第17章 电离辐射对人体的效应

辐射效应
子宫内死亡
子宫内死亡 （器官形成期开始时）
畸形 新生儿和产后死亡
产后存活和生长正常
中枢神经系统畸形 和精神迟钝（60~110天） 生长缺陷 产后衰弱 童年癌
畸形和发育缺陷
3.辐射致癌
流行病学研究
肿瘤流行病学调查
以肿瘤的发病率或病死率作为观察终点 多采用分析流行病学的方法（回顾性定群调查、病例 对照调查的方法）
辐射剂量对人体伤害知识图
事故性照射和处理
过去50年，从事放射性工作的少数人全身或局部受照而发 生一些事故，大部分发生于核事业早期。 照射后处理 已知剂量，剂量小于1.5Gy不必处理，但应密切注意并作 血细胞计数。2~5Gy，隔离在相对无菌的环境中，口服抗 生素抵抗胃肠道的内源性细菌。大于5Gy，应该隔离做特 殊护理，无菌空气、食物和浴水，并给予大剂量抗生素。 未知剂量，治疗必须根据功能性症状（恶心、呕吐），特 别是根据生物剂量计（核型）。
生物效应标记 反映致癌物对靶器官 所造成的可能和肿瘤形成有关的损伤 常见的损伤 SCE、微核、染色体 畸变、肿瘤基因突变、癌基因活化等 敏感性标记 衡量致癌物作用个体 差异的指标 参与致癌物活化与灭活的酶系多态性 主要有细胞色素P450(I相反应)和谷胱甘肽 硫转移酶 (Ⅱ相反应)，这些酶系的个体差异
5.辐射防护的生物学基础
各种辐射类型效应的比较
（1）有效剂量：它取代了有效剂量当量。有效剂量的单位仍为J/kg， 名称为希沃特。新建议对有效剂量E作出的定义是：
WR DTR E WT H T WT ·
T T R
（2）待机有效剂量：这是为摄入体内的放射性核素定义的物理量。职 业性人员的待积有效剂量E按下式计算： mT H T (50) T j E (50) WT HT (50) W其余 T k T i mT
辐射防护要求
实践的正当性 剂量限制和危险限制 防护与安全的最优化 剂量约束与危险约束 医疗照射指导水平
阻断化学致癌过程的一些途径
控制致癌物的接触
已明确鉴定的人类致癌物或致癌因素 避免或减少 与之接触 减少肿瘤发生 高危人群的检出与保护 化学预防
高危人群的检出与保护
高危个体 常染色体显性遗传肿瘤(如视网膜母细胞瘤)家族成员杂合子 常显有高度肿瘤好发倾向的疾病(如家族性肠道多发性息肉)的杂合子 常隐有高度肿瘤好发倾向的疾病(如着色性干皮病，共济失调性毛细血管扩张 症，先天性全血细胞减少症，Bloom综合征等)的病人及其杂合子 有某些染色体异常的病人(如Down综合征) 某些I相酶(如芳烃羟化酶)活性特别高或II相酶(如谷胱甘肽转硫酶)活性特别低 的人 抗氧化损伤能力(如超氧化物歧化酶或过氧化物酶活性)特别低的人 某些有修复缺陷的人 患有某些肿瘤经药物或手术治疗后的缓解期的病人 高癌家族成员 与某些致癌物有大量接触的个体或人群
动物致癌试验
优点 人类接触受试物后往往需要20年左右的潜伏期， 动物试验一般进行1-2年可获阳性结果 能严格控制试验条件，排除流行病学不易控制的 许多混杂因素的影响 缺点 动物试验结果外推至人存在不肯定性
哺乳动物长期致癌试验 长期试验期限依据不同种属寿命而定，一般小鼠1.5-2 年，大鼠2-2.5年
1.机体效应
整体照射 人体接受阈值以上的照射引起的损伤，其严重性随剂量增 加而增加，根据所观察的效应，其阈值变化常常大于每年 几十分戈瑞 辐射效应取决的因素：照射剂量、分次数和体积
整体照射的三种情况： 1. 准备器官移植 2. 治疗某些类型淋巴瘤 3. 事故性照射
动物一般分为三个剂量范围：
①很大剂量（100—150Gy)。由于神经症状 （定向障碍，共济失调，呼吸困难，惊厥 ，昏迷）所致，在48小时内死亡 ②12—20Gy剂量。由于小肠的损伤，并在照 后4~7天该损伤最明显时导致死亡 ③10Gy的剂量。肠综合征不明显，由于造血 组织的功能障碍引起感染和出血，大约在 照后15天死亡 对人体照射引起的急性放射病，骨髓型为
