放射生物学电子版
第一章电离辐射生物学作用的物理和化学基础
第一节. 电离辐射的种类及其生物学作用
一. 电离辐射的种类与物质的相互作用
放射性核素与各种核反应堆所产生的电离辐射可分为两类:直接电离辐射和间接电离辐射, 直接电离辐射发射的是带电粒子, 如电子,质子, α粒子等,它们与物质发生碰撞使物质
电离,间接电离辐射发射的不是带电粒子,如光子(χ,γ线),中子等,.
χ和γ射线
β粒子─即电子流,当原子核内某一个中子转变成质子时便伴随着是电子的产生,这种电子就是β粒子,所以β粒子就是电子流.
α粒子─即氦核组成的粒子流,带有两个正电荷,粒子由两个质子和两个中子组成.
中子
带电重粒子
第二节. 电离和激发
由于生物体内含有大量水，水分子电离产生一个正粒子和一个自由电子，辐射也可以作用于细胞内的水分子，引起水分子的改变，水的辐解产物引起生物大分子的损伤。辐射作用于生物大分子或水分子均可引起电离和激发。
H2O___激发_____H2O*→H* + OH*
└────┐
H2O 电离H2O + e-─┘
│├─+ H2O →H + OH-
│├──H
H+ + OH* └──H2O→eaq-
当电离辐射对水分子作用时，水分子所获能量不足以使电子击出，不能发生电离作用，而只使水分子的电子跃迁至外层，即称为水分子的激发。激发的水分子(H2O*)分子很不稳定，迅速释放能量解离成H*和OH*两种自由基,,激发水分子产生的自由基能量较小,重组合的机会较多.
水的辐解产物：H2O~~~~→H.+.OH+ e-水合+H2+H2O2+H3O+
原发辐解产物产额见表1.4
水化电子──
第三节. 传能线密度和相对生物效应
1.传能线密度
传能线密度(Lineal Energy Transfer, LET)是指带电粒子在组织(或其它介质中经过一定距离，由于碰撞而损失的能量。单位是每微米密度物质的千电子伏(kev/μm)。
随着带电粒子穿透距离不同，即使径迹很短的α粒子，沿径迹的电离密度很大。
电离辐射构成的生物损害与LET的高、低有关，高LET粒子在物质中产生生物效应的概率较高，高LET的快中子要比低LET的γ线更有效的产生生物效应。
2. 相对生物效能(relative biological effectiveness,RRE) 又称”相对生物效应”, 照射剂量相等，电离辐射种类不同所产生的生物效应不同，高LET辐射的生物效应大于低LET的辐射效应，所以常用"相对生物效应"。
参与辐射引起特定生物效应所需的吸收剂量
RBE= ──────────────────────────────
所研究的辐射在相同照射条件下,引起同等程度生物效应所需的吸收剂量
第四节自由基
一. 自由基的概念:
二. 自由基与活性氧
三. 自由基对生物分子的作用
4.抗氧化防御功能
第五节.直接作用和间接作用
(一) .直接作用
电离辐射作用于溶液系统中的溶质，使之发生损伤，作用于生物系统引起生物活性大分子的损伤，此即直接作用。细胞内比较密集的生物大分子，如DNA,可在辐射作用时直接出现功能和结构的改变。
(二).间接作用
生物机体中，间接作用系指辐射通过水的原发辐解产物(H*,OH* eaq H, H2O2, H*,OH*)对生物大分子的损伤。为了说明间接作用的存在，以四效应为证据。
1.稀释效应一定数量的电离辐射产生固定数量的自由基,如果是间接作用,失活溶质分子数，与固定数量的自由基有关，与溶液浓度无关。失活分子的百分数随溶液浓度增加而下降。
如果是直接作用失活的溶质分子随溶液浓度成正比增长。而失活分子百分数与溶液浓度无关。这就表明直接作用与间接作用的差别。
2.氧效应受照射的组织、细胞或溶液，其辐射效应随氧浓度的增加而增加，这种现象在放射生物效应中称为氧效应(Oxygen effect)。治疗肿瘤时瘤细胞在增加氧的条件下，辐射敏感性增高，可提高治疗。
H* + O2→HO2 (氧化氢自由基)
HO2 + H* →H2O2 (过氧化氢)
⑴氧化反应使含铁蛋白质中的亚铁离子变成三价铁离子。
Fe + OH* →Fe + OH-
⑵脱氢反应使具有活性的-SH基变成-S-S-键，使含-SH基的酶失活。
2R-SH + 2OH →R-S-S-R + 2H2O
⑶脱氨基反应使蛋白质的氨基酸脱氨基，导致蛋白质的结构破坏。
H3N-CH3COO- + OH* →HOCHCOO- + NH3
⑷有机过氧化物的形成反应形成的有机过氧化物，对机体细胞产生毒性。
