第八章 电离辐射对生殖系统的作用

二、睾丸的放射敏感性
敏感性： • 曲细精管上皮>间质细胞（Leydig cell） • 生精细胞>支持细胞（Sertoli cell ） • 精原细胞>精母细胞>精子细胞>精 子 • 精原：B>A1～A4>In>As
第二节 辐射生殖效应
• 电离辐射对生殖的影响主要引起 人或动物暂时或永久性不育 • 后果取决于照射剂量、剂量率、 射线种类、照射方式及动物种类 年龄。
第三节
辐射内分泌效应
一、辐射睾丸内分泌效应
正常情况下
下丘脑
GnRH
Leydig cell:
睾丸酮（TS）
腺垂体
LH,FSH
睾丸
Sertoli cell：
抑制素
辐射时
IR 睾丸 受损 TS↓ 抑制素↓
LH↑
FSH↑↑
抑制素对青春期前的下丘脑－垂体－睾 丸轴调控作用不大，随着性成熟调节作 用逐渐增强
1、植入前期（m:0～5.5d） • 最敏感 • 产前死亡率最高 • 特点：全或无
2、器官发生期
Fra Baidu bibliotek• 特别敏感
• 主要发生先天性畸形 • 人类25～37d最敏感，以CNS 为主，其他畸形少见
3、胎儿期
• 敏感性较低 • 主要为发育障碍 • 可能发生智力低下
结论
• 在人妊娠的18～38天之间对辐射特 敏感，若受到照射易发生多器官的 畸形，特别是神经组织和眼组织非 常敏感。除非出于对孕妇健康的绝
• 对人类而言，式中每单位辐射剂量的危 险，是受照射亲代第一代后代每百万活 产儿中可见到的显性疾患的预期数； • Fd是每单位剂量的辐射诱发显性突变的 频率；M是倍增因子，即所研究的部分 突变对全部突变的倒数，如骨骼损伤为 10，白内障为36.8；N为被进行危险估计 的出生儿数，通常为1百万。
第六节 辐射对人类的遗传效应
5、辐射对生殖细胞的损伤
• 常用的方法是对受到照射个体现察其生殖 细胞的染色体畸变；动物实验中还可以检 查显性致死突变。 • 显性致死突变，即雄性生殖细胞受到辐射 损伤后，诱发的死亡事件(吸收点、吸收 胎块及死胎数)占全部着床数的百分率。 即用受过照射的雄鼠与未受照射的正常雌 鼠交配，雌鼠受孕后，在仔鼠出生前处死 母鼠．对其子宫内容物所做的解剖检查。
二、辐射卵巢内分泌效应
• 影响雌、孕激素的分泌，及 LH/FSH的分泌
第四节
辐射对胚胎发育的影响
一、辐射的发育毒性效应
概念
• 电离辐射作用于胚胎发育过程，对 胚胎发育过程产生有害影响 包括 • 致死效应、致畸、生长迟缓
• 决定因素：照射剂量、剂量率和胚
胎发育阶段
胚胎宫内发育的三个阶段
一、辐射雄性生殖效应
暂时不育：
动物1～3Gy，精原细胞的损伤； 不育期的长短及出现的早晚取决于辐 射剂量 • 人类：0.1～0.15Gy
•
• 永久不育：
•
•
大鼠：10～20Gy 人类：>2Gy(一般5～6Gy）
对生殖系统的影响
不孕的阈值(Gy): 单次急性照射 一时性不孕 0.15 永久性不孕 3.5-6
• 辐射诱发生殖细胞的染色体畸变：精原、初级 精母以及次级精母3类细胞的染色体畸变，都 会随受照射剂量的增加而增加。 • 辐射对不同发育阶段上雄性生殖细胞的损伤： 在小于1Gy的x射线照射实验中，就辐射诱发染 色体畸变剂量效应曲线的斜率而言，以次级精 母细胞最高，精原细胞居中，初级猜母细胞最 低(图)。这似乎与精原细胞的辐射敏感性最高 相矛盾，但是这也提示了次级精母细胞对辐射 的敏感性也是较高的。
