醫(yī)學(xué)放射生物學(xué)劉芬菊放射生物學(xué)第一頁，共三百五十九頁。

緒論第二頁，共三百五十九頁。第三頁，共三百五十九頁。

醫(yī)學(xué)放射生物學(xué)醫(yī)學(xué)放射生物學(xué)(medicalradiobology)是放射醫(yī)學(xué)的基礎(chǔ)，重點研究電離輻射對機(jī)體，特別是人體的影響；它為放射防護(hù)，放射損傷和放射治療提供生物理論依據(jù)。第四頁，共三百五十九頁。放射生物學(xué)研究的主要內(nèi)容1.大劑量照射所致淋巴細(xì)胞及其亞群的損傷效應(yīng)2.低劑量照射對淋巴細(xì)胞及其亞群的刺激效應(yīng)3.低劑量照射自由基生物效應(yīng)的研究4.大劑量照射DNA修復(fù)基因的表達(dá)及功能研究第五頁，共三百五十九頁。放射損傷（radiationinjuse)--即電離輻射作用于身體后引起的損傷。主要來源于外照射的χ線，γ射線或其它射線和進(jìn)入身體后內(nèi)照射的放射性物質(zhì)（醫(yī)療照射和治療），造成損傷的原因是照射劑量過大。第六頁，共三百五十九頁。放射損傷（radiationinjuse)還有在應(yīng)用放射性物質(zhì)過程中不遵守安全操作規(guī)程等。放射損傷分為全身性（放射病）和局部性（放射性灼傷）和復(fù)合傷（急性放射病合并放射性灼傷）等種類。第七頁，共三百五十九頁。

放射醫(yī)學(xué)與防護(hù)研究成果

的三個方面1．

輻射效應(yīng)的基礎(chǔ)和應(yīng)用基礎(chǔ)研究方面，已形成了相對穩(wěn)定，不斷深入地發(fā)展方向和研究體系，例如分子生物學(xué)的研究，輻射流行病學(xué)的研究，低劑量刺激效應(yīng)研究和放射復(fù)合傷的研究等都取得了長足的進(jìn)展，在國內(nèi)外同行中有很大影響，在國際上占有一席之地。第八頁，共三百五十九頁。2．放射醫(yī)學(xué)臨床與實驗研究方面，急性放射病的診斷與治療取得了很大進(jìn)展，在某些方面達(dá)到國際水平。放射病臨床與基礎(chǔ)相結(jié)合的研究和中西醫(yī)結(jié)合治療全身和局部放射損傷的研究等都取得了很大進(jìn)展并具有中國特色。核事故與放射事故醫(yī)學(xué)應(yīng)急響應(yīng)也逐步形成了一個比較完整的研究體系。另外，重離子治療的放射生物學(xué)研究已開始起步并取得了可喜的成績。第九頁，共三百五十九頁。3．

輻射劑量與放射防護(hù)方面，放療劑量，診斷劑量，核醫(yī)學(xué)劑量，環(huán)境劑量，個人劑量，事故劑量，生物劑量和活度劑量等的研究和應(yīng)用中都取得很大成績，并引入了一些新的方法和技術(shù)。職業(yè)照射防護(hù)，醫(yī)學(xué)照射防護(hù)，人為抗高天然輻射照射的劑量與評價，醫(yī)療照射的質(zhì)量保證和質(zhì)量控制以及放射衛(wèi)生法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)和監(jiān)督檢測等的研究和實際工作都有新的進(jìn)展。在輻射劑量與放射防護(hù)的某些方面已達(dá)到國際水平。第十頁，共三百五十九頁。概述Χ射線的發(fā)現(xiàn)對科技發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響：1895年12月28日，倫琴（W.C.Roentgen)發(fā)現(xiàn)Χ射線。1896年1月Grubbe用Χ射線治療一例乳腺癌1896年4月danidls報道照射后脫發(fā)貝克勒爾（H.Becquerel)報道了鈾發(fā)出的放射性。第十一頁，共三百五十九頁。

概述不久居里夫婦成功分離出鐳，提出了“放射性”1934年約里奧-居里夫婦發(fā)現(xiàn)人工放射性第十二頁，共三百五十九頁。

概述隨著χ線研究和應(yīng)用的發(fā)現(xiàn)，電離輻射的生物效應(yīng)，皮膚損傷，及其癌癥的報導(dǎo)屢見不鮮，居里夫人因患白血病而亡，約里奧居里夫婦也導(dǎo)致了組織損傷的發(fā)生。貝克勒爾把鈾放在衣袋內(nèi)致使該處皮膚燒傷。第十三頁，共三百五十九頁。臨床放射醫(yī)學(xué)研究的內(nèi)容第十四頁，共三百五十九頁。第一章電離輻射生物學(xué)作用的

物理和化學(xué)基礎(chǔ)第一節(jié)電離輻射的種類及其與物質(zhì)的相互作用

1）電磁輻射：是以互相垂直的電場和磁場、隨時間變化而交變震蕩，形成向前運動的電磁波。如：x、r、微波、紅外線波和紫外線都是電磁輻射。

2）粒子輻射：通過消耗自己的能量傳遞給其它物質(zhì)，主要有：α、β、負(fù)π介子和帶電重離子。第十五頁，共三百五十九頁。粒子輻射的種類α粒子：由兩個中子和兩個質(zhì)子組成β粒子或電子：帶有一個最小單位負(fù)電核的粒子中子：不帶電粒子負(fù)π介子：其質(zhì)量介于電子和質(zhì)子之間。重離子：第十六頁，共三百五十九頁。

中子的種類熱中子———能量小于0.5eV中能中子——能量為0.5eV~10keV快中子———能量為10keV~10或15keV特快中子——能量在10~15MeV以上第十七頁，共三百五十九頁。第二節(jié)電離和激發(fā)一、電離作用：高能粒子和電磁輻射的能量被生物組織吸收后引起效應(yīng)的最重要的原初過程。二、激發(fā)作用：電離輻射與分子相互作用，其能量不足以將軌道電子擊出，使電子躍遷到高能軌道上，使分子處于激發(fā)態(tài)，這一過程稱為：激發(fā)作用。三、水的電離和激發(fā)第十八頁，共三百五十九頁。輻射作用于生物大分子或水分子均可引起電離和激發(fā)H2O___激發(fā)_____H2O*→H*+OH*└────┐H2O

電離

H2O+e-─┘│├─+H2O→H+OH-

│├──HH++OH*└──H2O→eaq-第十九頁，共三百五十九頁。水的原發(fā)輻解產(chǎn)物

H2O--→H.+.OH+e-水合H2+H2O2+H3O+第二十頁，共三百五十九頁。水的原初輻解產(chǎn)物的產(chǎn)額._______________________________

產(chǎn)額G值

————————————————

OH2.7H.0.55e水合

2.7H20.45H2O20.7H+(H2O3+)2.7___________________________第二十一頁，共三百五十九頁。第三節(jié)傳能線密度與

相對生物效能一、傳能線密度（linearenergytransfer，LET）：指直接電離粒子在其單位長度徑跡上消耗的平均能量，其單位為J/m,常用keV/μm表示，1keV/μm=1.602X10-10J/m。第二十二頁，共三百五十九頁。二、相對生物效能（Relativebiologicaleffectiveness,RBE）相對生物效應(yīng)的定義：X射線（250kV）引起某一生物效應(yīng)所需劑量與所觀察的輻射引起同一生物效應(yīng)所需劑量的比值。即：X標(biāo)準(zhǔn)射線產(chǎn)生生物效應(yīng)的劑量RBE=——————————————

所觀察輻射引起相同生物效應(yīng)的劑量第二十三頁，共三百五十九頁。

或：

所觀察的輻射產(chǎn)生的生物效應(yīng)RBE=——————————————

相同劑量標(biāo)準(zhǔn)射線產(chǎn)生的生物效應(yīng)第二十四頁，共三百五十九頁。

三、兩者的關(guān)系1.RBE與LET呈正相關(guān)關(guān)系2.當(dāng)LET<10keV/μm時，RBE隨LET上升很小。3.當(dāng)LET＞10keV/μm時，RBE隨LET增大迅速上升。4.當(dāng)LET＞100keV/μm時，RBE隨LET增大而下降。第二十五頁，共三百五十九頁。

第四節(jié)

自由基一、自由基的定義和特性（一）自由基（freeradical)的定義

自由基是指：能夠獨立存在的、含有一個或一個以上未配對電子的任何原子、分子、離子或原子團(tuán)。（單獨占有原子或分子軌道的電子）（二）自由基的理化特性：1.自由基具有未配對電子，易與其它電子形成配對鍵，故具有很高的反應(yīng)活性。（見P14-15）2.自由基的半壽期:羥自由基為本10-10~10-9s