3.保护效应降低温度或置于冰冻状态可使辐射损伤减轻。
4.温度效应受照射体系中由于有其它物质的存在，使辐射对溶质的操作效应减轻。
(三).直接作用和间接作用的相对效应
第六节辐射原发作用的几种学说
(一)硫氢基学说
-SH基是某些酶的活性基团，而-S-S-基是许多蛋白质构形所必需的物质。在维持机体正常功能方面起重要作用，电离辐射首先损伤对辐射最敏感的-SH，而干扰了-SH基的正常功能，甚至导致细胞死亡。这就是所谓的硫氢基学说。
含-SH的辐射防护剂容易与蛋白质的巯基结合，形成二硫化合物，使蛋白质免受射线的直接作用，具有一定的防护作用，目前认为-SH基不是细胞内敏感性最高的物质。
(二)膜学说
该学说认为，电离辐射对膜系的损伤是细胞死亡的机制。细胞膜系包括细胞膜、核
膜、线粒体膜、溶酶体膜，它们的损伤表现为膜通透性的改变，使有害的分子从细胞的一个区域转移到另一个区域，破坏了代谢平衡，导致细胞死亡。
(三)靶学说
这一学说的观点认为，在细胞内存在着一种对电离辐射敏感的结构或区域，当其被击中时引起生物效应，如大分子的灭活、染色体的畸变、细胞死亡等，将这种具有关键作用的结构或区域称为“靶”，靶学说在放射生物学的基础理论上占有重要的作用，目前对靶学说的表达包括：
⑴生物结构中存在着一种对射线敏感的结构，称为“靶”。
⑵电离辐射击中靶区，击中概率服从泊松分布。
⑶对靶的一次击中或多次击中，可产生某种生物效应，酶分子失活，DNA链断裂。
(四)链锁反应学说
(五)结构代谢
综合有关辐射对分子、生物大分子结构、细胞器内代谢的改变等效应的研究结果提出了“结构代谢学说”，认为放射损伤是从整体出发强调某一结构和某种代谢过程，在放射效应的发生上具有一定的重要意义。其中重视基因组的结构和功能，以及细胞自身调节障碍的意义，生物大分子结构的变化，放射损伤后修复过程的改变，及辐解产物(放射毒素)的形成。
放射生物效应的过程归纳为五个阶段:1.能量的分散吸收; 2.细胞结构中粒子和激发的辐射化学反应;3.由细胞结构改变而引起的生物化学变化,如酶失活,过氧化物形成;4.基因组损
伤的加剧及基因组损伤的修复,取决于射线的物理特性和细胞的生理状况;5.细胞产生形态学改变的终末阶段, 细胞核固缩、溶解、细胞死亡。
第七节.影响电离辐射生物学作用的主要因素
(一)与辐射有关的因素:
1.辐射种类：α粒子电离密度大，β粒子电离密度较α小，高能χ和γ射线穿透能力很强，电离密度较αβ小，外照射可引起严重损伤。
2.剂量：在一定剂量范围内剂量愈大，效应愈显著。用剂量效应曲线观测生物效应。Ｓ形曲线符合多细胞动物，当死亡率50%时,曲线有明显的改变,常用死亡50%作为剂量指标，称为半致死剂量(LD50)作为衡量机体放射敏感性的参数。(LD50/30)
3.剂量率：一般规律，剂量率愈大，效应愈显著。
4.分次照射：总剂量相同，分次照射使效应减轻，分次愈多，间隔时间愈长效应愈小。
5.照射部位：照射部位.不同，效应各异。腹部照射引起的后果最严重，其次是盆腔，头颈胸部和四肢。
6.照射面积和照射方式：受照面积愈大，损伤愈严重。照射方式可分为内、外、和混合照射。
(二)与机体有关的因素
当辐射的各种物理因素相同时，生物机体或组织对辐射的反应有较大的差别，即放射敏感性的差别。
1.种系的放射敏感性不同种系的生物对电离辐射敏感性的差别很大，总趋势是种系演化愈高，组织结构愈复杂，放射敏感性就愈高。
2.个体发育的放射敏感性放射敏感性随着个体发育过程而逐渐降低。妊娠的最初阶段最敏感，出生后幼年比成年放射敏感性高，老年相对不敏感。
3.不同器官,组织和细胞的放射敏感性与分裂活动成正比，与分化程度成反比
(1)高度敏感的组织: :淋巴胸腺骨髓胃肠上皮性腺胚胎组织
(2)中度敏感组织: 感觉器官. 内皮细胞皮肤上皮唾液腺肾,肝,肺组织
(3)轻度敏感组织: 中枢神经系统, 内分泌腺心脏
(4)不敏感组织: 肌肉骨组织结缔组织
4.亚细胞和分子水平的放射生物学. 细胞内各不同大分子的相对放射敏感性的顺序为DNA>RNA>蛋白质。
5
第二章电离辐射的分子生物学效应
第一节辐射所致DNA损伤及其生物学意义
DNA是细胞繁殖遗传的重要基础，DNA分子中特定的核苷酸顺序蕴藏着大量的遣传信息，DNA通过转录将这些信息传给RNA,RNA通过密码的翻译规定了不同氨基酸的结构,指导蛋白质和酶的生物合成.在细胞中当射线致DNA损伤的同时,也在一定范围内伴随着DNA的修复,
┌DNA合成抑制---- 细胞分裂抑制
