂肪细胞网状内皮细胞和脂肪细胞.辐射

21、对机体损伤辐射对机体损伤的主要征候是出血的主要征候是出血,发生时间、部位和严重程度及对发生时间、部位和严重程度及对机体影响都有一定规律机体影响都有一定规律,称电离辐射出血综合症称电离辐射出血综合症.典典型急性放射病出血主要在皮肤和黏膜型急性放射病出血主要在皮肤和黏膜,严重程度与照严重程度与照射剂量成正比射剂量成正比.严重病人出血可遍及全身严重病人出血可遍及全身,最终导致最终导致贫血贫血.电离辐射致出血综合症主要病变是凝血功能障电离辐射致出血综合症主要病变是凝血功能障碍碍.最后诱发再生障碍性贫血最后诱发再生障碍性贫血,骨髓纤维化和白血病骨髓纤维化和白血病.(一一)造血器官造血器官 第四章第四章

22、放射的生物效应放射的生物效应四、辐射对组织和器官的作用四、辐射对组织和器官的作用 胃肠道也是辐射敏感器官之一胃肠道也是辐射敏感器官之一,尤以小肠尤以小肠最敏感最敏感,胃和结肠次之胃和结肠次之.辐射对胃肠道影响是辐射对胃肠道影响是多方面的多方面的,最显著的是受照后早期恶心呕吐、最显著的是受照后早期恶心呕吐、腹泻及小肠黏膜上皮的损伤腹泻及小肠黏膜上皮的损伤.辐射对胃肠道辐射对胃肠道的运动、吸收、分泌功能也有影响的运动、吸收、分泌功能也有影响,如胃排如胃排空延迟空延迟,胃酸分泌减少胃酸分泌减少;早期小肠收缩和张力早期小肠收缩和张力增高增高,分泌亢进分泌亢进,肠激酶活力增强肠激酶活力增强,但吸收功但吸

23、收功能降低能降低.(二二)胃肠道胃肠道第四章第四章 放射的生物效应放射的生物效应四、辐射对组织和器官的作用四、辐射对组织和器官的作用 电离辐射对免疫系统的作用是放射损伤救治的电离辐射对免疫系统的作用是放射损伤救治的关键环节关键环节,受大剂量照射的人在造血障碍的同时免受大剂量照射的人在造血障碍的同时免疫系统的功能也严重低下疫系统的功能也严重低下.表现为免疫活性细胞数表现为免疫活性细胞数目减少目减少,抗体形成抑制或紊乱抗体形成抑制或紊乱,细胞因子网络调节细胞因子网络调节失常失常.这种异常可持续数月这种异常可持续数月数十年数十年,且使病人处于且使病人处于对细菌、病毒等病原体对细菌、病毒等病原体,和其

24、他损伤因子的高敏状和其他损伤因子的高敏状态态.因此因此,辐射引起的免疫系统效应辐射引起的免疫系统效应,愈来愈受到重愈来愈受到重视视.(三三)免疫系统免疫系统第四章第四章 放射的生物效应放射的生物效应四、辐射对组织和器官的作用四、辐射对组织和器官的作用 系统总体上对电离辐射十分敏感系统总体上对电离辐射十分敏感,但不同组织、不同但不同组织、不同细胞成分和不同免疫反应的辐射敏感性有明显差异细胞成分和不同免疫反应的辐射敏感性有明显差异.中中枢免疫器官枢免疫器官(骨髓、胸腺、泪囊器官骨髓、胸腺、泪囊器官)和外周免疫器官和外周免疫器官(淋巴结、脾脏淋巴结、脾脏)都是辐射敏感器官都是辐射敏感器官,照射后对液

25、体免疫照射后对液体免疫和器官免疫都有影响和器官免疫都有影响.但液体免疫较器官免疫敏感性高。但液体免疫较器官免疫敏感性高。大量照射后胸腺、脾脏和淋巴结均萎缩大量照射后胸腺、脾脏和淋巴结均萎缩,但程度不同但程度不同:胸腺发生双相变化胸腺发生双相变化(大小和重量大小和重量2424h h最小最小,12,12日恢复日恢复,20,20日在下降日在下降,后缓慢恢复后缓慢恢复););脾脏轻于胸腺脾脏轻于胸腺(70%(70%淋巴细胞淋巴细胞););淋巴结局部照射后再生迅速淋巴结局部照射后再生迅速,全身照射恢复慢于脾脏。全身照射恢复慢于脾脏。(三三)免疫系统免疫系统第四章第四章 放射的生物效应放射的生物效应四、辐

