第四章 内照射损伤效应

（hereditary or genetic effects）
基因突变
受精卵异常，胚胎早期死亡，即显性致 死突变（dominant lethal mutation） 率明显增高。 初级精母细胞比精原细胞和精细胞对氚 更敏感。
生殖细胞染色体畸变
生殖细胞染色体对电离辐射有高度的敏 感性。睾丸精原细胞染色体的损伤效应 是一项很有意义的指标。 最有遗传意义的是稳定性畸变，主要为 初级精母细胞染色体相互易位 （chromosomal translocation） 易位频率与剂量相关，易位类型以链状 四价体为主。常染色体二价体及性染色 体分离率较高（表4-6） 肿瘤发生率显著增高。
一、内照射致癌效应
病理:放射性核素内照射诱发的肿瘤，多 是上皮组织的各种癌，间叶组织的肉瘤 和造血组织的白血病（leukemia); 部位:内照射诱发肿瘤与核素滞留部位具 有一致性，如骨骼和肺肿癌;与化学致瘤 相比具有多发性和广谱性; 潜伏期（latency）长短受剂量等多种因 素影响;
内照射致癌机理
三、内照射损伤的特点
病程分期不明显：内照射剂量是逐渐累 积或叠加，故病程分期不明显，多迁延 成慢性损伤过程或诱发肿瘤。 损伤部位的选择性：体内非均匀性分布 的放射性核素引起，分为源器官或源组 织（source organ or source+）和靶器 官或靶组织（target organ or target tissue ） 进入和排出途径的局部损伤 ：首过效应 （first-pass effect）
辐射致癌的机理比较复杂。一般肿 瘤的发生经历始动（initiation）、 促进（promotion）和发展 （progression）等多阶段过程。 始动为快速不可逆的过程，而促进 是长时间发生作用并可逆转的过程。
辐射致癌的机理
体细胞突变学说（somatic cell mutation theory）： DNA断裂或重组， 形成新的异常序列或结构，使体细胞发生 基因突变的染色体畸变，最终导致细胞的 恶性转化。 辐射诱发细胞内原癌基因激活，抑癌基因 失活和参与细胞周期调节的重要基因 （ras, prb, p53, p21，p16等）表达失衡， 在辐射致癌中起重要作用。 病毒激活，免疫功能低下和免疫监视失衡， 内分泌失调等均可能在辐射致癌中起一定 作用。
二 主要靶器官的损伤
肾脏损伤：肾小管上皮细胞变性，坏死， 肾小球坏死，急性肾功能衰竭。一般是 早期间质水肿，晚期时肾曲管上皮萎缩， 间质纤维增生。由皮质向髓质扩展，最 终引起肾硬化。 肝脏损伤：特点是肝细胞退行性变，灶 性营养不良和坏死。晚期出现间质纤维 增生和肝硬化。
二 主要靶器官的损伤
甲状腺和其它内分泌腺损伤：滤泡上皮 细胞空泡形成，肿胀和胞核崩解，继而 间质纤维增生，滤泡内胶质减少，甲状 腺吸碘率降低。 甲状旁腺肿大：亲骨性核素的慢性损伤， 可因P、Ca代谢异常伴有甲状旁腺肿大。 垂体萎缩及营养不良性改变。
第四章
放射性核素内照射损伤效应
杨占山
பைடு நூலகம்
第一节 放射性核素内照射的毒 性和内照射损伤特点 一、一般概念
核素将可通过各种环节和多种途径进入人 体，造成放射性核素内污染（internal contamination of radionuclides）。 内污染的放射性核作为辐射源（radiation source）对人体产生的照射，称为内照射 （internal exposure）。
二 主要靶器官的损伤
骨髓损伤：分叶粒细胞减少，再生障碍 性贫血（aplastic anemia）,骨髓衰竭 （bone marrow failure）； 骨骼损伤：初期骨质更新过程增强，继 而成骨组织减少，成骨细胞和破骨细胞 几乎消失，后期可出现骨质疏松，病理 性骨折。
二 主要靶器官的损伤
肺损伤：难溶性放射性气溶胶，可滞留 于肺泡壁上和肺淋巴结内，累积剂量达 10Gy 以上时能引起放射性肺炎 （radiation pneumonitis）肺水肿；晚期 出现肺纤维化（ pulmonary fibrosis）。 胃肠道损伤：难溶性核素可引起胃肠功 能紊乱，胃肠炎及溃疡，便血。严重时 水电解质平衡紊乱，菌血症，称为胃肠 道损伤症候群。