电离辐射│DNA分子损伤----染色体异常----细胞功能障碍
└DNA降解----核裂解自溶---细胞死亡
一. DNA分子的损伤
所有哺乳类动物细胞的内部结构都有一定的共同特征，具有一个有功能的核，有核膜与胞浆分开，辐射对膜和胞浆内的亚细胞成分虽有一定的损伤作用，但最敏感的成分是核本身和核仁。
.DNA分子具有双股螺旋结构,电离辐射作用以后,其结构受到破坏，若得不到即时修复，则必将引起遗传信息功能的错误表达。DNA分子的放射损伤与细胞功能障碍、突变、癌变、染色体畸变、细胞死亡均有密切关系。
(一) DNA分子损伤的形式有三种:
(1)DNA链断裂(单链断裂和双链断裂)
①DNA链断裂形式DNA双链中一条链断裂者称为单链断裂，(Single Strand Break,SSB), 两条链在同一处或相邻处断裂者称为双链断裂，(Double Strnd Break DSB)。在许多细胞中单链断裂比双链断裂高10-20倍，射线比紫外线引起的链断裂高，中子比γ线产生的双链断裂多。
效应顺序：中子>γ射线>紫外线动物整体受到7.5Gy照射,对于敏感细胞DNA含量可减少80%
②DNA链断裂的主要特点:a. 单链断裂与双链断裂的比值;b. LET对链断裂的影响;c.氧
效应(充氧条件下)增加链断裂比值;d. DNA链断裂的部位, <20 Gy照射, G>A>T≥C;剂量
40-80 Gy 照射断裂为;T>G>A≥;e. DNA链断裂与细胞辐射敏感性的关系.
(2)氢键断裂和碱基损伤
DNA分子是由两条多核苷酸链, 按碱基互补配对原则, 由氢键连结而成的双股螺旋结构. 射线作用生成的OH*使DNA结构上的氢原子脱下，从而使原来紧密结合的碱基呈现自由“裸露“状态，DNA结构从比较坚实变得比较“疏松“。
(3)分子交联(DNA-DNA交联与DNA-蛋白质交联)
是生物大分子与生物大分子发生互相连结，电离辐射作用后，产生DNA-DNA交联, DNA内部两条核苷酸链对角的鸟嘌呤发生交联。
(二)DNA损伤的生物意义
射线作用→DNA碱基损伤、脱落→改变密码→基因点突变→细胞的突变→细胞死亡
第二节.DNA辐射损伤的修复
DNA修复是根据损伤的类型分为:一SSB修复、DSB修复、碱基损伤修复和DNA合成修复四种
在机内存在着非常复杂的修复机制，使机体得以保持遗传特性和机体功能的相对稳定性。
(1)光复合修复主要为紫外线损伤的修复形式,又称为光复合酶修复.
(2)切除修复（excision repair）通过识别－切除－修补－再连结
切除修复(酶修复）特点：①准确、无误有效的正确修复，其修复过程中不产生错误；
②对辐射、化学诱变剂、致癌剂等所致DNA损伤均具有广泛的修复能力。③对哺乳动
物细胞及细菌都具有修复能力。
重组修复(recombination repair) DNA复制－重组－再合成是一种复制前修复。
SOS修复(SOS repair) 细胞处于危急状态下发生的一种修复，如DNA大面积损伤，诱导产生一种错误修复或突变修复，DNA修复功能与肿瘤、衰老、寿命有密切关系，
故用国际遇难信号SOS命名。
（三）DNA修复机制的发现与细胞辐射敏感性新概念
人们公认细胞DNA是辐射及化学诱变剂作用的靶，因此考虑DNA 的修复与辐射敏感性之间的关系。提出了细胞辐射敏感性取决于DNA修复能力的新概念，各种细胞表现出不同的辐射敏感性，主要原因是能正确的修复损伤DNA的能力,修复能力强的表现为敏感性低，相反，修复能力弱的表现为敏感性高。如：淋巴细胞即为辐射敏感细胞。
（四）DNA代谢改变DNA是遗传的重要物质，受照射后引起DNA分子结构的破坏和代谢的改变。
1. DNA合成抑制
细胞DNA合成的速率常由放射性核素标记的前体掺入率来测定，掺入率的增加反应新的DNA合成，应用最广的是3H-TdR，采用放射性核素示踪技术，使人们对射线抑制DNA 合成的特点和规律有了认识，目前多用于辐射效应的研究、药物的筛选，肿瘤细胞敏感性研究，免疫功能的测定等。
(1) 剂量-效应关系：
照射后3H-TdR掺入辐射敏感细胞DNA明显受抑制，其程度与所受剂量有依赖关系，随照射后时间延长，受大剂量和小剂量照射产生两种趋势，大剂量照射者掺入进一步减少，而受小量照射者可逐渐恢复。
(2) DNA合成抑制的机制：
DNA合成的几个主要环节:
第1. 各种三磷酸腺苷在DNA合成的过程中，有些环节对射线是很敏感的，造成核苷酸合成障碍
第2.射线对DNA合成的酶抑制, DNA模板损伤,引起错误的修复,影响正常复制.