26、射对组织和器官的作用四、辐射对组织和器官的作用 急性全身照射急性全身照射对免疫功能影响取决于照射剂量对免疫功能影响取决于照射剂量.一般一般0.5Gy以以上即可显示辐射对免疫的抑制作用上即可显示辐射对免疫的抑制作用,半数致死半数致死量以上的照射后出现免疫功能的全面抑制量以上的照射后出现免疫功能的全面抑制.并发感染是急性放射病死亡的重要原因之一并发感染是急性放射病死亡的重要原因之一.受照机受照机体的并发感染主要是体内致病菌引起的内源性感染体的并发感染主要是体内致病菌引起的内源性感染:电电离辐射使外周血细胞数极度下降离辐射使外周血细胞数极度下降,机体的免疫系统高度机体的免疫系统高度抑制抑制,丧失对外

27、界的抗病能力丧失对外界的抗病能力,使病原微生物繁殖和入使病原微生物繁殖和入侵侵,致病作用增强致病作用增强.(三三)免疫系统免疫系统第四章第四章 放射的生物效应放射的生物效应四、辐射对组织和器官的作用四、辐射对组织和器官的作用 慢性低剂量全身照射慢性低剂量全身照射对免疫功能影响取决于每次照对免疫功能影响取决于每次照射剂量、照射量率和累积剂量以及生物种类和观察的射剂量、照射量率和累积剂量以及生物种类和观察的免疫学参数免疫学参数.小量值会出现免疫刺激效应小量值会出现免疫刺激效应;反之可引起反之可引起免疫抑制效应免疫抑制效应(介入放射人员血液免疫学指标有抑制介入放射人员血液免疫学指标有抑制).分析辐射

28、致免疫功能远期效应分析辐射致免疫功能远期效应,应注意应注意2 2种可能性种可能性:一一是辐射损伤恢复时是辐射损伤恢复时,免疫系统功能也恢复免疫系统功能也恢复,但随后的老但随后的老龄化过程加速龄化过程加速,因此生命晚期机体免疫力低于同龄个体因此生命晚期机体免疫力低于同龄个体;二是某些情况下二是某些情况下,辐射损伤后免役系统并未完全恢复辐射损伤后免役系统并未完全恢复,并随年龄增长进一步衰退并随年龄增长进一步衰退.两情况目前尚难完全区别两情况目前尚难完全区别.(三三)免疫系统免疫系统第四章第四章 放射的生物效应放射的生物效应四、辐射对组织和器官的作用四、辐射对组织和器官的作用 就形态而言神经细胞对辐

29、射不敏感就形态而言神经细胞对辐射不敏感,需很大剂量需很大剂量才能引起间期死亡才能引起间期死亡.在亚致死量和致死量照射后在亚致死量和致死量照射后,高高级神经的活动出现先兴奋而后抑制级神经的活动出现先兴奋而后抑制,最后恢复的变最后恢复的变化化.各阶段长短和照射剂量有关各阶段长短和照射剂量有关,较小剂量时较小剂量时,兴奋兴奋期较长期较长,或不出现抑制或不出现抑制;剂量较大时剂量较大时,则兴奋期短则兴奋期短,较较快转入抑制期快转入抑制期.自主神经系统相似自主神经系统相似,照射后初期丘脑照射后初期丘脑下部生物电增强下部生物电增强,兴奋性增高兴奋性增高,神经分泌核的分泌增神经分泌核的分泌增强强.(四四)神

30、经内分泌系统神经内分泌系统第四章第四章 放射的生物效应放射的生物效应四、辐射对组织和器官的作用四、辐射对组织和器官的作用 内分泌腺除性腺外形态上对辐射也不敏感内分泌腺除性腺外形态上对辐射也不敏感.在致死量照射后在致死量照射后,垂体、肾上腺、甲状腺等垂体、肾上腺、甲状腺等功能都出现初期增强功能都出现初期增强,分泌增多分泌增多,随后功能随后功能降低降低.损伤的极期肾上腺功能可再次升高损伤的极期肾上腺功能可再次升高.低低剂量率慢照射时剂量率慢照射时,肾上腺皮质功能常降低肾上腺皮质功能常降低,血浆皮质醇含量和尿中血浆皮质醇含量和尿中17-烃类固醇排除量减烃类固醇排除量减少少.(四四)神经内分泌系统神经