影响内照射致癌效应的因素
最主要的是器官或组织辐射敏感性，吸收剂量 和剂量率。 吸收剂量：在一定剂量范围内肿癌的发生率随 剂量增大而增加，可能有阈剂量。 剂量率：低LET辐射内照射诱发肿瘤概率随剂 量率降低而相应地减少，低至一定程度则不发 生；剂量率不同，诱发的肿瘤类型也有差别。 高LEL的α 粒子致癌概率不随剂量率的降低而 减少，这与α 粒子损伤难以修复、剂量率降低 对杀死效应减少而恶性转化概率增多有关。 高LET辐射（α ，中子）与低LET辐射（r、β ） 比较，单位剂量诱发癌瘤的概率更高。
第三节 内照射随机性效应
体细胞突变能导致细胞恶性转化， 辐射致癌（radiation carcinogenesis） 生殖细胞突变，则可使后代发生遗 传性疾病，即遗传效应 （hereditary effects） 。
一、辐射致癌效应
1.放射性核素内照射的致癌效应已被人群辐射 流行病学、动物实验和体外诱发细胞恶性转化 研究所证实: 226Ra发光涂科作业工人及接受226Ra治疗病人 发生的骨骼恶性肿瘤；接受224Ra治疗强直性 脊椎炎及关节炎病人发生的骨肉瘤； 早年接受钍造影剂检查后病人发生的各种肿瘤； 铀矿工吸入氡及其子体发生的肺癌； 临床治疗用131I病人发生的甲状腺癌； 居室氡所致的肺癌， 受氢弹爆炸裂片碘内污染的马绍尔群岛的居民， 切尔诺贝利核电站事故周围居民的甲状腺癌
一、一般概念
内照射生物效应（biological effects of internal exposure）:内照射引发某 些生物指标的变化（如染色体畸变）。 放射性核素内照射损伤（injury of internal exposure）:放射性核素内照射 所致具有临床意义的病理学损伤的总称。 包括:内照射放射病（radiation sickness from internal exposure） 内照射诱发的恶性肿瘤及遗传危害。
四、免疫功能障碍
内照射诱发免疫反应具有时相性： 抑制相与刺激相或正常交替出现， 但最多见淋巴细胞减少，细胞免 疫和体液免疫功能受抑制，导致 感染和自身免疫。
五 体细胞染色体畸变 chromosome aberration
外周血淋巴细胞或骨髓细胞染色体畸变 是公认的评价机体辐射损伤的生物剂量 计。 双着丝粒体（dicentrics）和着丝粒环 （ring）：判定急性损伤程度； 易位（translation）：应用FISH检测， 回顾性剂量重建。
三、特质代谢异常
ATP生物合成被抑制 ； 核酸与核蛋白分解代谢增强, DNA和 RNA因解聚而含量降低,解聚效应可 随放射性核素摄入量的增加而加强。 蛋白质分解代谢加强，合成抑制， 体内氮负平衡。
三、特质代谢异常
糖代谢障碍，早期肝糖原增高和高 血糖症，随着病程发展，肝脏糖原 合成量减少，糖的分解和氧化过程 障碍。 脂肪代谢失常，脂血症，肝、肾脂 肪浸润，酮血症和酮尿症。 水、盐代谢障碍，尿量先多后少； 水肿；血无机盐CI、K、Ca和Na离 子含量变化；骨组织中Ca和P代谢失 常。
放射性核素的毒性是其电离辐射作 用所致机体损伤的性能。 以LD50表达放射性核素的急性毒性， 以放射性比活度（specific radioactivity, Bq.g-1或Bq.kg-1）反映 它的毒性; 用吸收剂量评价放射性核素的生物 效应。
二、放射性核素的毒性
放射性核素的毒性分级，一般是以 年摄入量限值AIL为基准原则，分为 极毒，高毒，中毒和低毒四级。 由表4-1可见，α 放射性核素的毒性 大于β 放射性核素；β 放射性核素 的毒性大小依其能量高低、衰变速 率快慢及核素滞留靶器官或组织等 因素而异。
确定性效应（deterministic effects）: 指严重程度随剂量而变化的效应并 且可能存在剂量阈值。 其生物学本质是较大剂量(超阈剂量) 射线对细胞群体的损伤作用，即以 细胞生存和增殖能力的丧失程度， 表达辐射损伤效应的严重性。