第3.DNA聚合酶的损伤影响DNA的修复
第4.射线对DNA复制过程的影响破坏了DNA复制的调控机制.
2. DNA分解代谢增强
在DNA合成抑制的同时,分解代谢增强,表现为Dnase活性增高, 其原因是射线破坏了溶酶体和细胞核的膜结构,使Dnase酶释放并与DNA接触,导致DNA分解，降解产物从尿排出。主要有:脱氧核糖核苷、:脱氧胞嘧啶核苷、胸腺嘧啶核苷、:脱氧尿嘧啶核苷、β－氨基异丁酸，β－氨基异丁酸是胸腺嘧啶的代谢产物。
显示细胞核放射敏感性的实验：
.用氚水与氚标记的3H-TdR比较辐射效应，3H-TdR是DNA合成的特异前体物质，故可进入细胞核DNA中，而氚水则均匀分布于细胞内，即需要1000倍的氚水才能引起与3H-TdR
产生同等损伤。
二. DNA损伤与修复
DNA具有两种生物学功能, 1.在遗传中起传代作用,
2.决定生物体内蛋白质合成
核酸具有很高的辐射敏感性，DNA尤为突出,电离辐射作用后DNA的损伤被认为是细胞死亡的主要原因。
第三节电离辐射对蛋白质及能量代谢的影响
一. 蛋白质合成的改变
蛋白质与几乎所有的细胞功能有关，抗体、核蛋白、肌纤蛋白等负有重要生物学功能的蛋白质的合成，可被射线作用而抑制，表现为合成蛋白质的标记前体(14C-亮氨酸等)掺入率降低。血清及其组成的改变，是急性照射后蛋白质代谢动态平衡的综合性反应，主要表现为白蛋白减少、球蛋白增多、白蛋白与球蛋白比值降低。
二.氨基酸代谢产物的变化
1.牛磺酸牛磺酸是半胱氨酸的代谢产物，动物全身照射后初期，尿中牛磺酸排出量显著增加在一定剂量范围内与照射剂量呈正比关系。
2.肌酸肌酸是甘氨酸在体内合成的一种产物，受大剂量照射，尿中肌酸排出量增多，由于肌酐的每日排出量比较稳定，常常用肌酸／肌酐比值来表示肌酸排出量。
3.尿素尿素是蛋白质分解代谢的主要最终产物。放射病时机体血液中尿素的含量，尿中尿素的排出量明显增高。
三.能量代谢的障碍
一切生命活动都离不开能量，除部分能量以热的形式释放外，其余部分存于ATP(三磷酸腺苷分子的高能磷酸键内,大部分ATP是通过氧化磷酸化生成的, 氧化磷酸化作用对射线很敏感。
1.线粒体氧化磷酸化的抑制
射线对线粒体氧化磷酸化的抑制作用是辐射敏感组织的早期效应。抑制程度在一定范围内与剂量有依存关系，全身照射后线粒体氧化磷酸化的抑制明显受抑制，表现为无机磷利用明显减少和P/O((Phosphorus/Osygen 磷/氧)比值明显降低.。
2.核氧化磷酸化的抑制
细胞核的氧化磷酸化作用具有很重要的作用，胸腺淋巴细胞活动所需能量的50%是由核的氧化磷酸化作用所提供。核的氧化磷酸化的特点： 1.变化出现早，2.所需剂量小，3.抑制严重。
3. 氧化磷酸化抑制的原因
(1)射线损伤核ATP合成, (2)较大剂量照射使合成ATP的前体受阻.