31、内分泌系统第四章第四章 放射的生物效应放射的生物效应四、辐射对组织和器官的作用四、辐射对组织和器官的作用 心脏对辐射的敏感性较低，小血管和毛细心脏对辐射的敏感性较低，小血管和毛细血管对辐射较敏感血管对辐射较敏感,照射后早期即有毛细血照射后早期即有毛细血管扩张，短暂的血流加速后，即出现血流缓管扩张，短暂的血流加速后，即出现血流缓慢。临床可见皮肤充血、红斑等。慢。临床可见皮肤充血、红斑等。(五五)心血管系统心血管系统第四章第四章 放射的生物效应放射的生物效应五、电离损伤的分子水平作用五、电离损伤的分子水平作用(一一).).电离辐射对生物大分子的作用电离辐射对生物大分子的作用t生物分子的损伤生物分子

32、的损伤是一切辐射生物效应的物质是一切辐射生物效应的物质基础基础.生物分子损伤与自由基生成密切相关生物分子损伤与自由基生成密切相关.所谓自由基是指一些独立存在的所谓自由基是指一些独立存在的,带有多个不带有多个不成对电子的原子、分子、基团或离子成对电子的原子、分子、基团或离子.自由基自由基最大的特点是寿命短而化学性质异常活跃最大的特点是寿命短而化学性质异常活跃.比比如如OH(氢氧自由基氢氧自由基)的平均寿命是的平均寿命是 10-9 10-8s,生物分子自由基也多在生物分子自由基也多在10-6 10-4s之间之间.第四章第四章 放射的生物效应放射的生物效应五、电离损伤的分子水平作用五、电离损伤的分子

33、水平作用(一一).).电离辐射对生物大分子的作用电离辐射对生物大分子的作用1.1.1.1.辐射对生物大分子作用方式辐射对生物大分子作用方式辐射对生物大分子作用方式辐射对生物大分子作用方式t直接作用直接作用 电离辐射直接引起靶分子电离和激发电离辐射直接引起靶分子电离和激发而发生物理化学变化而发生物理化学变化,造成结构和功能损伤的过程造成结构和功能损伤的过程.t间接作用间接作用 电离辐射作用于生物分子的周围介质电离辐射作用于生物分子的周围介质(主要是水主要是水)生成水解自由基生成水解自由基,这些自由基再作用于这些自由基再作用于生物分子发生物理化学变化生物分子发生物理化学变化,如生成生物分子自由如生

34、成生物分子自由基基(次级自由基次级自由基),),造成结构和功能损伤的过程造成结构和功能损伤的过程.第四章第四章 放射的生物效应放射的生物效应五、电离损伤的分子水平作用五、电离损伤的分子水平作用(一一).).电离辐射对生物大分子的作用电离辐射对生物大分子的作用2.2.2.2.生物分子的损伤与修复生物分子的损伤与修复生物分子的损伤与修复生物分子的损伤与修复t生物分子自由基生成后迅速起化学反应生物分子自由基生成后迅速起化学反应,两个两个自由基不配对电子互相配对自由基不配对电子互相配对,或是不配对电子或是不配对电子转移给另一个分子转移给另一个分子,造成化学键的变化造成化学键的变化,引起引起生物分子破坏

35、生物分子破坏.自由基反应能不断生成新自由自由基反应能不断生成新自由基基,继续与原反应物起反应继续与原反应物起反应,形成连锁反应形成连锁反应,使使生物分子损伤的数量不断扩大生物分子损伤的数量不断扩大,直到出现歧化直到出现歧化反应反应,生成两个稳定分子生成两个稳定分子.第四章第四章 放射的生物效应放射的生物效应五、电离损伤的分子水平作用五、电离损伤的分子水平作用(一一).).电离辐射对生物大分子的作用电离辐射对生物大分子的作用2.2.2.2.生物分子的损伤与修复生物分子的损伤与修复生物分子的损伤与修复生物分子的损伤与修复t被损伤的生物分子被损伤的生物分子,可以通过各种方式进可以通过各种方式进行修复

36、行修复.在自由基反应阶段若介质中存在在自由基反应阶段若介质中存在能供氧的分子能供氧的分子,如含巯基化合物如含巯基化合物,则生物则生物分子自由基可被修复分子自由基可被修复.在有在有O2的情况下的情况下,生生物分子自由基可被氧化成物分子自由基可被氧化成 超氧自由基而难以修复超氧自由基而难以修复.第四章第四章 放射的生物效应放射的生物效应五、电离损伤的分子水平作用五、电离损伤的分子水平作用(二二).).电离辐射对电离辐射对DNADNA的作用的作用1.DNA分子损伤分子损伤 辐射生物效应可造成辐射生物效应可造成DNA分子的碱基变分子的碱基变化化,使碱基环破坏、碱基脱落丢失、碱基替使碱基环破坏、碱基脱落