水合電子為2.3X10-4

第二十六頁，共三百五十九頁。

二、活性氧與氧自由基活性氧----是指氧的某些代謝產(chǎn)物和一些由其衍生的含氧物質(zhì)，統(tǒng)稱為活性氧.1.氧的單電子還原物,如O2-和O-,以及HO2.和.OH;2.氧的雙電子還原物H2O2;3.烷烴過氧化物ROOH及其均裂產(chǎn)物RO.，ROO；4.處于激發(fā)態(tài)的氧、單線態(tài)氧和羥基化合物。第二十七頁，共三百五十九頁。二、活性氧與氧自由基所有含氧自由基都是活性氧(activeoxygenspecies)

活性氧可以通過生物體內(nèi)的金屬離子介導(dǎo)或酶的催化反應(yīng)相互轉(zhuǎn)變。*清除O2-.的超氧化物歧化酶(SOD)*清除H2O2的過氧化氫酶(CAT)第二十八頁，共三百五十九頁。三、自由基對生物分子的作用1.自由基對DNA的損傷作用:1)堿基的損傷:.OH和.H自由基與嘧啶堿基可發(fā)生加成和抽氫兩類反應(yīng)。2)核糖的損傷:單、雙鏈斷裂與DNA的堿基缺失。3）磷酸基的損傷2.自由基與脂質(zhì)過氧化（生物膜的損傷）脂質(zhì)過氧化作用是由于氧自由基攻擊了生物膜磷脂中的多不飽和脂肪酸引起,形成脂質(zhì)過氧化物對細(xì)胞造成損傷.(如LPO)

第二十九頁，共三百五十九頁。3.脂質(zhì)過氧化作用對

細(xì)胞的損傷機(jī)制生物膜主要由脂質(zhì)和蛋白質(zhì)組成.脂質(zhì)中含有最多的成分是磷脂等。1)細(xì)胞膜功能的改變(膜結(jié)構(gòu)的剛?cè)崽匦?增加膜的通透性,甚至發(fā)生崩解)2)脂質(zhì)過氧化過程中形成的活性氧對酶和細(xì)胞其它成分的損傷。3)脂質(zhì)過氧化物的代謝產(chǎn)物對蛋白質(zhì)的損傷及其成分的毒性效應(yīng)。第三十頁，共三百五十九頁。

四、抗氧化防御功能1.抗氧化酶類—清除自由基酶類的統(tǒng)稱主要有超氧化物歧化酶(superoxidedismutaseSOD)，過氧化氫酶（CAT）和過氧化物酶(Peroxidase)等。*SOD是一組金屬酶,氧自由基(O2.)的專一酶

SOD的三種類型:CuZnSOD，MnSOD和FeSOD。分別存在于細(xì)胞的不同部位。(p16-17)第三十一頁，共三百五十九頁。五、抗氧化酶的輻射防護(hù)作用輻射防護(hù)是放射生物學(xué)工作者面臨的一個重要課題：1.SOD對脂質(zhì)過氧化與生物膜損傷的防護(hù)作用.2.SOD對造血干細(xì)胞與骨髓損傷的防護(hù)作用.(照前及照后給予SOD使小鼠WBC與RBC下降減輕)3.SOD對小鼠存活率的影響.(照前注射SOD使受照小鼠死亡率降低)第三十二頁，共三百五十九頁。SOD對照前小鼠紅細(xì)胞數(shù)

變化的效應(yīng)(X±S)照射量紅細(xì)胞數(shù)(X10-9/ml)(Gy)0.1mol/LNaCl(對照)SOD(35μg/g)4.07.8±0.678.56±0.965.54.99±0.468.29±0.53**6.753.34±1.047.39±0.77**

010.57±0.2010.53±1.26第三十三頁，共三百五十九頁。6.5Gy輻照后小鼠死亡率(n=48)SOD(mg/Kg體重)30d死亡率(%)對照(0.1mol/LNaCl85152635217045____10032____第三十四頁，共三百五十九頁。第五節(jié)直接作用與間接作用一、直接作用：電離輻射的能量直接沉積與生物大分子，引起生物大分子的電離和激發(fā)，破壞機(jī)體的核酸、蛋白質(zhì)、酶等具有生命功能的物質(zhì)。二、間接作用：電離輻射首先直接作用與水，使水分子產(chǎn)生一系列原發(fā)輻射分解產(chǎn)物，然后通過水的輻射分解產(chǎn)物再作用于生物大分子。間接作用的幾個效應(yīng)如下：第三十五頁，共三百五十九頁。

1.稀釋效應(yīng)一定數(shù)量的電離輻射產(chǎn)生固定數(shù)量的自由基,如果是間接作用,失活溶質(zhì)分子數(shù)，與固定數(shù)量的自由基有關(guān)，與溶液濃度無關(guān)。失活分子的百分?jǐn)?shù)隨溶液濃度增加而下降。(p19)第三十六頁，共三百五十九頁。

2.氧效應(yīng)

受照射的組織、細(xì)胞或溶液，其輻射效應(yīng)隨氧濃度的增加而增加，這種現(xiàn)象在放射生物效應(yīng)中稱為氧效應(yīng)(Oxygeneffect)。治療腫瘤時瘤細(xì)胞在增加氧的條件下，輻射敏感性增高，可提高治療.(p19)第三十七頁，共三百五十九頁。3.保護(hù)效應(yīng)受照射體系中由于有其它物質(zhì)的存在，使輻射對溶質(zhì)的操作效應(yīng)減輕。

4.溫度效應(yīng)降低溫度或置于冰凍狀態(tài)可使輻射損傷減輕。第三十八頁，共三百五十九頁。第六節(jié)氧效應(yīng)與氧增強(qiáng)比一、氧效應(yīng):受照組織、細(xì)胞或生物大分子的輻射效應(yīng)隨周圍介質(zhì)中氧濃度升高而增高。二、氧增強(qiáng)比（OER）：指缺氧條件下引起一定效應(yīng)所需輻射劑量與有氧條件下引起同樣效應(yīng)所需輻射劑量的比值。三、氧濃度對氧效應(yīng)的影響四、照射時間對氧效應(yīng)的影響五、氧效應(yīng)的發(fā)生機(jī)制第三十九頁，共三百五十九頁。LET與OER的關(guān)系氧增強(qiáng)比（OER）為LET的函數(shù)，低LET（χ、γ）射線，OER=2.5~3.0。隨著LET增加，

OER快速下降，這與RBE的迅速上升位置是相同的。LET約等于100keV/μm的地方。第四十頁，共三百五十九頁。第七節(jié)靶學(xué)說和靶分子一、單擊模型二、多擊模型三、單靶與多靶模型四、DNA雙鏈斷裂模型五、靶分子第四十一頁，共三百五十九頁。第八節(jié)輻射增敏及輻射防護(hù)

一、輻射增敏劑

1.DNA前體堿基類似物

2.乏氧細(xì)胞增敏劑

3.巰基抑制劑

4.類氧化合物

5.其它

第四十二頁，共三百五十九頁。

二、輻射防護(hù)劑1.硫氫化合物（含SH基）巰基乙酸、谷光甘肽、色氨酸、胱氨酸及半胱氨酸2.具有堿基功能胺類：組胺及5-羥色胺3.生物反應(yīng)修飾劑：內(nèi)毒素、植物多糖、雌激素等4.中藥制劑:如姜黃、云脂多糖、欖香烯等第四十三頁，共三百五十九頁。

第九節(jié)影響電離輻射生物

效應(yīng)的主要因素影響生物效應(yīng)的主要因素有兩個:一、與輻射有關(guān)的因素

1.射線的種類(電離密度和穿透能力是影響生物學(xué)作用的重要)因素。

2.輻射劑量照射劑量與生物效應(yīng)之間存在一定的相依關(guān)系.（LD50）

總的規(guī)律：是劑量愈大，效應(yīng)愈顯著，但不完全呈線性關(guān)系。第四十四頁，共三百五十九頁。

半數(shù)致死量（LD50）定義：將引起被照射機(jī)體死亡50%所需的劑量稱為半致死劑量（LD50），作為衡量機(jī)體放射敏感性的參數(shù)。

LD50愈小，機(jī)體放射敏感性愈高。LD50/30表示30日內(nèi)引起動物或人50%死亡的劑量。（見P30）第四十五頁，共三百五十九頁。

3.輻射劑量率

輻射劑量率：是指單位時間內(nèi)機(jī)體所接受的照射劑量。常用Gy/d，Gy/h，Gy/min或Gy/s表示。在一般情況下，劑量率與生物效應(yīng)呈正比關(guān)系，要引起急性放射損傷必須要達(dá)到一定的劑量率閾值。第四十六頁，共三百五十九頁。

4.分次照射

分次照射是指同一劑量的輻射，分次照射所產(chǎn)生的生物效應(yīng)低于一次照射，分次愈多，分次間隔時間愈長，生物效應(yīng)愈小。第四十七頁，共三百五十九頁。