4.能量代谢障碍的后果
第一.辐射引起能量代谢障碍,导致敏感细胞形态学的改变,乃至细胞死亡。
第二. 能量代谢障碍主要是氧化磷酸化的抑制。
四.其它
糖代谢，水，电介质代谢具有一定的改变。
第四节细胞膜的辐射效应
1. 结构改变膜脂质
2. 功能变化
细胞是生物机体形态结构和生命活动的基本单位，生物膜是一种亚细胞单位，种类多，统称生物膜，细胞膜包括质膜，核膜，线粒体膜，高尔基体膜，溶酶体膜，内网质膜。
.一. 辐射对膜蛋白和膜脂质的影响
电离辐射对膜的作用，可分为直接作用和间接作用，细胞核ＤＮＡ和膜都是射线作用的靶，所有膜的化学成分主要是蛋白质（酶）和脂质（磷脂）组成。
1. 辐射对膜蛋白质的影响
细胞膜和细胞器膜的蛋白含量可高达50-60%，膜蛋白本身就是酶类和受体。电离辐射可使膜蛋白质结构中的-S-S-键还原,-SH基氧化使肽键和氢键断裂,破坏蛋白质的结构,影响膜的正常功能. 膜上的功能蛋白有多种,主要是酶和受体..腺苷酸环化酶、三磷酸腺苷酶.，腺苷酸环化酶是细胞膜传递生物信息有关的重要酶。，
2. 辐射对膜脂质的影响
生物膜具有不饱和双键(-C=C-)的各种磷脂，即含有亚油酸、亚麻酸等不饱和脂肪酸，这些物质对射线很敏感，易被自由基氧化而形成过氧化脂质，脂质过氧化作用可使膜的蛋白质和酶分子发生聚合，导致结构改变和功能紊乱，使线粒体破坏，DNA合成受阻,细胞分裂抑制。
二. 辐射对膜的理化性质和受体功能的影响
1. 电离辐射对膜理化性质的影响
(1) 对细胞膜表面电荷的影响
细胞表面常带有负电荷,主要因暴露于细胞表面的唾液酸,透明质酸等, 电离辐射可使细胞表面电荷发生变化.
(2) 对膜通透性的影响
照射后可观察到鼠肝细胞线粒体膨胀,线粒体膜结构的变化,影响能量代谢.
2. 电离辐射对膜受体功能的影响
电离辐射对作用后膜受体发生一系列变化,表面免疫球蛋白受体数量减少,并且与照射剂量成正比.
5
第四章电离辐射的细胞效应
细胞的辐射效应是放射生物学的核心内容之一。电离辐射导致的损伤都是以细胞的损伤作用为基础的，；细胞的种类和所处的周期决定了细胞的辐射敏感性不同。M期具有很高的敏感性,而Go期细胞具有明显的辐射抗性。
第一节细胞的辐射损伤与修复
一.细胞周期由一次分裂到下一次分裂称为有丝分裂周期或细胞周期所经历的时间称为细胞周期时间, Go－G1－S－G2－M
二细胞周期各时期细胞的辐射效应
为了研究细胞周期不同时期细胞的放射敏感性需将细胞同步化,获得同期的细胞。结果发现敏感性最高的是M和G2期剂量存活曲线的斜率较大, 放射后期的抗性最大各时期的放射敏感性次序为：M 、G2>G1 >S早期>S后期
1.杀伤细胞
处于Ｍ期的细胞对射线很敏感，小剂量照射可使细胞即刻死亡或染色体畸变，导致下一次分裂时子代细胞死亡。
辐射对细胞的损伤表现为(1)细胞核的改变：表现有细胞核肿胀、固缩、溶解、碎裂等
(2) 染色体畸变：G1和S期DNA尚未合成,此时损伤表现为染体型畸变.
(3)膜的改变：有核膜肿胀、核膜破裂、细胞膜、酶、蛋白质、脂蛋白的改变，可能影响细胞膜的生物学功能。
2阻断细胞周期活动
受照射后G2期细胞推迟进入M期,S期细胞推迟进入G2期,同样G1期细胞推迟进入S期,虽然各个时期均推迟,但G2期细胞更敏感，小剂量照射可明显推迟G2期细胞进入M期。三. 细胞辐射损伤的修复细胞辐射损伤可分为: 1.致死性损伤的修复, 2.亚致死性损伤的修复 3.潜在致死性损伤的修复。
组织损伤修复可发生于三个水平：组织水平，细胞水平，分子水平
1.亚致死性损伤的修复
哺乳动物细胞受照射后剂量存活曲线的特点是在低剂量部分有肩区。
亚致死性损伤的修复，只有在分割剂量实验中才能表现出来，将一个剂量分割成两个较小的剂量，中间隔几个小时照射，表现细胞的存活率增高。分隔剂量照射与单次照射相比，引起同等存活率所需的剂量明显增大。
2.潜在致死性损伤的修复
照射后改变细胞的环境条件，可以影响细胞在照射后的存活分数，这种作用被称为潜在致死性损伤。例如，动物腹水瘤的体内实验，在肿瘤局部照射后经几小时从体内取出，测其增殖能力，其存活率比照射后立即取出者显著提高。
潜在致死性损伤的修复可概括如下：照射后细胞处于次优条件时潜在致死性损伤即被修复，表现为存活分数增高，细胞存活曲线的斜率变小，Do值增大。
3.影响细胞放射损伤修复的主要因素
细胞水平放射损伤修复的影响因素主要有: 辐射种类, 剂量率环境供氧情况等
(1)辐射种类: 高LET照射后基本上没有潜在致死性损伤的修复,中子照射肿瘤的优点之
一.χ线照射后肩区最宽,在分割剂量照射后修复明显增强。
(2)剂量率: 剂量率是影响细胞放射损伤修复的主要因素,对低LET照射的细胞效应影响很大, 而对高LET效应影响很小.