辐射对人体的效应： ①剂量够大，无论一次或慢性照射都能够致癌 ②没有对辐射致癌独特易感的细胞类型 ③某些恶性病在短的潜伏期后快速出现高峰然后下 降，但某些小的过量危险可持续几十年 ④辐射致癌在照射后出现的时间可以比肿瘤生长期 更晚 ⑤照射时的年龄是最重要的宿主易感因素
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危险系数：估计等于或大于1Gy剂量的危险度
第17章 电离辐射对人体的效应
目录
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机体效应 辐射对胚胎和胎儿的致畸形效应 辐射致癌 辐射对遗传的危险度 辐射防护的生物学基础
研究背景
1986年4月26日， 切尔诺贝利核电站的第 4号核反应堆爆炸，大量放射性物质泄漏， 成为核电时代以来最大的事故。辐射危害 严重，导致事故后前3个月内有31人死亡， 之后15年内有6-8万人死亡，13.4万人遭受 各种程度的辐射疾病折磨，俄罗斯、白俄 罗斯和乌克兰许多地区遭到核辐射的污染 。 随着电离辐射在医学应用的迅速发展，辐
辐射防护的目的
在于防止有害的非随机效应，并限制随机性效应 的发生率，使之达到被认为可以接受的水平。 另一附加的目的是保证伴有辐射照射的各种实践 都具有正当的理由。 很明显，辐射防护所关心的是，既要保护个人、 他们的后代以及全体人类，又要允许进行那些可 能产生辐射照射的必要的活动。
就辐射防护来说，关心两种类型的效应： 第一是确定性效应(非随机效应)，主要是照射后 细胞丢失导致的组织或器官的功能失常或功能丧 失； 第二是随机性效应，如果受照细胞未被杀死而是 发生了变异，其结果就完全不同，有可能产生一 个变异了的子细胞克隆。在体内存在着有效的防 御机制，但是期望这些机制在任何时候都那么完 全有效也是不现实的。于是经过一段时间(潜伏期 )以后，由一个变异的但仍存活的体细胞生成的这 个细胞克隆可能导致恶性病变，即癌症。发生癌 症的概率随剂量的增加而增加。
致癌机制研究
启动阶段/引发阶段 致癌物直接作用于DNA的初级序列，引起基因突变，使单 个细胞或少量细胞发生永久性的、不可逆的遗传性改变， 此种细胞称为“启动细胞”，诱发细胞突变的因素称为启 动剂。 促进阶段/促长阶段 细胞在致癌作用的第一阶段变成启动细胞后，在某些因素 作用下，以相对于周围正常细胞的选择优势进行克隆扩增 ，形成镜下才能观察到的或有时肉眼可见的细胞群，即良 性肿瘤，这就是致癌作用的第二阶段，称为促进阶段，起 促进作用的因素称作促进剂或促癌剂。
调查结果为阳性 + 剂量-反应关系 + 得到动物试验的验 证 该化合物为人类致癌物 调查结果为阴性 不能完全确定受试物为非致癌物，可 能是接触时间短或剂量低所致
生物标记物流行病学调查
内剂量 测定细胞、组织、体液内某些致 癌物或其代谢产物的含量，衡量接触的水平 生物有效剂量 进入体内的致癌物本身或其代谢 产物与细胞内大分子相互作用的程度 测定致癌物-DNA加合物 / 致癌物-蛋白质加合物， 反映这些物质在体内作用于靶分子的水平
转癌基因或前癌基因小鼠 一种有望代替长期动物致癌的试验系统 可观察致癌物与基因相互作用以及不同致癌阶段所起 的作用
这类方法对确认致癌物以及理解致癌机制很有帮助 不适于作危险性评估
剂量效应关系
剂量—效应关系是指一种外来化合物剂量与个体 或群体呈现某种效应的定量强度，或平均定量强 度之间的关系。
剂量效应曲线：随剂量加大发病率缓慢增加，当 达到最大值后又逐渐减少。