5.照射部位機(jī)體受照部位不同，所產(chǎn)生的生物效應(yīng)亦不盡相同。

其嚴(yán)重程度為腹部＞盆腔＞頭頸＞胸部＞四肢第四十八頁，共三百五十九頁。6.照射面積

內(nèi)照射7.照射方式＜外照射(單向或多向)

混合照射

第四十九頁，共三百五十九頁。

二、與機(jī)體有關(guān)的因素放射敏感性：不同器官,組織和細(xì)胞的放射敏感性與分裂活動成正比，與分化程度成反比。第五十頁，共三百五十九頁。1.種系的放射敏感性

隨種系演化不同階段，其敏感性規(guī)律是種系演化愈高，機(jī)體組織結(jié)構(gòu)愈復(fù)雜，放射敏感性愈高。

不同動物或不同品系之間輻射敏感性有很大差異，其敏感順序：豚鼠＞狗＞人＞兔＞小鼠＞大鼠第五十一頁，共三百五十九頁。

2.個體發(fā)育的放射敏感性總的規(guī)律是:放射敏感性隨個體發(fā)育過程逐漸降低,即越幼稚的動物越敏感,相對成熟的動物（成年動物機(jī)體）敏感性較低.第五十二頁，共三百五十九頁。

3.不同器官、組織和細(xì)胞

的放射敏感性敏感性規(guī)律：一種組織的放射敏感性與其細(xì)胞的分裂活動成正比而與其分化程度成反比。

人體各種組織的放射敏感性順序：1）高度敏感組織：淋巴組織、胸腺、骨髓、胃腸上皮、、性腺和胚胎組織。第五十三頁，共三百五十九頁。

不同器官、組織和細(xì)胞

的放射敏感性2）中度敏感組織：感覺器官、內(nèi)皮細(xì)胞、皮膚上皮、唾液腺、腎、肝、肺組織的上皮組織。3）輕度敏感組織：中樞神經(jīng)系統(tǒng)、內(nèi)分泌腺、心臟。4）不敏感組織：肌肉組織、軟骨和骨組織、結(jié)締組織。第五十四頁，共三百五十九頁。

放射敏感性的特殊規(guī)律

一般來講，對于多種細(xì)胞是愈幼稚愈敏感；成熟者不敏感但是對于淋巴細(xì)胞來說不符合這個規(guī)律：*淋巴細(xì)胞從幼稚到成熟各個階段都敏感。第五十五頁，共三百五十九頁。

4.亞細(xì)胞和分子水平的

放射敏感性生物大分子的放射敏感性順序:DNA＞

mRNA＞

rRNA和tRNA＞蛋白質(zhì)第五十六頁，共三百五十九頁。

第二章電離輻射的分

子生物學(xué)效應(yīng)

第五十七頁，共三百五十九頁。正常DNA分子結(jié)構(gòu)DNA是一個由4種單位組成的雙螺旋大分子：即嘌呤堿——腺嘌呤（A）和鳥嘌呤（G）

嘧啶堿——胸腺嘧啶（T）和胞嘧啶（C）這些堿基排列成兩條線性列陣（或鏈），中間以氫鍵結(jié)合在一起，外側(cè)則以非共價鍵與糖-磷酸殘基相連接（DNA骨架）。腺嘌呤與胸腺嘧啶配對（A：T堿基對），鳥嘌呤與胞嘧啶配對（G：C堿基對），使DNA的一條鏈具有另一條鏈的互補(bǔ)序列。第五十八頁，共三百五十九頁。第一節(jié)電離輻射所致DNA

損傷及其生物學(xué)意義第五十九頁，共三百五十九頁。

細(xì)胞核的放射敏感性

1.用210Po沉積于細(xì)胞，用α射線照射核或細(xì)胞漿；其胞核的平均致死劑量<1.5Gy,而細(xì)胞漿細(xì)胞漿受照劑量250Gy,其核敏感性要比胞漿大100倍。第六十頁，共三百五十九頁。2.用氚水與氚標(biāo)記的3H-TdR比較輻射效應(yīng)，3H-TdR是DNA合成的特異前體物質(zhì)，故可進(jìn)入細(xì)胞核DNA中，而氚水則均勻分布于細(xì)胞內(nèi)，即需要1000倍的氚水才能引起與3H-TdR標(biāo)記產(chǎn)生同等的損傷。第六十一頁，共三百五十九頁。

輻射所致DNA損傷的類型：DNA鏈斷裂、DNA堿基損傷、DNA交聯(lián)一、DNA鏈斷裂

單鏈斷裂（singlestrandbreak，SSB)

雙鏈斷裂（doublestrandbreak，DSB).第六十二頁，共三百五十九頁。1.DNA斷裂的分子機(jī)制由于磷酸二酯鍵或脫氧戊糖的破壞；由于堿基破壞或脫落形成鏈上的不穩(wěn)定位點。(1)脫氧戊糖和磷酸二酯鍵的破壞由于輻解產(chǎn)物（水合電子、羥自由基和氫自由基）的形成。DNA斷裂主要與羥自由基的作用有關(guān)第六十三頁，共三百五十九頁。(2)堿基的損傷

在充氧情況下的照射，堿基的損傷主要是由于羥自由基(.OH)所致。第六十四頁，共三百五十九頁。

測定DNA堿基損傷的方法1)氣相色譜/質(zhì)譜法2)堿幾基切除修復(fù)酶識別法3)胸腺嘧啶乙二醇的超敏感方法,將抗體檢測與毛細(xì)管電泳相結(jié)合.第六十五頁，共三百五十九頁。

2.不同條件下輻照所致DNA鏈斷裂A.充氧情況下使糖基（脫氧戊糖）破壞，引起DNA鏈斷裂。B.固態(tài)下照射DNA→脫氧戊糖破壞→DNA鏈斷裂C.細(xì)胞中DNA受照后引起的鏈斷裂

在堿性條件下測定DNA鏈斷裂。第六十六頁，共三百五十九頁。*3.DNA鏈斷裂的主要特點

1)單鏈斷裂與雙鏈斷裂的比值

DSB約為SSB的1/10~1/20

SSB由一個自由基攻擊引起。

DSB必須由兩個以上自由基引起。一定能量的射線所產(chǎn)生的SSB和DSB有一個大致的比值，但比值不是恒定的。第六十七頁，共三百五十九頁。

2）LET對鏈斷裂的影響各種射線對鏈斷裂效應(yīng)的順序：

中子＞γ射線、χ＞紫外線SSB與DSB的比值與LET的高低有關(guān)。隨著LET的升高，SSB減少，DSB增多。第六十八頁，共三百五十九頁。

低LET輻射所致哺乳動物

細(xì)胞內(nèi)DNA損傷的產(chǎn)額

損傷類型

產(chǎn)額（每細(xì)胞缺陷數(shù)Gy-1)

單鏈斷裂1000

堿基損傷500

雙鏈斷裂40蛋白質(zhì)膠聯(lián)150第六十九頁，共三百五十九頁。

3）氧效應(yīng)對鏈斷裂的影響氧效應(yīng)可增加鏈斷裂的程度：主要原因是氧效應(yīng)可增加羥自由基的產(chǎn)生。第七十頁，共三百五十九頁。4）DNA鏈發(fā)生的部位劑量不同，DNA堿基發(fā)生斷裂的概率亦不同。當(dāng)劑量＜10Gy照射時，堿基斷裂順序G＞A＞T≥C。當(dāng)劑量＞40~80Gy照射時，堿基斷裂順序T＞G＞A≥C。第七十一頁，共三百五十九頁。5）DNA鏈斷裂與細(xì)胞輻射敏感性DNA的斷裂程度與輻射敏感性有關(guān)。不同哺乳動物細(xì)胞對輻射的敏感性有很大差異，平均致死劑量（D0）亦不同。（例P41）第七十二頁，共三百五十九頁。

DNA自然斷裂的發(fā)生通常情況下DNA斷裂的本底水平可達(dá)總DNA的百分之幾。一般方法難以測量，常引入凝膠模塊的方法來解決。第七十三頁，共三百五十九頁。二、DNA交聯(lián)

DNA交聯(lián)是指一條鏈上的堿基與另一條鏈上的堿基以共價鍵結(jié)合的形式。

DNA交聯(lián)分為三種形式：a.DNA鏈間交聯(lián)b.DNA鏈內(nèi)交聯(lián)c.DNA--蛋白質(zhì)交聯(lián)第七十四頁，共三百五十九頁。

1.DNA-蛋白質(zhì)交聯(lián)（DPC）1）DPC存在的證據(jù)