(3)氧效应与分次照射
完全氧合的细胞比低氧细胞对射线更敏感. 哺乳动物细胞在氧张力为2.7-5.4 kPa
(20-40mmHg)被认为是完全氧合,在细胞极度低氧时,才有放射敏感性的改变,常用氧增强比来表示.
低氧条件下引起终点效应的剂量
OER＝
有氧条件下引起终点效应的剂量
分次照射：已是癌症放射治疗中的常规方法。头几次照射即可将大多数氧合良好的，增殖旺盛的肿瘤细胞杀死，可使中心部位原来处于低氧的肿瘤细胞发生再氧合而增殖，使其放射敏感性增高，在分次照射中可杀死这些细胞。
(4)增温：辐射抵抗性最高的S期细胞对增温最敏感，因此放射与增温联合使用，可提高疗效。
(5)放射致敏剂与防护剂：
放射致敏剂是增强辐射对肿瘤细胞的杀伤作用的化学物质，放射致敏剂可分为两大类，一是生物化学类放射致敏剂，如５溴脱氧尿嘧啶，二是生物物理放射致敏剂，如硝基嘧唑类药物。
放射防护剂：是照射前或照射时存在于细胞内使细胞存活增加的物质。如硫氢基化合物，β－巯基乙胺等。
第二节细胞的辐射效应
一. 细胞的剂量－存活曲线
把辐射剂量和生物效应这两个变量绘制成曲线，以存活分数为纵座标，以剂量为横座标即得出一条Ｓ形曲线，若以存活曲线的对数作纵座标存活曲线呈指数直线形。
1. 单击单靶模型
指数模型通常适用于细胞或生物大分子的灭活，“单击单靶模型“即细胞或生物大分子内存在一个敏感靶区，该靶区被射线击中一次，即可引起细胞死亡或酶分子灭活，称为单击曲线效应。
2. 单击多靶模型
细胞存活分数（纵座标）的对数在高剂量范围内与剂量（横座标）呈线性关系，而曲线在低剂量部分出现肩区，可以获得细胞剂量－效应关系的若干重要参数。(n、Dq、D37、、Do)。剂量-效应曲线的指数部分向上外推至与纵座标相交点的数值(n)。
3. 双相曲线受照射的细胞群体中有两个敏感性完全不同的细胞亚群, 出现双相剂量曲线，实际上双相曲线是由两条斜率不同的指数曲线组成。各有其不同的Do值。
4. 剌激曲线某些细胞当受照射后，在低剂量部分可见到“剌激“效应，剂量效应曲线的起始部分上升到正常线(100%)以上,然后在高剂量部分呈指数型下降。
二. 细胞分裂延迟
细胞受照射后第一个有丝分裂周期的进程表现为分裂延迟，照射引起的最重要的阻滞发生在有丝分裂的G2期,阻滞在G2期的时间取决于细胞照射时所处的生活时相。
三细胞死亡
哺乳动物大多数的增殖细胞，辐照后引起增殖死亡，另一类增殖较低的细胞，在大剂量照射后立即崩溃、溶解而发生间期死亡。
1.增殖死亡
大多数分裂较快的哺乳类细胞，在中等剂量照射后，死亡的机制是有丝分裂抑制，或生殖衰竭，通常称为增殖死亡，（有丝分裂死亡，延缓死亡、代谢死亡）。
增殖死亡的方式是射线对细胞抑制，测量方法：集落培养，脾集落。增殖死亡的原因是DNA的损伤和染色体畸变.