第一节
性腺的放射敏感性
一、生殖细胞的更新方式
• 1、雄性生殖细胞更新方式
其发育阶段分为：精原干细胞、精原 细胞、初级精母细胞、次级精母细胞、 精细胞和成熟精子6个时期。 从精原细胞分裂开始，发育到成熟的 精子，在小鼠体内需要6周，在人体内需 要10周的时间
精原细胞分为
• 储备型精原干细胞（Asingle, As）；
• 更新或增殖型精原细胞，即成对（Apairede, Apr）或成链的（AAligned, Aal）； • 分化型精原细胞，包括Al～A4 ；
• 中间型精原细胞（In）
• B型精原细胞
图
2、雌性生殖细胞更新方式
• 人胚第3周出现低分化的原始生殖细胞 • 6周分裂增殖形成卵原细胞 • 出生时为初级卵母细胞：处于静止期
4、两性生殖细胞的胞质差异
• 卵子富有细胞质成分，精子几乎全无，主体仅 为一个细胞核。所以DNA存在的状态在两种生 殖细胞中是不同的，由此造成的钝化 (inactivation)电离粒子能力的差异，必然引起 对辐射损伤敏感性的不同。此外，线粒体、纺 锤体、内质网等都是通过细胞质遗传来自母体 的。 • 虽然细胞核中含有全部染色体的遗传物质，但 是它并不是唯一的携带遗传信息的细胞器，现 在已经知道线粒体中含有一个独立的由16000 多个碱基对构成的基因组，其自发突变率明显 高于细胞核基因。
• 按儿童双亲受照剂量的大小分为2个观察组， 低剂量组(0.01一0. 09Gy)和高剂量组(＞1 Gy)，对照组取自广岛、长崎之外的人群。 • 研究结果表明，即使辐射真的诱发了某种遗传 效应，对这4个遗传学测量指标来说．近爆心 (＜2000 m)幸存者所生儿童与远离爆心组相比， 仅仅是预期趋势上有差别，实际上没有发现统 计学意义的差异。根据Awa等的观察，受照双 亲所生子女的性染色体非整倍体频率，不是高 于而是低于对照值，但没有显著性差异 • 可以肯定地说、经过半个世纪以来的极大努力， 在原爆幸存者的后代中并没有发现明确的辐射 遗传效应。
第八章 电离辐射对生殖系统的作用
辐射的遗传效应
• 辐射对生物体生殖细胞内的遗传物质的 损伤，即诱发基因突变和染色体畸变， 可能会在子一代(F1)中表达为各种先天性 畸形，而且还会在以后的许多世代中出 现，这就是辐射的遗传效应
• 人们对辐射遗传效应的研究，是通过两 个途径进行的: 一是对受到辐射照射人群的调查，主 要是对广岛、长崎原爆幸存者所生后代 的调查； 二是用动物进行的实验研究，主要是对 果蝇，特别是对小鼠的实验研究。
慢性照射 0.4/年 2.0/年
男
单次急性照射 慢性照射 一时性不孕 0.65 –1.5 0.4/年 永久性不孕 2.5-6 0.2/年
ICRP第41号出版物
女
当男性受到绝育剂量（5～6Gy）照 射后，除了一时性无精子外，还影响产 生精液和前列腺液的能力。在早期睾丸 没有辐射损伤的临床症状，但最后睾丸 慢慢缩小并变软，表明已丧失生育能力。 然在胡须、声音或社会行为方面均无变 化。 男性第二性征的改变很小或无 。
0.24Gy r射线
二、辐射雌性生殖效应
• 卵巢的放射敏感性取决于卵巢的 成熟程度，年轻女性的卵巢对射 线有较大的耐受性 • 永久性不育的阈值随年龄增长而 下降 • 第二性征影响较大。
二、辐射雌性生殖效应
