电离辐射的生物效应2013

1、电离辐射的生物效应电离辐射的生物效应辐射辐射分为电离辐射和非电离辐射。分为电离辐射和非电离辐射。电离辐射电离辐射是一切能引起物质电离的辐射是一切能引起物质电离的辐射总称，电离辐射是指波长短、频率高、能总称，电离辐射是指波长短、频率高、能量高的射线量高的射线, ,可以从原子或分子里面电离可以从原子或分子里面电离（ionizeionize）出至少一个电子。电离能力，）出至少一个电子。电离能力，决定于射线所带的能量。决定于射线所带的能量。种类种类 高速带电粒子有高速带电粒子有粒子、粒子、粒子、质子；粒子、质子； 不带电粒子有中子以及不带电粒子有中子以及X X射线、射线、射线。射线。电离辐射电离辐射

2、？电离辐射来源？电离辐射来源？ 天然辐射天然辐射包括宇宙射线、包括宇宙射线、来自地球本身的射线、空气来自地球本身的射线、空气中的氡的衰变产物、以及包中的氡的衰变产物、以及包含在食物及饮料中的各种天含在食物及饮料中的各种天然存在的放射性核素。然存在的放射性核素。 人造辐射人造辐射包括医用包括医用X X射射线、来自大气核武器试验的线、来自大气核武器试验的放射性落下灰、由核工业排放射性落下灰、由核工业排出的放射性废物、工业用射出的放射性废物、工业用射线等领域。线等领域。核军用 核民用核医用日本核事故日本核事故切尔诺贝利核事故切尔诺贝利核事故(86年4月26日) 切尔诺贝利发生核泄露事故切尔诺贝利发生

3、核泄露事故2727周年周年 核辐射相关概念第一节第一节 辐射生物效应分类辐射生物效应分类早期效应与迟发效应早期效应与迟发效应躯体效应与遗传效应躯体效应与遗传效应确定性效应与随机性效应确定性效应与随机性效应 *电离辐射的旁效应电离辐射的旁效应第二节第二节 辐射的细胞生物学效应辐射的细胞生物学效应各种生物效应是以对细胞的作用为基础各种生物效应是以对细胞的作用为基础细胞凋亡细胞凋亡 细胞出现变异或失去功能，自主死亡细胞出现变异或失去功能，自主死亡细胞死亡（与细胞类型和剂量有关）细胞死亡（与细胞类型和剂量有关） 间期死亡：有丝分裂间期死亡（大剂量）间期死亡：有丝分裂间期死亡（大剂量） 增殖死亡：几次分

4、裂后变性而死亡，增殖死亡：几次分裂后变性而死亡， 可能与染色体畸变有关可能与染色体畸变有关辐射的细胞生物学效应辐射的细胞生物学效应哺乳类细胞辐射敏感性分类哺乳类细胞辐射敏感性分类细胞类型细胞类型特性特性举例举例辐射敏辐射敏感性感性增殖的分裂间期细胞增殖的分裂间期细胞受控分裂受控分裂 分化程度最低分化程度最低造血干细胞造血干细胞 肠隐窝细胞肠隐窝细胞 表皮生长细胞表皮生长细胞高高分化的分裂间期细胞分化的分裂间期细胞受控分裂受控分裂分裂中不断分化分裂中不断分化幼稚血细胞幼稚血细胞可逆性分裂后细胞可逆性分裂后细胞无受控分裂无受控分裂 可变分化可变分化肝细胞肝细胞稳定性分裂后细胞稳定性分裂后细胞不分裂

5、不分裂 高度分化高度分化神经细胞神经细胞 肌肉细胞肌肉细胞低低辐射的细胞生物学效应辐射的细胞生物学效应染色体改变染色体改变数目异常数目异常结构异常结构异常 修复恢复 失去功能 突变畸变辐射的细胞生物学效应辐射的细胞生物学效应辐射旁效应辐射旁效应 机体对辐射的反应是群体现象而不机体对辐射的反应是群体现象而不仅是单个独立细胞对损伤的累积反应。仅是单个独立细胞对损伤的累积反应。 辐射除可损伤直接受照的细胞外，辐射除可损伤直接受照的细胞外，还可通过受照细胞产生一些信号或分泌还可通过受照细胞产生一些信号或分泌一些物质，引起未受照细胞产生同样的一些物质，引起未受照细胞产生同样的损伤效应，这种效应称为旁效应