2. 间期死亡
在大剂量照射后，在有丝分裂间隙立即死亡，即为间期死亡，(又称即刻死亡、非有丝分殖死亡)
间期死亡的发生机制
(1)细胞核结构的破坏: 照射后出现DNA链断裂、酶失活和染色体降解。
(2)膜损伤: 任何膜的破坏都严重干扰细胞的代谢,造成细胞死亡。
(3)能量代谢的障碍: 能量代谢不足影响到生物大分子物质的生物合成，导致分解代谢增强
和细胞死亡。
5
第五章电离辐射对调节系统的作用
一．神经系统的变化
电离辐射对机体调节系统的作用，主要是对N内分泌系统的调节，那么N、S受到辐射作用
后，其敏感性如何呢？学习这部分内容，同学们要了解照射后N、S的机能、形态学及生化改变的规律，掌握机体受到小剂量或特大剂量照射后对N、S的影响。
首先让我们了解一下N、S的放射敏感性，从两个方面来谈：
1．衡量依据：
(1)机能反应：认为神经系统的放射敏感性是很高的，因为很低的剂量即可引起反应。
(2)形态结构：NS的放射抵抗力较高，需较大的剂量才会引起变化。
2．机体发育阶段：
（1）成熟动物：N细胞放射敏感性较低。
（2）发育中的动物：（特别是胚胎期、初生机体）N细胞有较高的辐射敏感性
神经系统有两种细胞组成：即N元与神经角质细胞，这两种成分对辐射的感受性是不同的，在很高剂量照射下才能使神经元细胞受到损伤、变性、坏死。说明N元细胞对辐射的耐受性高；而N角质细胞的辐射耐受性较低。
（一）NS机能的变化
无论是全身还是局部照射均可引起神经系统机能改变，比如：放疗病人50-100R的头部照射可有运动中枢时相性的改变，实验还证明大鼠全身照射2500R后血压下降。小剂量的慢性照射与大剂量一次照射均可出现一系列临床症状，如：恶心，呕吐，头晕，乏力等，对机体产生什么影响？
1．高级神经活动的变化：电离辐射对该机神经活动的影响，主要是由动物实验资料所得，因为特大剂量照射后，人的存活时间短，一般来不及观察人已死亡。其动物
变化特点：
（1）变化特点：条件反射异常，食欲改变，动物逃离照射场地，
（2）临床症状：受到惊吓，胆小，惊恐，焦虑，烦躁不安，头痛
苏联一些科学家对照射后动物条件反射的实验研究进行了多次论证。他们观察后得出结论：照射动物或人受到照射后条件反映有时相的变化，随着剂量的增大变化更明显。
但动物与人的条件反射变化不同。人在受照早期条件反映减弱。超致死剂量照射后，发生运动失调，定向障碍等严重症状。猴子或猩猩受到致死剂量照射后，识别物体的能力减弱，大鼠受到几千R照射后，脑电出现时相性改变。下面我们看一下致死剂量照射后，条件反射三个时相变化：
第一阶段：为初期变化时相，特点是兴奋过程增强，也就是反映性增强，内抑制过程减弱。在一定范围内，剂量越小，兴奋时相持续时间愈长。其主要原因是内抑制过程减弱，造成反射增强。
第二阶段：为抑制期，其特点是皮层发生抑制，主要表现为条件反映量减小，包括人工条件反射消失，非条件反射也减弱，动物运动受限。
第三阶段：为恢复期，其特点是皮层下和皮层逐渐从抑制状态下释放。轻者在照后30天以后进入恢复期，但由于形态改变，迁延较久，防损严重的动物往往看不到恢复期，于抑制期死亡。
2．N感受器的变化
照后视、听、嗅、痛、温觉和前庭感受器程度不同的障碍。动物实验证明：早期的感受器表现为兴奋性升高，感觉神经出现自发冲动。内感受器表现为易衰竭，反常现象。
原因：照后内感受器机能变化，另一方面是中枢机能障碍所引起。
3．植物神经机能变化
植物神经机能变化主要表现在植物神经功能紊乱，出现WBC下降，体温调节障碍，BP变化，消化功能改变，内分泌紊乱，心律失常等。特别是照后可使下丘脑其他
神经的分泌活动显著增强，使垂体ACTH（促肾上腺皮质激素）和TSH（促甲状
腺激素）分泌增强，从而引起周围内分泌改变，如乙酰胆碱（ACCH）下降。
（二）神经系统的形态变化
前面已经讲过NS要受到特大剂量＞50Gy照射时才会引起形态的改变。动物实
验表明，大鼠或小鼠全身照射＞120Gy发生脑型放射病，狗为65Gy，这是动
物：人的确切剂量不详。受到特大剂量照射后形态改变主要为神经细胞的充血、
水肿和出血，渐进性坏死，特别是头部受到大剂量照射后，病变遍及大脑、小
脑、间脑、脑干等，出现神经细胞变性坏死，神经胶质细胞增生，胶质细胞包
饶变性坏死的神经细胞，形成所谓的“卫星”现象，胶质细胞吞噬神经细胞形
成噬节现象。小脑颗粒层细胞大量固缩，其严重程度与剂量有密切关系。