第二节 内照射确定性效应
一、内照射急性放射病
内照射急性放射病：一次或短期内 数次摄入放射性核素的量超过几十 至几百个年摄入量限值（AIL） ， 放射性核素滞留在靶器官或靶组织 对机体内照射引起的急性全身性疾 病。
影响内照射致癌效应的因素
Dm：骨髓的平均剂量； Ds：骨表面下0〜10mm范围的平均剂量； Db：骨平均剂量； Dm/Db和Ds/Db：分别表示两个骨组织靶 部位的平均剂量因子； VDm/Db和VDs/Db分别表示体积分布型放 射性核素所致两个靶部位的平均剂量因 子， SDm/Db和SDs/Db分别表示表面分布型放 射性核素两个靶部位的平均剂量因子。
四、内照射损伤的分类
1.按效应发生时间的早晚： 近期效应，在摄入后数周内发生； 远期效应在摄入后数月、数年或 数十年后出现。
四、内照射损伤的分类
2.按受照后效应发生的个体: 躯体效应（somatic effects），显现 在受照射者自身的辐射效应,分为急 性，亚急性和慢性损伤; 遣传效应(genetic effect),发生受 照射者的后裔。怀孕期间来自母体 的放射性核素而引起胚胎和胎儿的 损伤，是躯体损伤的特殊情况。
一、一般概念
毒性是指毒物造成机体损伤的性能。 以一定时间内引起实验动物50%死亡 所需的剂量或浓度（即半数致死剂 量或半数致死浓度， median lethal dose，LD50 or median lethal concentration，LC50）作为衡量化 学物质急性毒性的尺度。
二、放射性核素的毒性
影响内照射致癌效应的因素
亲骨型β 辐射源，在相同骨平均剂量下， 无论是表面（171Tm、143Pr、90Y）或体积 分布（45Ca、90Sr、32P）型核素，其骨表 面及骨内膜平均剂量总是高于骨髓腔， 故诱发骨肉瘤高于白血病。 亲骨性α 辐射源更如此。239Pu平均剂量 及平均剂量因子显著地高于226Ra（表45），故 239Pu诱发骨肉瘤高于226Ra； 239Pu诱发骨肉瘤多于白血病。
影响内照射致癌效应的因素
氡致肺癌靶细胞是叶支气管和段支气管 基底细胞； 微剂量学（microdosimetry）:根据放射 性核素在特定器官或组织中的微观分布 模型，测定或计算辐射在数微米范围的 靶细胞、细胞组分及生物大分子上的能 量损失及沉积规律，以有关微剂量学参 数更准确地描述与解释辐射所致的生物 效应。
四、内照射损伤的分类
3.从辐射防护角度出度: 随机性效应（stochastic effects）: 指发生概率（而非严重程度）与剂 量大小有关的效应，并假定不存在 剂量阈值。 遗传效应和某些躯体效应如恶性肿 瘤为随机性效应，它是与个别细胞 损伤有关，小于剂量限值的照射也 不能排除发生的可能性。
四、内照射损伤的分类
影响内照射致癌效应的因素
线能Y是单次能量沉积事件授予某一体积 的能量ε除以该体积的平均弦长L所得的 商，即Y=ε/L，单位为J、m-1，常用单位 为Kev.μm-1。 比能Z是辐射授予某体积的能量ε除以该 体积的质量m所得商，即Z=ε/m，单位为 Gy。
二 、遗传效应
遗传效应：受照射者生殖细胞遗传物质 的突变导致受照者后裔蒙受的危害效应。 遗传 物质的突变，包括基因突变和染色 体畸变。 基因突变（genic mutation）：DNA碱基 顺序中基因位点的改变，又称为点突变 （point mutation）。 基因突变有显性和隐性之分，前者在子 一代即可出现，后者则在子二代后方可 能出现。
六 致畸效应 （Teratogenesis）
致畸效应：是妊娠母体摄入放射核素使胚胎 受到内照射，干扰了高分化、高辐射敏感性 胚胎的正常发育。 辐射致畸效应可因胚胎发育阶段不同而异： 受精卵（配子）植入前后受照射，胚胎死亡 或 不能植入； 器官形成期受照，主要器官发育异常，畸形； 胎儿期受照，出生后生长发育障碍和畸形， 随机性效应发生的概率增高。