用堿性洗脫法檢測DPC的形成：將細(xì)胞照射后，用蠕動泵將樣品收集在微孔濾膜上→用脫氧核糖核酸酶（DNase)消化濾膜上的DPC中DNA，通過同位素（3H或14C）標(biāo)記觀察蛋白質(zhì)的存留率，可觀察到DNA因DPC的破壞被洗脫下來，使膜上殘留率下降。第七十五頁，共三百五十九頁。2)氧效應(yīng)對DPC形成的影響有氧條件下進(jìn)行紫外線照射→交聯(lián)量增加有氧條件下進(jìn)行χ線照射→交聯(lián)量減少；反之產(chǎn)生的交聯(lián)反應(yīng)增強(qiáng)。3）溫度對DPC形成的影響

過熱能增加腫瘤細(xì)胞DPC的形成而用于放射治療的增敏。4）染色質(zhì)狀態(tài)對DPC形成的影響第七十六頁，共三百五十九頁。

2.DNA-DNA鏈間的交聯(lián)在放射生物學(xué)中研究DNA-DNA鏈間的交聯(lián)的報道較少。在干燥及含25%水的DNA中鏈間斷裂占優(yōu)勢；隨著水分子的增加DNA鏈斷裂生成率上升，而鏈間斷裂下降。第七十七頁，共三百五十九頁。

3.DNA鏈內(nèi)交聯(lián)-嘧啶

二聚體的形成電離輻射引起二聚體形成很少二聚體形成是紫外線照射引起DNA的特征性改變。二聚體形成是紫外線照射后胸腺嘧啶自由基加合而成。

第七十八頁，共三百五十九頁。一、單擊模型二、多擊模型三、單靶與多靶模型四、DNA雙鏈斷裂模型五、靶分子γ

射線第七十九頁，共三百五十九頁。DNA雙鏈中一條鏈斷裂者稱為單鏈斷裂，(SingleStrandBreak,SSB)第八十頁，共三百五十九頁。損傷識別兩條鏈在同一處或相鄰處斷裂者稱為雙鏈斷裂，(DoubleStrandBreakBSB)第八十一頁，共三百五十九頁。損傷識別錯配修復(fù)BRCA1/BRCA2ATM/ATRPARP堿基切除修復(fù)DNA復(fù)制越過損傷合成基于重復(fù)序列的末端連接hRAD50hMRE11NBS1非同源末端連接同源重組修復(fù)人細(xì)胞受電離輻射損傷后DNA修復(fù)途徑中的重要基因第八十二頁，共三百五十九頁。同源重組修復(fù):hRAD51,hRAD52hRAD54,XRCC2XRCC3堿基切除修復(fù):hNTH/hOGG1HAP1XPGPOLβ(聚合酶beta）XRCC1LIG3（連接酶III）回主頁第八十三頁，共三百五十九頁。二聚體第八十四頁，共三百五十九頁。三、DNA二級和三級結(jié)構(gòu)的變化1.增色效應(yīng)和Tm值——隨著DNA大分子發(fā)生變性和降解程度增加，其克原子磷消光系數(shù)值增大，這種現(xiàn)象稱為“增色效應(yīng)”

增色效應(yīng)是有限度的,當(dāng)照射劑量不斷加大，DNA結(jié)構(gòu)受到進(jìn)一步損傷，增色效應(yīng)消失.

第八十五頁，共三百五十九頁。2.旋光色散和圓二色性

可用原子吸收光譜儀測定

3.粘度

DNA溶液粘度的改變可反映出DNA結(jié)構(gòu)的改變第八十六頁，共三百五十九頁。四、DNA損傷的生物學(xué)意義DNA結(jié)構(gòu)的完整與穩(wěn)定在生物學(xué)上有著特別重要的意義。在射線作用下，DNA堿基的損傷或脫落改變了密碼，引起基因的突變。

第八十七頁，共三百五十九頁。第二節(jié)輻射引起DNA功能與

代謝改變DNA是遺傳的重要物質(zhì)，受照射后引起DNA分子結(jié)構(gòu)的破壞和代謝的改變。（一）DNA合成抑制，用3氫—胸腺嘧啶核苷（3H—TDR）摻入法測定DNA合成速率。

第八十八頁，共三百五十九頁。

一、輻射對DNA生物合成的

抑制作用與機(jī)制1.劑量-效應(yīng)關(guān)系

DNA合成速率常以放射性同位素標(biāo)記的前體參入率來測定。常用前體物質(zhì)有高純度的3H和14C標(biāo)記的特異性堿基。電離輻射可抑制3H-TdR參入細(xì)胞DNA的速率下降。第八十九頁，共三百五十九頁。

2.DNA合成抑制機(jī)制（1）核苷酸形成障礙DNA合成↓（2）能量代謝障礙（3）與DNA合成有關(guān)的酶反應(yīng)受抑制（4）模板損傷引起DNA模板損傷，是在較大劑量照射時發(fā)生的。（5）對DNA復(fù)制過程的影響射線破壞細(xì)胞內(nèi)DNA復(fù)制的調(diào)控機(jī)制第九十頁，共三百五十九頁。3.輻射對細(xì)胞合成期的影響1）電離輻射對細(xì)胞周期各個階段產(chǎn)生不同程度的影響;不同種屬細(xì)胞在細(xì)胞間期照射,產(chǎn)生的影響也不同。2)S期

DNA合成抑制

S期進(jìn)入G2期的速度減慢，其S期延長。第九十一頁，共三百五十九頁。第九十二頁，共三百五十九頁。第九十三頁，共三百五十九頁。第九十四頁，共三百五十九頁。二、輻射對DNA分解代謝的影響

DNA合成抑制

1.電離輻射↑------→DNA代謝增強(qiáng)

Dnase↑2.DNA降解程度與時間和劑量有關(guān)(P50)3.DNA降解的輻射損傷指標(biāo)(P50-51)第九十五頁，共三百五十九頁。第三節(jié)染色質(zhì)的輻射生物學(xué)效應(yīng)

與DNA損傷修復(fù)有密切關(guān)系的另一個因素是真核細(xì)胞的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)。而染色質(zhì)包括：DNA、組蛋白、非組蛋白及少量RNA。一、染色質(zhì)的輻射敏感性

1.染色質(zhì)常染色質(zhì):活性染色質(zhì)異染色質(zhì):非活性染色質(zhì)(χ染色體)2.核小體

第九十六頁，共三百五十九頁。

第四節(jié)DNA輻射損傷的

修復(fù)及其遺傳學(xué)控制一、DNA損傷修復(fù)的不同類型1.DNA單鏈斷裂的修復(fù)絕大多數(shù)正常細(xì)胞都能修復(fù)單鏈斷裂。例：用γ射線照射中國倉鼠卵巢細(xì)胞（CHO），保溫不同時間后測DNA單鏈斷裂修復(fù)的程度。第九十七頁，共三百五十九頁。2.DNA雙鏈斷裂的修復(fù)用中性洗脫法顯示，在γ射線100Gy照射后，保溫30min，膜上DNA殘存量均增加20%左右，說明雙鏈斷裂得到了部分修復(fù)。（P57)第九十八頁，共三百五十九頁。

3.堿基損傷的修復(fù)

堿基的修復(fù)主要是紫外線引起的二聚體改變,受照射后經(jīng)過保溫,可以使二聚體減少,但損傷堿基只是部分修復(fù)。第九十九頁，共三百五十九頁。4.DNA修復(fù)合成

DNA修復(fù)合成不同于細(xì)胞增殖過程中的合成,與細(xì)胞周期無關(guān)，研究確定，稱為DNA期外合成或程序外合成(UDS)，方法可用3H-TdR參入法。第一百頁，共三百五十九頁。二、DNA的損傷修復(fù)機(jī)制1.回復(fù)修復(fù)

定義：回復(fù)修復(fù)是細(xì)胞對DNA某些損傷修復(fù)的一種簡單方式，包括酶光復(fù)活修復(fù)、單鏈斷裂的重接和嘌呤的直接插入。酶光復(fù)活修復(fù)主要是低等生物修復(fù)紫外線損傷的一種方式。對于高等生物細(xì)胞及人的組織細(xì)胞不是主要途徑。第一百零一頁，共三百五十九頁。2.切除修復(fù)切除修復(fù)：通過識別→切除（堿基切除和核苷酸切除）→修補(bǔ)→再連接:三個特點:準(zhǔn)確、無誤、正確修復(fù)。3.重組修復(fù)：

DNA復(fù)制－重組－再合成當(dāng)DNA雙鏈發(fā)生嚴(yán)重?fù)p傷時需要另一種機(jī)理完成正確的修復(fù)。一種情況是兩條鏈同時受到損傷；單鏈損傷尚未修復(fù)發(fā)生了復(fù)制。第一百零二頁，共三百五十九頁。4.SOS修復(fù)：細(xì)胞處于危急狀態(tài)下發(fā)生的一種修復(fù)，故用國際遇難信號SOS命名。5.錯配修復(fù)

