现代科技综述知识文库：辐射细胞遗传学

1、现代科技综述系列辐射细胞遗传学科技是人类区别于动物的重要文明之一，是人类对自然规律研究和利用的学科。本文提供对科技基本概念“辐射细胞遗传学”的解读，以供大家了解。辐射细胞遗传学对电离辐射所致生物体遗传行为改变的研究称为辐射遗传学；而对电离辐射诱发细胞内遗传物质改变的研究称为辐射细胞遗传学。1888年瓦德尔(Waldeyer)和1901年邸里斯(Devries)分别提出了染色体和突变的概念。1926年，米莱(Muller)和斯坦德尔(Stadler)分别证明X射线或紫外线都可参引起动、植物可传递的损伤效应，并在显微镜下证明是染色体损伤所致。辐射细胞遗传学作为真正的实验科学建立于30年代，沙克斯(

2、Sax)等用紫鸭距草的孢子为材料，系统地观察了电离辐射(X射线，中子)诱发染色体畸变的规律。1952年，徐道觉意外地发现低渗盐溶液处理后，细胞核中的染色体分散良好，利于分析。1960年，墨哈德(Moorhead)等建立了人外周血淋巴细胞体外培养制备染色体方法，使辐射细胞遗传学从动、植物的研究转入了人类细胞的研究。1964年，依文恩(Evan)和1975年，培依恩(Payne)等分别建立了成熟地制备雄性和雌性哺乳动物生殖细胞染色体的方法。1978年，鲁德克(Ruddak)又成功地把人精子与去透明带仓鼠卵进行体外受精，使分析人类精子染色体成为可能。多年来，对电离辐射诱发哺乳动物体细胞和生殖细胞染色

3、体损伤已作了深入、细致的研究，其中以体细胞的研究较多，主要是对其效应规律，机制的研究，多是探讨其作为生物剂量计的可行性和应用范围，而对生殖细胞的研究主要是探讨辐射所致的遗传效应。大剂量或中等剂量辐射诱发染色体损伤的研究证明，低LET辐射(指射线，射线)诱发一次击中染色体畸变(未端缺失)量是剂量的直线函数，即畸变量随辐射剂量增加而呈直线增加(Y=a+bD)，不受剂量率和分割照射的影响；诱发的二次击畸变量(双着丝粒体，易位等)与剂量呈二次多项式性相关(Y=a+bD+cD2)，与剂量率和分割照射有关。而高LET辐射(粒子，裂变中子和低能质子)诱发的染色体损伤，无论是一次击中还是二次击中畸变均与剂量呈

4、直线相关(Y=a+bD)，与剂量率，分割照射无关。低剂量辐射细胞遗传学的效应与大、中等剂量的效应有些不同，这已成为人们非常关注的问题。1976年，鲁肯尼克(NVLuchnik)证明50400毫戈瑞(mGy)60Co射线照射人离体细胞发现100200mGy之间双着丝粒体畸变率出现坪值，与从大剂量效应外推至小剂所得的效应不一致。库瑟娲瓦(Kucervova)也证明似乎150mGy处有一剂量阈值，即在150mGy以内染色体畸变发生率很低。并且，国际原子能机构(IAEA)组织十几个实验室，对低剂量辐射诱发染色体畸变规律进行了研究，其结果：4mGy剂量点的各种类型染色体畸变率均低于对照组，50100mG

5、y之间为坪值段。总之，在很低剂量辐射照射时，染色体畸变发生的速率很低，可能有些修复系统被激活，这已被以后发现的低剂量辐射可诱导细胞遗传学适应的现象给予证实(详见细胞遗传学适应性反应条目)。由于雄性生殖细胞取材较方便，故电离辐射诱发生殖细胞染色体损伤的研究以雄性生殖细胞为多，其中又以精原干细胞染色体易位研究的居多，这主要是因为染色体易位为稳定性畸变，可随生殖细胞减数分裂的过程传递给子代产生遗传效应。典型的辐射诱发哺乳动物精原干细胞染色体易位的剂量效应曲线为峰形，即在一段剂量范围内染色体易位随剂量增加而增加，超过一定剂量后易位率剂量增加而下降。曲线高峰处的剂量称为峰值剂量，小鼠约为67Gy，金黄地

6、鼠为23Gy；灵长类动物，如罗猴、绒猴、食蟹猴为12Gy，人类的约为2Gy。从理论上讲，一个带有染色体易位的精原干细胞在形成配子时，有4种可能，一个为正常配子，与正常卵子受精形成正常子代个体；一个为携带染色体易位的配子与正常卵了受精后形成的子代个体中所有的细胞均含有染色体易位，该个体可表现为神经系统发育障碍，生育力低下，易患肿瘤倾向增加等；两个遗传物质不平衡的配子，该精子与正常卵受精不能形成正常胚胎，常在受孕早期死亡而淘汰，故评价辐射诱发生殖细胞中染色体易位传递给子代形成可遗传易位个体的危险度有极重要的意义。按上面的推算，其易位率应属14传递。1990年，王献理等用04GyX射线照射小鼠后观察

7、其精原干细胞染色体易位发生率，然后利用上述原理推算其子代中易位携带者的发生率效应曲线为：Y=019+035D与詹诺若色(Generoso)利用06GyX线照射雄鼠后直接观察F1代获得易位携带者的效应曲线Y=016+031D是一致的。由此可见，从亲代生殖细胞的损伤直接评价子代中遗传危险度是可行的。但是，由于人类生殖细胞来源受限，故直接对人类的这种评价似乎有些困难。所以，加拿大巴丁(Martin)，美国布郎德里夫(Brandriff)及日本凯米库其等广泛开展了辐射诱发人类精子染色体畸变的研究，并与其他哺乳动物的结果相比，证明人类精子的辐射敏感性最高，分别是豚鼠、家兔、中国仓鼠、小鼠和金黄地鼠的6倍、55倍、3倍、3倍和15倍，这对于评价男性受照射后对子代影响的研究具有重要意义。辐射细胞遗传学的研究，还有许多工作要作，有着很大的发展前景。随着分子生物学手段向辐射细胞遗传学的引入，人们已证明电离辐射可诱导细胞产生某些新蛋白质，称为辐射诱导蛋白