37、丢失、碱基替代或形成嘧啶二聚体等代或形成嘧啶二聚体等,导致导致DNA链断裂和链断裂和DNA交联等变化交联等变化.DNA链断裂是辐射损伤主要链断裂是辐射损伤主要形式形式.DNA分子受损伤后分子受损伤后,在碱基之间或碱在碱基之间或碱基与蛋白质间形成了共价键基与蛋白质间形成了共价键,发生发生 DNA-DNA交联交联,DNA-蛋白质交联蛋白质交联,即即DNA交联交联.第四章第四章 放射的生物效应放射的生物效应五、电离损伤的分子水平作用五、电离损伤的分子水平作用(二二).).电离辐射对电离辐射对DNADNA的作用的作用2.DNA合成抑制合成抑制 DNA合成抑制是敏感的辐射生物效应指标。合成抑制是敏感的辐

38、射生物效应指标。照射后照射后DNA合成抑制与合成合成抑制与合成DNA所需的所需的4 4种种脱氧核苷酸形成障碍、酶活力受抑制、脱氧核苷酸形成障碍、酶活力受抑制、DNA模板损伤、启动和调控模板损伤、启动和调控DNA合成合成的复制子减的复制子减少及能量障碍等均有关。少及能量障碍等均有关。第四章第四章 放射的生物效应放射的生物效应五、电离损伤的分子水平作用五、电离损伤的分子水平作用(二二).).电离辐射对电离辐射对DNADNA的作用的作用3.DNA分解增强分解增强 在在DNA合成抑制的同时，分解代谢明显增合成抑制的同时，分解代谢明显增强。原因可能是辐射破坏了溶酶体和细胞核强。原因可能是辐射破坏了溶酶体

39、和细胞核的膜结构的膜结构,DNA酶释放直接与酶释放直接与DNA接触接触,增加增加了了DNA的降解的降解.在一定剂量范围内在一定剂量范围内,降解的程降解的程度确定于照射剂量度确定于照射剂量.照射后尿中的照射后尿中的DNA代谢代谢产物排出量明显增多。产物排出量明显增多。第四章第四章 放射的生物效应放射的生物效应五、电离损伤的分子水平作用五、电离损伤的分子水平作用(三三).).电离辐射对蛋白质和酶的作用电离辐射对蛋白质和酶的作用1.分子破坏分子破坏 蛋白质和酶分子在照射后可发生结构的破坏蛋白质和酶分子在照射后可发生结构的破坏,包包括肽键电离、断裂括肽键电离、断裂,巯基氧化巯基氧化,二硫键还原二硫键还

40、原,旁旁侧羟基被氧化等侧羟基被氧化等,从而导致蛋白分子功能的改从而导致蛋白分子功能的改变。变。第四章第四章 放射的生物效应放射的生物效应五、电离损伤的分子水平作用五、电离损伤的分子水平作用(三三).).电离辐射对蛋白质和酶的作用电离辐射对蛋白质和酶的作用2.对合成的影响对合成的影响 辐射对蛋白质生物合成的影响较复杂辐射对蛋白质生物合成的影响较复杂,可被可被激活激活,也可被抑制也可被抑制,有的呈双向变化有的呈双向变化,即先抑制即先抑制后增强后增强.但在血清蛋白方面但在血清蛋白方面,照射后血清白蛋白照射后血清白蛋白和和球蛋白含量球蛋白含量,和和球蛋白含量球蛋白含量,因而蛋白因而蛋白质净合成量质净合

41、成量 。第四章第四章 放射的生物效应放射的生物效应五、电离损伤的分子水平作用五、电离损伤的分子水平作用(三三).).电离辐射对蛋白质和酶的作用电离辐射对蛋白质和酶的作用3.分解代谢增强分解代谢增强 照射后蛋白质分解代谢增强是非常显著的照射后蛋白质分解代谢增强是非常显著的,主要是主要是许多蛋白质水解酶活力增强许多蛋白质水解酶活力增强.比如照射后由于溶酶体比如照射后由于溶酶体被破坏被破坏,组织蛋白酶释放组织蛋白酶释放,活力明显增加活力明显增加,促使细胞促使细胞内和细胞外蛋白质分解增强内和细胞外蛋白质分解增强.同时同时,照射后肌体摄取食照射后肌体摄取食物减少物减少,加剧了蛋白质分解代谢加剧了蛋白质分解代谢,释放出大量游离氨基释放出大量游离氨基酸酸.一部分生糖氨基酸通过作用转化成葡萄糖一部分生糖氨基酸通过作用转化成葡萄糖,一部一部分代谢尿素或其它非蛋白氮分代谢尿素或其它非蛋白氮,整个机体处于负氮平衡整个机体处于负氮平衡状态状态.