錯配修復(fù)是生物維持生命、保持物種穩(wěn)定的一種重要功能，從細(xì)菌到哺乳動物普遍具有這種修復(fù)機(jī)制。第一百零三頁，共三百五十九頁。recA蛋白缺口第一百零四頁，共三百五十九頁。雜合雙鏈雜合雙鏈第一百零五頁，共三百五十九頁。切割第一百零六頁，共三百五十九頁。不同電離輻射對腫瘤細(xì)胞DNA摻入率的比較第一百零七頁，共三百五十九頁。電離輻射對不同腫瘤細(xì)胞DNA遷移距離的影響第一百零八頁，共三百五十九頁。

單細(xì)胞凝膠電泳技術(shù)檢測

腫瘤細(xì)胞DNA損傷第一百零九頁，共三百五十九頁。腦膠質(zhì)瘤SHG-44細(xì)胞單細(xì)胞圖片第一百一十頁，共三百五十九頁。藥物三氧化二砷+60Coγ線照射所致DNA損傷

第一百一十一頁，共三百五十九頁。

第五節(jié)電離輻射對轉(zhuǎn)錄

過程的影響一、體外照射后RNA的生物合成1.DNA的遺傳密碼通過以下四個步驟轉(zhuǎn)錄入RNA：1)RNA聚合酶與DNA模板的結(jié)合2)RNA合成的起始3)RNA鏈的延伸4)RNA鏈和RNA聚合酶的釋放第一百一十二頁，共三百五十九頁。2.細(xì)胞受照后RNA的生物合成3.整體照射后RNA的生物合成第一百一十三頁，共三百五十九頁。第六節(jié)電離輻射對蛋白質(zhì)及

能量代謝的影響一、對蛋白質(zhì)生物合成的影響主要表現(xiàn)為白蛋白減少、球蛋白增多、白蛋白與球蛋白比值降低。二、輻射對蛋白質(zhì)分解代謝的影響

1.?；撬崤；撬崾前腚装彼岬拇x產(chǎn)物

2.肌酸尿中肌酸排出量增多

3.尿素尿素是蛋白質(zhì)分解代謝的主要最終產(chǎn)物。第一百一十四頁，共三百五十九頁。

第八節(jié)輻射所致的能量

代謝障礙第一百一十五頁，共三百五十九頁。一、糖代謝紊亂1.線粒體氧化磷酸化的抑制第一百一十六頁，共三百五十九頁。3.氧化磷酸化抑制的原因

ATP的前體物減少；ATP含量減少。4.能量代謝障礙的后果能量代謝障礙主要為氧化磷酸化的抑制，以ATP合成抑制最突出，ATP水平下降。第一百一十七頁，共三百五十九頁。四.其它1.糖原的生成和異生作用的改變。異生作用增強(qiáng)，常常出現(xiàn)高血糖。2.糖糖解作用增強(qiáng)，乳酸含量大增、氧的利用受抑制。3.脂代謝障礙：1）動物體內(nèi)總脂含量增高，出現(xiàn)脂血癥。2）脂肪酸分解代謝減弱，導(dǎo)致脂肪酸堆積。3）肝臟中脂肪的含量增加，導(dǎo)致脂蛋白形成障礙，致使脂肪的外運受阻。第一百一十八頁，共三百五十九頁。DNA修復(fù)機(jī)制第一百一十九頁，共三百五十九頁。

2.核氧化磷酸化的抑制

特點：變化出現(xiàn)早，所需劑量??；損傷效應(yīng)非常明顯；為間期死亡細(xì)胞所持有。4.水、電解質(zhì)代謝及酸、堿平衡紊亂第一百二十頁，共三百五十九頁。

第三節(jié)細(xì)胞膜的輻射效應(yīng)

一.輻射對膜蛋白和膜脂質(zhì)的影響

1.輻射對膜蛋白質(zhì)的影響

2.輻射對膜脂質(zhì)的影響二.輻射對膜的理化性質(zhì)和受體功能的影響1.電離輻射對膜理化性質(zhì)的影響

(1)對細(xì)胞膜表面電荷的影響，照射后短時間內(nèi)膜電核減少。

(2)對膜通透性的影響，脾和胸線細(xì)胞核中Na+和K+含量下降。2.電離輻射對膜受體功能的影響第一百二十一頁，共三百五十九頁。第四章電離輻射的細(xì)胞效應(yīng)

輻射敏感性的指標(biāo)：1.對于個體：存活率或半致死劑量；2.對于細(xì)胞：多數(shù)用克隆形成率表示存活率，染色體畸變率也是常用的評價指標(biāo)。

第一百二十二頁，共三百五十九頁。第一節(jié)細(xì)胞的放射敏感性

自然界的各種生物對象在受到電離輻射作用后都表現(xiàn)出一定的損傷。但在同一劑量下引起損傷的程度有很大的不同，或者說，引起同一水平的效應(yīng)所需要的高低存在很大差異，即為輻射敏感性差異。第一百二十三頁，共三百五十九頁。一、哺乳動物細(xì)胞輻射

敏感性的差異（一）不同類型細(xì)胞的輻射敏感性高度敏感細(xì)胞：淋巴細(xì)胞、造血細(xì)胞、生殖細(xì)胞、腸上皮細(xì)胞等敏感細(xì)胞：膀胱、食道等上皮。中度敏感細(xì)胞：神經(jīng)節(jié)細(xì)胞、肌細(xì)胞不敏感細(xì)胞：軟骨及骨第一百二十四頁，共三百五十九頁。（二）腫瘤細(xì)胞的輻射敏感性各種腫瘤對輻射的敏感性有明顯差異。對射線高度敏感的腫瘤：惡性淋巴瘤、精原細(xì)胞瘤、腎母細(xì)胞瘤等；中度敏感：鱗狀上皮癌、分化差的腺癌，腦膠質(zhì)瘤等；輻射抗性腫瘤：惡性黑色素瘤、軟骨肉瘤等第一百二十五頁，共三百五十九頁。（三）輻射敏感的突變細(xì)胞株小鼠乳癌細(xì)胞（SR-1），CHOK1細(xì)胞，小鼠L5178Y細(xì)胞等數(shù)十種。毛細(xì)血管擴(kuò)張性共濟(jì)失調(diào)癥（AT)是一種對電離輻射高度敏感的疾病，

AT細(xì)胞不僅對射線敏感性有關(guān)，而且對一些擬輻射的化學(xué)因子也敏感，如：新制癌菌素、過氧化氫等。第一百二十六頁，共三百五十九頁。二、不同細(xì)胞周期時相的

放射敏感性（一）細(xì)胞處于周期不同時相的輻射敏感性

對于大多數(shù)細(xì)胞來說在G1期有一定的抵抗，G1/S邊界上敏感性最高。進(jìn)入S期后抗性又逐漸升高，到G2期與M期細(xì)胞又較敏感，甚至達(dá)到高峰。第一百二十七頁，共三百五十九頁。

細(xì)胞敏感性隨周期性變化機(jī)理1.可能是在周期過程中DNA損傷的生成量可能不同.

2.內(nèi)源性的輻射防護(hù)因子的變化如:發(fā)現(xiàn)淋巴細(xì)胞中非蛋白的巰基水平與存活率相應(yīng)地隨周期變化而變化。3.修復(fù)水平的變化修復(fù)水平與輻射敏感性成反比.第一百二十八頁，共三百五十九頁。(二)細(xì)胞周期調(diào)控與

敏感性的關(guān)系不同輻射敏感性的細(xì)胞在受到同一劑量照射后,其細(xì)胞周期進(jìn)程也往往不同。如:AT細(xì)胞沒有明顯的DNA雙鏈斷裂修復(fù)缺陷,但照后細(xì)胞周期延遲情況異于正常細(xì)胞。

AT細(xì)胞的

G1期阻滯輕微,但G2明顯受到阻滯.第一百二十九頁，共三百五十九頁。例:P53基因是原癌基因,人腫瘤中發(fā)生P53基因突變、P53蛋白功能異常的比例很高。*腫瘤對放療與化療的抗性是與P53突變有關(guān)。P53基因突變的腫瘤細(xì)胞對輻射的抗性大大高于具有野生型P53基因的同類細(xì)胞。第一百三十頁，共三百五十九頁。三、細(xì)胞輻射敏感性相關(guān)的基因（一）DNA修復(fù)基因

recA,LexA基因等（二）p53抑癌基因及癌基因（三）輻射敏感遺傳疾患有關(guān)的基因第一百三十一頁，共三百五十九頁。四、與敏感性有關(guān)的其它問題（一）輻射能否引起細(xì)胞抗性增強(qiáng)？

實驗表明：長時間照射可增加細(xì)胞的輻射抗性。（二）低劑量照射下的細(xì)胞輻射敏感性？

實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)：在低劑量區(qū)域內(nèi)具有高敏感性，接著出現(xiàn)抗性。第一百三十二頁，共三百五十九頁。五、腫瘤細(xì)胞輻射敏感性預(yù)測(一).腫瘤細(xì)胞離體照射后的存活率照射后的細(xì)胞克隆存活率是細(xì)胞內(nèi)輻射敏感性的主要特征.(二.)DNA雙鏈斷裂修復(fù)能力