• 人卵巢无卵原细胞 • 初级和次级卵母细胞具有中度辐 射敏感性 • 颗粒细胞具有高度辐射敏感性
二、直接法
• 以受辐照后小鼠后代发生的表现型损伤程度的 测定作为基础的，将会预期到第一代的遗传损 伤差不多全部由诱发的显性突变引起，包括有 从完全的到低的外显率范围的缺陷。即以一小 部分显性突变，例如影响骨骼系统、眼晶体的 突变，外推到辐射诱发的全部突变。其数学公 式是： 单位剂量的危险＝FdMN
• 对广岛、长崎原爆幸存者的随访研究始 于1946年，完整的计划是在1948年开始 的。经过40多年的努力，积累了大量人 的资料。1986年重新修订了辐射剂量后， 又重新对所有的资料进行了分析。这是 当前辐射对人类的遗传效应所进行的最 大规模的调查。
• 对原爆幸存者受辐照后怀孕所生的子女(1946 年5月以后出生)进行了登记和随访，近半个世 纪所研究的遗传学指标，有以下4个。 1、不利的妊娠结果：包括死产、严重的 先天性畸形及出生后头2周内死亡。 2、死亡事件：活产儿童在平均为17年的预 期寿命中发生的死亡。 3、携有性染色体异常儿童的频率。 4、携有由于基因突变引起的血液蛋白电泳 变异体儿童的频率：每个由受照双亲所生的儿 童，要检查血浆中28个蛋白的罕见的电泳变异 体、红细胞、8个红细胞酶亚型的活性变异体。
Sequence of Events in Oogenesis
3、两性生殖细胞发育上的差异
• 雌性哺乳动物生殖细胞(卵子)的发育、成 熟与精子在时间过程上相比是不同的。 每个雌性个体的所有卵原细胞，在胚胎 期就已经发育到了卵母细胞的阶段。出 生3d后，小鼠和人的全部卵母细胞都进 入了休止期．此时无细胞分裂。所以在 成熟的雌性个体中没有生殖干细胞(卵原 细胞)，而只有3种卵泡：末成熟的、接 近成熟的和成熟的卵泡。
• 由于受精卵分析技术的发展，现在已经 能够直接观察辐射诱发精子的染色体畸 变。 • 研究辐射诱发小鼠精子发生不同阶段的 染色体畸变，以及显性致死实验结果提 示，二者的捡出率都较高，并且是正相 关的，而且减数分裂后的检出率均高于 精原细胞。这方面的研究说明，生殖细 胞不同发育阶段的辐射敏感性、染色体 畸变、遗传危害三者之间的概念是不同 的，必须考虑到细胞分裂的选择作用。
对需要，不应对她进行诊断性照射
第五节 辐射遗传危险的估计
• 在辐射遗传危险的定量评价中，迄今 所使用的方法可以分为2类： 一是加倍剂量法或相对突变危险度； 二是直接法或绝对突变危险度。
一、加倍剂量法
• 以遗传性疾病的自发罹患率为参考系统，表达 对辐射诱发的突变危险估计。 • 加倍剂量的定义，是指在一代中诱发像自发而 来的突变那样多的突变量而所需要的辐射剂量， 由自发突变率被诱变率相除得到。 • 假定每个基因位点上，每代的平均自发突变率 为P，辐射诱发的平均突变率为m，则加倍剂 量
• 加倍剂量的倒数为1／Dd，即每个单位的 辐射剂量的相对突变危险。显而易见的 是，加倍剂量越低，相对突变危险就越 高。 • 该法适用于达到遗传平衡的群体
美国橡树岭国家实验室的Russells夫妇，利用可能发生7个 特殊位点突变的近交系小鼠(图16—3)，研究了各种辐照 条件下诱发的突变率
Russells夫妇比较了精子发生不同阶段上辐射诱发的 突变率，证实了剂量率的影响在小鼠中是确实存在 的(图16—4)。