6、或旁观损伤效应，这种效应称为旁效应或旁观者效应。者效应。 辐射的细胞生物学效应辐射的细胞生物学效应辐射旁效应的可能机制辐射旁效应的可能机制辐射诱发产生活性氧自由基辐射诱发产生活性氧自由基受照介质的效应受照介质的效应与细胞间通讯或信号传导有与细胞间通讯或信号传导有关因素。关因素。辐射的损伤效应辐射的损伤效应电离辐射的生物效应电离辐射的生物效应辐射对机体的影响辐射对机体的影响人体接受电离辐射的年均剂量人体接受电离辐射的年均剂量辐射剂量与效应辐射剂量与效应* * 两类辐射效应两类辐射效应第三节第三节 电离辐射的随机性效应电离辐射的随机性效应随机性效应（随机性效应（stochastic effects

7、stochastic effects）指电）指电离辐射照射生物机体产生的一些有规律的离辐射照射生物机体产生的一些有规律的效应。效应。效应的规律效应的规律：效应的发生机率与受照剂量的大小呈正，效应的发生机率与受照剂量的大小呈正，效应的严重程度与受照剂量无关。效应的严重程度与受照剂量无关。 1.1.效应的发生不存在阈值剂量，即不管接受效应的发生不存在阈值剂量，即不管接受照射的剂量大还是小，这种效应都有可能照射的剂量大还是小，这种效应都有可能会发生。会发生。第三节第三节 电离辐射的随机性效应电离辐射的随机性效应电离辐射致癌效应电离辐射致癌效应 正常细胞转化为癌细胞的过程涉及多种机正常细胞转化为癌细胞

8、的过程涉及多种机制和阶段，称为多阶段学说，即经历制和阶段，称为多阶段学说，即经历“始始动动- -促进促进- -发展发展”三阶段。三阶段。 * 导致细胞变异；促进细胞增殖。导致细胞变异；促进细胞增殖。电离辐射致癌危险电离辐射致癌危险 辐射致癌危险评价的重要任务是根据辐射辐射致癌危险评价的重要任务是根据辐射流行病学研究得到的流行病学研究得到的EAREAR、ERRERR计算单位剂计算单位剂量照射引起的危险，称为危险系数量照射引起的危险，称为危险系数 电离辐射的遗传效应电离辐射的遗传效应皮肤随机性效应皮肤随机性效应第四节第四节 电离辐射的确定性效应电离辐射的确定性效应确定性效应确定性效应（Determ

9、inistic effectDeterministic effect）指人体）指人体所受剂量超过某一水平后注定要发生某种疾病所受剂量超过某一水平后注定要发生某种疾病, ,其严重程度与剂量大小成正比关系。导致确定其严重程度与剂量大小成正比关系。导致确定性效应发生的最低剂量值称为剂量阈值。性效应发生的最低剂量值称为剂量阈值。确定性效应的发生基础是器官或组织的细胞死确定性效应的发生基础是器官或组织的细胞死亡。包括除了癌症、遗传和突变以外的所有躯亡。包括除了癌症、遗传和突变以外的所有躯体效应和胚胎效应及不育症等。体效应和胚胎效应及不育症等。确定性效应的阈剂量大约是确定性效应的阈剂量大约是0.10.10

10、.2Gy0.2Gy， 每每个器官和组织以及每个人引起效应的阈值存在个器官和组织以及每个人引起效应的阈值存在一定的差异。一定的差异。不同组织的确定性效应的阈值不同组织的确定性效应的阈值组织或器官组织或器官 确定性效应确定性效应照射方式照射方式 剂量阈值剂量阈值(Gy)(Gy)皮肤皮肤单次单次6868暂时性脱毛暂时性脱毛单次单次3535永久性脱毛永久性脱毛单次单次7 7眼睛眼睛晶体浑浊晶体浑浊(100%(100%发生发生) ) 单次单次7.57.5白内障白内障单次单次5 5睾丸睾丸暂时性不育暂时性不育单次单次0.150.15永久性不育永久性不育单次单次3.53.5卵巢卵巢永久性绝经永久性绝经单次单