∠修復(fù)速率,半修復(fù)時間表示修復(fù)的參數(shù):∠照后經(jīng)一定時間修復(fù)∠殘余損傷第一百三十三頁，共三百五十九頁。(三)細(xì)胞增殖狀態(tài)用流式細(xì)胞光度計測定嘧啶核苷的標(biāo)記率，細(xì)胞DNA的倍數(shù)，預(yù)測腫瘤倍增時間，細(xì)胞增殖抗原等指標(biāo)。(四)其他

微核率、酶類的測定。第一百三十四頁，共三百五十九頁。六、影響輻射損傷與修復(fù)的因素（一）DNA修復(fù)水平與細(xì)胞輻射敏感性

1.初始DNA雙鏈斷裂數(shù)

2.染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的影響

3.DNA雙鏈斷裂的修復(fù)情況(二)細(xì)胞周期調(diào)控(三)敏感相關(guān)的基因第一百三十五頁，共三百五十九頁。第二節(jié)電離輻射引起細(xì)胞

死亡及其機(jī)制細(xì)胞受到電離輻射作用后誘發(fā)DNA損傷、細(xì)胞周期調(diào)控紊亂及嚴(yán)重的細(xì)胞學(xué)后果——細(xì)胞死亡。第一百三十六頁，共三百五十九頁。

輻射敏感性與細(xì)胞周期哺乳動物細(xì)胞的輻射敏感性隨周期不同而不同，通常在DNA合成期（S期）抗性高，G2/有絲分裂和G1期抗性最低。一、細(xì)胞死亡的類型第一百三十七頁，共三百五十九頁。

增殖死亡——是指受照細(xì)胞喪失了持續(xù)增殖的能力，在經(jīng)過一個或幾個有絲分裂周期后喪失代謝活動和細(xì)胞功能而死亡。又稱代謝死亡或延緩死亡。第一百三十八頁，共三百五十九頁。

間期死亡—是指受照射細(xì)胞未經(jīng)細(xì)胞分裂即在間期死亡。測定增殖死亡采用體外細(xì)胞集落培養(yǎng)法，觀察單個細(xì)胞在一次或數(shù)次分裂后不能形成一個克隆，則認(rèn)為死亡。

間期死亡辨認(rèn)最常用的是染色排斥法：伊紅、臺盼藍(lán)或氨基黑等染料，活細(xì)胞不著色，死細(xì)胞可被染色。第一百三十九頁，共三百五十九頁。

細(xì)胞壞死（necrosis)——突然及嚴(yán)重?fù)p傷所造成的細(xì)胞意外死亡，這種損傷包括電離輻射、嚴(yán)重的感染、劇烈的炎癥、燒傷或其他形式的創(chuàng)傷以及化學(xué)損傷等。第一百四十頁，共三百五十九頁。

二、細(xì)胞凋亡（apoptosis)___細(xì)胞凋亡是指維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定，由基因控制的細(xì)胞自主的有序的死亡。包括生理性的程序性死亡（programmedcelldeath)。第一百四十一頁，共三百五十九頁。(一)細(xì)胞凋亡的形態(tài)學(xué)特征及判定指標(biāo)

細(xì)胞凋亡和細(xì)胞死亡的區(qū)別特征凋亡壞死形態(tài)學(xué)變化染色質(zhì)濃縮,邊緣化;細(xì)胞與細(xì)胞器腫脹破裂染色體斷裂;細(xì)胞膜泡核固縮狀突起;凋亡小體形成

生化變化DNA降解，電泳呈梯狀DNA彌散降界解，電泳譜，胞內(nèi)鈣濃度失衡，特呈拖曳譜，胞內(nèi)鈣濃異蛋白酶出現(xiàn)，谷氨酰胺度無變化，蛋白質(zhì)水轉(zhuǎn)移酶活性升高，有合成解酶作用，谷氨酰胺代謝轉(zhuǎn)移酶活性無變化，合成代謝終止第一百四十二頁，共三百五十九頁。(一)細(xì)胞凋亡的形態(tài)學(xué)特征及判定指標(biāo)

細(xì)胞凋亡和細(xì)胞死亡的區(qū)別特征凋亡壞死炎癥反應(yīng)無炎癥反應(yīng)有炎癥反應(yīng)，波及周圍細(xì)胞分布凋亡細(xì)胞分散于同一區(qū)域各種細(xì)胞同時受累正常細(xì)胞間細(xì)胞結(jié)局凋亡小體被吞噬細(xì)胞崩解

形成原因見于程序性細(xì)胞見于病理損傷死亡和某些病理狀態(tài)，由基因調(diào)控第一百四十三頁，共三百五十九頁。

對照組SHG44細(xì)胞形態(tài)完整，伸出典型的細(xì)小突起，AO/EB染色后細(xì)胞核呈明亮的綠色，胞膜光滑

第一百四十四頁，共三百五十九頁。4Gy照射后SHG-44細(xì)胞：紅色為死亡、棕色為凋亡第一百四十五頁，共三百五十九頁。壞死細(xì)胞，核染色質(zhì)著橘紅色

第一百四十六頁，共三百五十九頁。

處理組4Gy細(xì)胞凋亡第一百四十七頁，共三百五十九頁。照射后細(xì)胞伸出細(xì)小突起，核呈黃綠色，核形態(tài)不規(guī)則，胞膜光滑，可見晚期凋亡細(xì)胞第一百四十八頁，共三百五十九頁。大劑量照射出現(xiàn)絲狀突起，核呈黃綠色，核形態(tài)不規(guī)則，多數(shù)核碎裂，出現(xiàn)微核樣或凋亡小體樣核碎片，胞膜不完整。

第一百四十九頁，共三百五十九頁。

第三節(jié)細(xì)胞存活的劑量效應(yīng)關(guān)系

一、細(xì)胞存活的劑量效應(yīng)曲線

1.所謂存活即：具有增殖能力的造血細(xì)胞、離體培養(yǎng)細(xì)胞、腫瘤細(xì)胞等。在離體培養(yǎng)中，一個細(xì)胞可繁殖成一個群體，成為“集落”。某一劑量照射后形成的集落數(shù)存活分?jǐn)?shù)=-----------------------------------

接種的單個細(xì)胞數(shù)xPE(接種效率）第一百五十頁，共三百五十九頁。

2.幾種存活曲線的數(shù)學(xué)模型圖D0:

受照細(xì)胞群體的平均致死量(meanlethaldose)。

D0愈小，斜率愈大，細(xì)胞放射敏感性愈高。D37:

引起細(xì)胞(或酶分子)63%死亡(或滅活)的照射劑量稱之為D37劑量。有37%的細(xì)胞存活。LD50：30天內(nèi)50%的動物死亡所需要的劑量。第一百五十一頁，共三百五十九頁。

第四節(jié)輻射誘導(dǎo)的細(xì)胞

損傷及其修復(fù)第一百五十二頁，共三百五十九頁。一、細(xì)胞輻射損傷的類型可分為:

.1)致死性損傷(LethalDamage,LD)，最終導(dǎo)致細(xì)胞死亡。

2).亞致死性損傷(SublLethalDamage,SLD)，如在幾小時內(nèi)不能修復(fù)，可形成致死性損傷。3).潛在致死性損傷(PotentiallyLethalDamage,PLD)可修復(fù)。組織損傷修復(fù)可發(fā)生于三個水平：組織水平，細(xì)胞水平，分子水平第一百五十三頁，共三百五十九頁。

二、細(xì)胞損傷的修復(fù)

1.亞致死性損傷的修復(fù)

2.潛在致死性損傷的修復(fù)三、影響細(xì)胞放射損傷修復(fù)的主要因素：1)輻射的種類2）劑量率；3）氧效應(yīng)與分次照射；4）增溫；5）放射增敏劑與防護(hù)劑。6）增溫第一百五十四頁，共三百五十九頁。第六節(jié)輻射對細(xì)胞功能的影響

一、輻射對細(xì)胞的分泌功能垂體細(xì)胞、生殖細(xì)胞等二、生理防御功能細(xì)胞吞噬功能（腹腔、肺、脾及纖毛運動）三、淋巴細(xì)胞歸巢在循環(huán)淋巴細(xì)胞由血液移行到特定的淋巴組織或其它器官組織稱為淋巴細(xì)胞歸巢第一百五十五頁，共三百五十九頁。

思考題1.細(xì)胞周期時相的輻射敏感性2.環(huán)境對細(xì)胞敏感性的影響因素?3.細(xì)胞死亡的類型?何為增殖死亡和間期死亡、細(xì)胞凋亡?4.細(xì)胞損傷與修復(fù)的類型?第一百五十六頁，共三百五十九頁。