器官或组织 系数 性腺 0.40×10-2 乳腺 0.25×10-2 红骨髓 0.20×10-2
1Sv剂量的危险度 病理效应 WT 头两代的遗传效应 0.25 癌死亡 0.15 白血病死亡 0.12
危险
数据分析
辐射致癌是随机的晚期效应，没有阈值， 是一种全或无效应，其生物反应的严重 性与剂量无关，但反应发生的概率则 与剂量有关。
T k
（3）集体有效剂量：这是对所有受照射的个人，在全部受照射时间内 平均每人所受的有效剂量率的积分。
剂量限制制度
三项基本原则： ①在进行有关辐射的实践活动时，必须考虑得失， 只有当带来的利益大于所付出的代价时，才能认 为是正当的； ②考虑经济和社会因素，使任何照射应当保持在可 以合理做到的最低水平，即达到最优化； ③必须使个人接受的剂量当量不超过一定的限度。
2.辐射对胚胎和胎儿的致畸形效应
胚胎发育时间和辐射效应的关系
胚胎发育可分为三个时期：第一是植入前期，第二是器官形成期；第三是胎 儿期，不同种属变化很大。
胚胎发育的主要时期（天） 植入前期 小鼠 大鼠 人 0~5 0~7 0~8 器官形成期 6~12 8~15 9~60 胎儿期 13~16.5 13~21.5 60~270 （60~110天，中性母细胞增殖）
4.辐射对遗传的危险度
用于定量遗传危险度的方法： （1）双倍剂量法。其原理是可用明确的关系表达危险度以 及在不知道遗传位点数和个体突变率的情况下掌握遗传效 应的程度 （2）直接法。本法的危险度估计包括：第一代具有显性效 应遗传改变的诱导作用，诱导交互移位的不平衡产物
定性危险度评定
在剂量一效应或暴露资料不够充分时，危险度特征分析只能局限在定 性的水平即高度危险度、中度和低度危险度。这种情况下，只须对遗 传活性的证据进行权重分类、结合暴露的定性评定，最后进行危险度 分类
量效曲线在药理学上有重要意义,分析S形 量效曲线，可解释如下概念: （1）最小有效量或最小有效浓度系指能引起 效应的最小药量或最小药物浓度，亦称阈 剂量或阈浓度。 （2）半数有效量在量反应中指能引起50%最 大反应强度的药量，在质反应中指引起 50%实验对象出现阳性反应时的药量。药 物的ED50越小， LD50越大说明药物越安 全，一般常以药物的LD50与ED50的比值称 为治疗指数，用以表示药物的安全性。 （3）在反应系统中，随着剂量或浓度的增加 ，效应强度也随之增加，当效应增强到最 大程度后虽再增加剂量或浓度，效应不再
低剂量照射对人体致癌危险度的评价
危险度评价是指利用现有资料评估暴露于特定化学物而对 人群产生有害影响的概率, 包括以下四个步骤: 危害鉴定、 剂量-反应关系评定、暴露评定和危险度特征分析, 其中剂 量-反应关系评定即建立致癌物剂量与肿瘤发生概率之间 的定量关系,是危险度评价的核心。 动物的剂量效应关系取决于组织和剂量率，也受外界因素 的影响。χ和γ射线低剂量时通常是平方的或线性平方关系
慢性照射和危象器官
低剂量率的事故照射。受照射时间较分散从几天到几个月， 这些病例由于不可逆的骨髓衰竭而死。 危象器官 • 皮肤，在只用低能射线照射时，容易看到损伤。 • 眼，邻近部位病变的照射可引起白内障导致失明，发生的 频率随剂量增加而增加。 • 性腺，辐射对性腺细胞有致突和绝育的双重危险。 • 造血组织，血细胞数量的变化是照射最敏感的症状之一。
化学预防机制 • • • • • 防止致癌物的生成 使有致癌物活性的物质灭活 保护靶细胞，阻止致癌物作用于靶子 修复靶子的损伤，阻止癌变表型的表达 阻止癌变的发展
阻止摄入，降低吸收量 阻止体内生成 致癌物细胞外灭活，致癌物在达到靶细胞 之前，在细胞外可使之灭活 阻断致癌物对靶分子的作用 调节基因的表达与DNA修复功能