11、次3.5 63.5 6骨髓骨髓白细胞暂时减少白细胞暂时减少单次单次0.50.5致死性再生不良致死性再生不良单次单次1.51.5器官的确定性效应的阈剂量辐射的敏感组织辐射的敏感组织人类受低LET全身均匀急性照射诱发综合症和死亡的剂量范围出生前确定性效应出生前确定性效应 胚胎效应：植入前期接受照射的主要胚胎效应：植入前期接受照射的主要危险是影响着床，造成胚胎死亡。危险是影响着床，造成胚胎死亡。 畸形和脑发育异常：畸形可以是胚胎畸形和脑发育异常：畸形可以是胚胎发育过程中受到辐射引起的发育过程中受到辐射引起的, ,也可以是也可以是亲代受到照射后的遗传性疾病。亲代受到照射后的遗传性疾病。 严重智力迟钝和

12、智商下降：出生前照严重智力迟钝和智商下降：出生前照射引起的脑结构异常可以导致严重智射引起的脑结构异常可以导致严重智力迟钝和智商下降。力迟钝和智商下降。 出生后确定性效应出生后确定性效应 全身性放射损伤全身性放射损伤一定剂量后可引起急性放射病、慢性一定剂量后可引起急性放射病、慢性放射性损伤。放射性损伤。蓄积在某些器官或组织，以及进入或蓄积在某些器官或组织，以及进入或排出途径引起局部放射损伤。排出途径引起局部放射损伤。1.1.电离辐射对造血、免疫系统的影响和电离辐射对造血、免疫系统的影响和放射病。放射病。皮肤确定性效应皮肤确定性效应 放射性皮肤损伤的例子放射性皮肤损伤的例子5居里铱照射后5天11天

13、21天事故14个月1616个月后整体情况个月后整体情况日本原子弹爆炸烧伤的居民日本原子弹爆炸烧伤的居民 20012001年年9 9月月2 2日凌晨，某日凌晨，某施工队在探伤检测后，施工队在探伤检测后，将放射源（将放射源（192192IrIr）从仪）从仪器中掉出，遗留在工地器中掉出，遗留在工地上。一工作人员在第二上。一工作人员在第二天上班时，发现放射源天上班时，发现放射源并拾起并拾起, ,双手来回玩耍、双手来回玩耍、观看约观看约2020分钟，然后放分钟，然后放入左裤兜；入左裤兜；2 2小时后放入小时后放入工具箱内，并在工具箱工具箱内，并在工具箱边吃饭、休息，下午下边吃饭、休息，下午下班洗澡时，发

14、现右大腿班洗澡时，发现右大腿有有2x2cm2x2cm的充血性红斑。的充血性红斑。当晚入院治疗。当晚入院治疗。+20d+20d+39d+39d出生后的确定性效应出生后的确定性效应 性腺的电离辐射效应：睾丸受照可以出性腺的电离辐射效应：睾丸受照可以出现不育现不育 ；卵巢对辐射的耐受力高于睾；卵巢对辐射的耐受力高于睾丸。丸。眼晶体的电离辐射效应眼晶体的电离辐射效应 其他器官的损伤效应：各系统器官其他器官的损伤效应：各系统器官电离辐射对寿命影响研究电离辐射对寿命影响研究 ：未发现：未发现 出生后的确定性效应出生后的确定性效应 儿童的确定性效应 确定性效应的发生与受照者的年龄有关出现生长发育障碍，激素水平低下，器官功能不足，智力低下等。小剂量辐射的生物效应小剂量辐射的生物效应刺激效应和适应现象刺激效应和适应现象 刺激生物生长、发育，还发现有增强动刺激生物生长、发育，还发现有增强动物和人体的免疫功能，降低肿瘤发生率等物和人体的免疫功能，降低肿瘤发生率等现象，被称为兴奋性效应。现象，被称为兴奋性效应。 机制：对修复酶的刺激作用或出现某些机制：对修复酶的刺激作用或出现某些活动的增强。免疫增强与旁效应有关，出活动的增强。免疫增强与旁效应有关，出现神经内分泌调节功能变化现神经内分泌调节功能变化 。 小剂量辐射的生物效应小剂量辐射的生物效应低剂量有益？低