第七節(jié)輻射誘導(dǎo)的細(xì)胞突變及

惡性轉(zhuǎn)化第一百五十七頁，共三百五十九頁。第五章電離輻射對

調(diào)節(jié)系統(tǒng)的作用90年代初，大量研究表明神經(jīng)內(nèi)泌系統(tǒng)與免疫活性細(xì)胞及細(xì)胞因子的存在聯(lián)系。提出了下丘腦-垂體-腎上腺軸與免疫調(diào)節(jié)互相影響，證實了促腎上腺皮質(zhì)激素（ACTH)受IL-1的調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)。小劑量照射后ACTH升高。第一百五十八頁，共三百五十九頁。第一節(jié)神經(jīng)系統(tǒng)的變化一、神經(jīng)系統(tǒng)的輻射敏感性

(一)衡量輻射敏感性的依據(jù)不同：

1.以機(jī)能反應(yīng)神經(jīng)系統(tǒng)的敏感性是很高的,1cGy以下的照射即可引起反應(yīng);

2.以形態(tài)結(jié)構(gòu)衡量神經(jīng)系統(tǒng)的放射抵抗性較高,需要特大劑量(＞100Gy)才會引起反應(yīng).第一百五十九頁，共三百五十九頁。(二)胚胎時期受照對神經(jīng)系統(tǒng)的影響1.妊娠期或后期受照,對胎兒中樞神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生的影響是不同的.后者易發(fā)生小頭畸形,多數(shù)發(fā)生智力發(fā)育障礙。2.出生前受照可導(dǎo)致神經(jīng)系統(tǒng)異常。第一百六十頁，共三百五十九頁。二、急性照射對神經(jīng)系統(tǒng)的影響（一）神經(jīng)系統(tǒng)的機(jī)能改變1.高級神經(jīng)活動的變化動物受照劑量(0.1～2.0Gy)作用,出現(xiàn)條件反應(yīng)異常,照射劑量愈大愈明顯,可分為三個時項。（P162）2.神經(jīng)系統(tǒng)形態(tài)變化當(dāng)受到低于LD50劑量時，主要為神經(jīng)細(xì)胞的充血、水腫，無明顯形態(tài)學(xué)變化。第一百六十一頁，共三百五十九頁。3.神經(jīng)系統(tǒng)的生化變化4.特大劑量照射引起的神經(jīng)系統(tǒng)變化＞100Gy的照射,臨床上出現(xiàn)共濟(jì)失調(diào)、抽搐、昏迷等。實驗室：可出現(xiàn)神經(jīng)細(xì)胞的變性壞死，神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的增生，膠質(zhì)細(xì)胞包繞變性和壞死的神經(jīng)細(xì)胞，形成“衛(wèi)星現(xiàn)象”又稱“噬節(jié)現(xiàn)象”。第一百六十二頁，共三百五十九頁。三、低劑量照射對神經(jīng)系統(tǒng)的影響

長期小劑量照射臨床上主要出現(xiàn)神經(jīng)衰弱癥候群。神經(jīng)細(xì)胞對輻射的抗性并不是沒有損傷，在治療兒童神經(jīng)管胚細(xì)胞瘤過程中，發(fā)現(xiàn)隨著放療的延長，會導(dǎo)致記憶力減退，嚴(yán)重的可喪失記憶。第一百六十三頁，共三百五十九頁。第二節(jié)內(nèi)分泌系統(tǒng)的變化一、垂體垂體局部受到大劑量照射后導(dǎo)致：生長激素（GH）和促性腺激素（GTH）分泌受抑制；全身受照可引起促腎上腺素（ACTH）促甲狀腺素（TSH）分泌增多。第一百六十四頁，共三百五十九頁。

第六章電離輻射對造血、血液系統(tǒng)的作用第一百六十五頁，共三百五十九頁。

電離輻射作用于機(jī)體后，通過物理、化學(xué)和生物學(xué)的復(fù)雜機(jī)理：DNA等大分子損傷→出現(xiàn)細(xì)胞、組織、器官→系統(tǒng)及整個機(jī)體功能代謝和形態(tài)的輻射損傷

第一百六十六頁，共三百五十九頁。

輻射血液學(xué)的研究歷史

自1895年倫琴發(fā)現(xiàn)χ射線后，輻射對血液的觀察得到足夠的重視。造血組織的損傷是急性放射病的主要病理生理基礎(chǔ)，造血器官變化出現(xiàn)早，具有明顯的時項性，可作為分類診斷和判斷預(yù)后的依據(jù)。第一百六十七頁，共三百五十九頁。一、造血干細(xì)胞1.造血干細(xì)胞

(HemopoieticStemCell)亦稱PluripotentHemopoieticStemCell--------造血干細(xì)胞是一個具有自我更新能力并有進(jìn)一部分化為各系祖細(xì)胞潛能的低分化細(xì)胞團(tuán)體，它是由胚胎間葉細(xì)胞發(fā)育而來的最原始的造血細(xì)胞，主要存在于骨髓中，約占骨髓有核細(xì)胞總數(shù)的0.05%，外周血中少量存在。

第一節(jié).造血器官的正常

結(jié)構(gòu)與功能第一百六十八頁，共三百五十九頁。2.造血干細(xì)胞的主要作用

1）具有向各類血細(xì)胞分化的能力；

2）具有潛在的自我更新能力3.特征：①自我復(fù)制；②迅速增殖；③多向分化；④表達(dá)特征為CD34+，CD38-第一百六十九頁，共三百五十九頁。4.如何辨認(rèn)造血干細(xì)胞

造血組織中的造血干細(xì)胞至今在形態(tài)上尚無法辨認(rèn)，因為它的結(jié)構(gòu)和小淋巴細(xì)胞相似，只能從造血干細(xì)胞的功能上加以認(rèn)識。方法：

在培養(yǎng)體系中加入一定量的細(xì)胞團(tuán)，生成的細(xì)胞團(tuán)數(shù)與種入的骨髓細(xì)胞數(shù)之間呈線性關(guān)系，在瓊脂培養(yǎng)中每生成一個細(xì)胞團(tuán)，成為一個細(xì)胞團(tuán)生成單位，主要由粒系組成。是一類向粒系細(xì)胞方向繼續(xù)分化的支干細(xì)胞或定向干細(xì)胞。第一百七十頁，共三百五十九頁。

二、造血微環(huán)境

(一)概念:

造血微環(huán)境是造血干細(xì)胞在造血組織內(nèi)賴以增殖和分化的微觀區(qū)段,即造血干細(xì)胞在造血組織內(nèi)增殖和分化的場所,也叫干細(xì)胞的窩.（二)造血微環(huán)境的作用a.造血微環(huán)境對造血干細(xì)胞有識別作用。b.造血微環(huán)境對造血干細(xì)胞有引導(dǎo)作用。c.造血微環(huán)境有調(diào)節(jié)其定居、增殖、分化作用。第一百七十一頁，共三百五十九頁。三、正常造血過程幾個轉(zhuǎn)移1）卵黃囊造血

人在妊娠2周開始開始造血，這是第一代造血，時間短，以天計算。在胚胎4個月可完全消失。2）肝臟造血：妊娠40天以后，卵黃囊造血趨向衰竭，肝臟開始造血，稱第二代造血。3)骨髓造血：妊娠5周開始，胚胎4個月后，肝脾造血功能明顯減弱，骨髓成為體內(nèi)最主要的造血器官。第一百七十二頁，共三百五十九頁。四、造血器官中干細(xì)胞數(shù)量比較造血組織胚胎（4-5個月）成體_______________________________紅骨髓

7.8×1054.4×107肝臟

6.0×10625脾臟6.0×1051.0×106_______________________________________________第一百七十三頁，共三百五十九頁。

五、造血細(xì)胞的更新系統(tǒng)（一）各類細(xì)胞的更新均有以下四個池:

1.干細(xì)胞池

在骨髓內(nèi)

2.增殖池

在骨髓內(nèi)

3.成熟儲存池

一半在骨髓,一半在血液。

4.機(jī)能池

在血液中第一百七十四頁，共三百五十九頁。（二）淋巴細(xì)胞的更新淋巴細(xì)胞：分T細(xì)胞與B細(xì)胞兩個亞群T細(xì)胞：負(fù)責(zé)細(xì)胞免疫，主要由胸腺、脾和淋巴結(jié)分化產(chǎn)生。B細(xì)胞：負(fù)責(zé)體液免疫，主要由骨髓造血干細(xì)胞分化而來。T、B亞群細(xì)胞的功能第一百七十五頁，共三百五十九頁。第二節(jié).急性全身外照射對造血

血液系統(tǒng)的損傷

分型受照劑量病理變化及臨床特點：骨髓型1-8Gy以造血系統(tǒng)為主，病情分輕、中、重、極重度胃腸型8-45Gy主要表現(xiàn)為胃腸道癥狀，大量嘔吐，反復(fù)腹瀉，指使大量體液喪失→電解質(zhì)紊亂→休克病理變化：腸粘膜水腫→壞死→腸壁變薄→細(xì)胞浸潤→壞死脫落第一百七十六頁，共三百五十九頁。心血管型45-50Gy表現(xiàn)為“心原性休克”；“心血管性死亡”臨床出定向障礙，精神不安皮膚蒼白，氣喘病理：心外膜點狀出血心肌嚴(yán)重水腫、變性、細(xì)胞浸潤。第一百七十七頁，共三百五十九頁。腦型＞50Gy腦型放射病多為實驗動物資料。其主要表現(xiàn)中樞神經(jīng)系統(tǒng)癥狀，有肌張力增強(qiáng)，四肢抽，角弓反張，肌肉震，共濟(jì)失調(diào)，全身廣泛性出血，組織水腫→短期死亡。

主要病理變化：小腦顆粒細(xì)胞層大量細(xì)胞核、神經(jīng)細(xì)胞變性、壞死，膠質(zhì)細(xì)胞增多及廣泛性出血、水腫→很快引起死亡。第一百七十八頁，共三百五十九頁。

一.造血器官的輻射損傷1.造血器官的病理變化特點：照射后出現(xiàn)機(jī)能、代謝、形態(tài)變化，形態(tài)上出現(xiàn)三項基本變化：

①細(xì)胞和組織的退行性變，包括變性和壞死。一方面射線的直接作用，另一方面神經(jīng)體液的調(diào)節(jié)障礙，表現(xiàn)細(xì)胞核固縮、核碎裂、核溶解、核及胞漿空泡樣變以及組織結(jié)構(gòu)的壞死。

第一百七十九頁，共三百五十九頁。

②循環(huán)障礙，包括血管及血竇充血、出血、組織水腫等。③代償適應(yīng)性反應(yīng)

包括炎癥性反應(yīng)(乏細(xì)胞炎癥為特征)吞噬清除反應(yīng)異常第一百八十頁，共三百五十九頁。2.急性放射病臨床分期初期假愈期極期恢復(fù)期

放射損傷臨床課會詳細(xì)介紹第一百八十一頁，共三百五十九頁。3.造血器官的變化1)骨髓的變化

初期:受照后幾小時就可觀察到：細(xì)胞有絲分裂減少，核固縮、核碎裂、線粒體腫脹；兩周左右造血機(jī)能嚴(yán)重抑制，增殖分化池細(xì)胞供應(yīng)不上，出現(xiàn)臨床上的假愈期。極期：骨髓造血細(xì)胞基本消失→造血功能完全停止?；謴?fù)期：30天左右進(jìn)入恢復(fù)期。第一百八十二頁，共三百五十九頁。2）淋巴結(jié)和脾的變化實驗室檢查：受照后短時間內(nèi)可見淋巴結(jié)及淋巴細(xì)胞核腫脹，核固縮，核膜消失，淋巴細(xì)胞急劇下降。兩周后出現(xiàn)淋巴小結(jié)及脾小體結(jié)構(gòu)消失，呈無結(jié)構(gòu)狀態(tài)。第一百八十三頁，共三百五十九頁。3)胸腺的變化

與淋巴結(jié)和脾臟基本相同急性放射病LD50/30照射后可出現(xiàn)明顯的病理變化(P183)第一百八十四頁，共三百五十九頁。二、造血細(xì)胞的輻射損傷1.造血細(xì)胞的放射敏感性1)造血細(xì)胞對輻射敏感性規(guī)律，一般規(guī)律：幼稚階段的細(xì)胞分裂活動強(qiáng)，則敏感；成熟者敏感性低，是因為成熟細(xì)胞不再分裂。第一百八十五頁，共三百五十九頁。2)敏感性規(guī)律及順序?qū)τ诹馨图?xì)胞，與其它系統(tǒng)胞不同，從幼稚到成熟各發(fā)育階段都敏感。淋巴細(xì)胞>幼紅細(xì)胞>幼單細(xì)胞>幼粒細(xì)胞>巨核細(xì)胞>各系成熟血細(xì)胞>網(wǎng)狀細(xì)胞與脂肪細(xì)胞等。第一百八十六頁，共三百五十九頁。

第一百八十七頁，共三百五十九頁。2.造血干細(xì)胞的放射損傷

與修復(fù)過程1)脾集落形成單位(CFU-S)的放射敏感性

①體內(nèi)、外CFU-S的放射敏感性體內(nèi)CFU-S的D0=0.95Gy,n=1.5

體外CFU-S的D0=1.05Gy,n=2.5②不同發(fā)育階段及不同周齡小鼠的CFU-S的放射敏感性。胎肝CFU-S抗輻射能力是骨髓CFU-S的1.3～1.5倍。第一百八十八頁，共三百五十九頁。③不同細(xì)胞周期中的放射敏感性

CFU-S在M和G2期放射性較高，S較低。第一百八十九頁，共三百五十九頁。④不同能量及LET射線照射時CFU-S放射敏感性的影響:在射線不同、能量不同時，在一定范圍內(nèi)，隨能量增大RBE也會增加，但是超過一定劑量，相對生物效應(yīng)隨之減少。⑤低劑量照射時的放射敏感性(P184)⑥亞致死劑量照射時的放射敏感性。第一百九十頁，共三百五十九頁。2）造血干細(xì)胞急性損傷與修復(fù)

①造血干細(xì)胞的急性損傷與細(xì)胞集落形成單位。輻射停止后造血干細(xì)胞還有一個繼續(xù)下降的過程，下降程度與照射劑量有關(guān)，劑量越大，下降越明顯，這叫輻射后效應(yīng)，也叫后效應(yīng)。第一百九十一頁，共三百五十九頁。②造血干細(xì)胞增殖與分化特點(P186)A）造血干細(xì)胞數(shù)輕度減少時，可通過增殖和分化兩種進(jìn)行修復(fù)其中分化＞增殖b）當(dāng)干細(xì)胞遭到嚴(yán)重?fù)p傷時，數(shù)量急劇下降，此時干細(xì)胞的增殖速率＞分化c）當(dāng)干細(xì)胞池繼續(xù)縮小到一定程度時，以自身更新為主。d）造血干細(xì)胞向各系分化是不均等的，向紅系分化＞粒系，與數(shù)量有關(guān)。第一百九十二頁，共三百五十九頁。3)脾結(jié)節(jié)形成有兩種方法

內(nèi)源性脾結(jié)節(jié)（CFU-S）：利用自身的造血細(xì)胞形成的脾結(jié)節(jié)。即小鼠部分造血組織用鉛屏蔽，如：股骨、脛骨，其余部分進(jìn)行致死劑量照射，存活的少量造血干細(xì)胞在脾臟中增殖和分化，最后生成一定數(shù)量大小的脾結(jié)節(jié)，稱為內(nèi)源性脾結(jié)節(jié)。

外源性脾結(jié)節(jié)（CFU-S）：小鼠受到致死性劑量照射，然后將正常小鼠造血干細(xì)胞（骨髓或外周血）輸入小鼠體內(nèi)，使其在脾內(nèi)增殖、分化、逐漸形成造血細(xì)胞集落，表面突起，成為肉眼可見的結(jié)節(jié)，稱為脾結(jié)節(jié)或脾集落。第一百九十三頁，共三百五十九頁。二.急性放射病時外周血有形成分的變化

1.外周血中性粒細(xì)胞的變化

（五個時相的變化）

延緩期：

照后幾小時內(nèi)中性粒細(xì)胞有一個暫時性升高，從粒細(xì)胞早期升高至明顯減少的初期階段。（早期增高時相歷時1~2天）

首次下降期：第9天下降到最低，因增殖池的細(xì)胞仍有部分輸送至成熟池，此期下降較慢。

第一百九十四頁，共三百五十九頁。

暫時回升期：損傷較輕尚有增殖能力的干細(xì)胞，出現(xiàn)波動性恢復(fù)。第二次下降期：照后20天，由于缺乏后繼的增殖細(xì)胞，骨髓內(nèi)幼粒細(xì)胞減少，導(dǎo)致中性粒細(xì)胞再次下降。白細(xì)胞最低水平的出現(xiàn)時間與射線劑量有關(guān)。劑量越大，白細(xì)胞最低值越小，出現(xiàn)越早，持續(xù)亦越久。

恢復(fù)期：干細(xì)胞的分裂增殖增殖池與成熟池細(xì)胞相繼升高第一百九十五頁，共三百五十九頁。第一百九十六頁，共三百五十九頁。2.淋巴細(xì)胞數(shù)的變化

(1)淋巴細(xì)胞最敏感，照射后淋巴細(xì)胞的數(shù)量迅速下降、持續(xù)減少

(2)極期時淋巴細(xì)胞數(shù)量最少，降至正常值的10％以下。

(3