二．内分泌系统的变化
（一）垂体
垂体对辐射的抵抗力较高，受到大剂量照射后才会发生改变，特别是成年动物垂体的放射抗性较高，约需300Gy的剂量方能使垂体功能丧失，而幼鼠20Gy局部照射可引起生长延迟和生精能力下降，表明生长激素（GH）和促性腺激素（GTH）分泌受抑。10Gy 照射可使生长率降低50%。
由于垂体抵辐射性高，所以摘除垂体或肾上腺后，动物生存时间缩短。请看图，大鼠垂体或肾上腺摘除对照射后生存时间的影响。
由此我们可以得知肾上腺或垂体在辐射损伤中的重要性。
（二）肾上腺
主要讲一下射线照射后肾上腺皮质功能变化的基本规律。
1．急放损伤时肾上腺皮质功能激活，肾上腺皮质功能增强，表现为①腺体抗坏血酸含量下降，随后升高。②皮质类固醇代谢升高③血浆中皮质酮含量开始升高以后下降④亚致死剂量照射后，肾上腺皮质功能一般在24h之内恢复正常。肾上腺皮质功能增强也是一定剂量范围内随剂量增加而增高的，如果照射量超过2000-3000R时，不再进一步增强。2．慢性损伤：动物实验观察，长期小剂量照射使肾上腺皮质功能趋于低下。
3．肾上腺皮质功能变化的生物意义：肾皮质功能增强①适应性反应升高，可以提示机体的抗病能力，如缺乏这种反应，体内的代谢紊乱将加重。②不利因素：肾上腺皮质过度的持续功能亢进，可造成对机体恢复过程不利。
（三）甲状腺（临床治疗甲状腺疾病，诊断）
甲状腺滤泡上皮对辐射抵抗力是很强的，除非在大剂量外照或摄入大量放射性碘之后才会引起损伤。
由于甲状腺对辐射直接作用敏感性较低，因此临床核医学中应用技术131I来治疗、诊断疾病等，这些均可使甲状腺受到较大剂量照射。
甲状腺是机体储碘的重要器官，受损后，主要表现是甲低。甲低的发生与剂量有密切关系，剂量较大者发生较早，甲状腺细胞存活的D0值为19Gy，其甲状腺癌的危险
度为0.06例/104人。日本原子弹爆炸受害者甲癌发生率为0.15%。
(四)性腺
(五)1. 睾丸性腺
性腺属于放射敏感性较高的器官。早在1906年，Burgonin就研究了大鼠睾丸的辐射效应，提出了有关细胞组织放射敏感性的一条定律，即放射敏感性与细胞的分裂活动成正比，而与其分化程度成反比。为什么说睾丸对射线是高度敏感的组织呢？
从细胞的分裂及分化两方面讲，不同发育阶段的生殖细胞的放射敏感性呈现：生精细胞＞支柱细胞＞间质细胞。
各类生精细胞对辐射的敏感性顺序：精原细胞＞初级和次级精母细胞＞精细胞和精子。（照射很小剂量就可以使精子减少），2Gy以上的照射剂量可以使精子消失。哺乳动物种属不同，对辐射的敏感性亦不同。比如对于小鼠和大鼠引起暂时性不育的剂量是1~3Gy；而对于人来讲，引起精子缺乏的剂量不到1Gy。动物实验表明，受照后睾丸重量减轻，精子产生下降。
安徽1965年三里庵事件。一患者耻骨联合区剂量2.1Gy照射，出现一过性精子减少（缺乏）。另一患者联合区7.3Gy照射后2个月精子数为零，一直持续8年，第9年才有少数活动差的精子，但仍无生育能力。
5
第六章电离辐射对造血、血液系统的作用
电离辐射对造血、血液系统的损伤出现变化最早,表现最明显,各型放射病都有造血系统的损伤;造血系统的损伤程度与机能状况,都直接关系到机体的预后;而且,最近.研究采用血液学技术(骨髓移植)治疗极重度放射病,所以,人们越来越重视造血系统的变化规律,并作为诊断和预后的指标。
第一节. 造血器官的正常结构与功能
(一)正常造血的概述
造血：①所谓造血就是造血组织中细胞的生成过程，包括：造血肝细胞增殖、分化、成熟和释放，构成细胞自我更新系统，以维持周围血液中各种血细胞恒定的数量，发挥其各自的功能。②造血就是造血干细胞同造血微环境相互作用，在机体统一调节下，经过一定的增殖分化阶段，不断补充功能池衰减的各类细胞，以保证其恒定的血细胞的动态平衡过程。
1.造血干细胞(Hemopoietic Stem Cell)亦称Pluripotent Hemopoietic Stem Cell
--------造血干细胞是一个具有自我更新能力并有进一部分化为各系祖细胞潜能的低分化细胞团体，它是由胚胎间叶细胞发育而来的最原始的造血细胞，主要存在于骨髓中，约占骨髓有核细胞总数的0.5%，外周血中少量存在。
(1) 特征：①自我复制；②迅速增殖；③多向分化；④表达特征为CD34+，CD38-
A.造血干细胞
B.隐窝干细胞
C.精原干细胞
D.皮肤基底细胞
(2)造血干细胞的确证:用脾集落(Colony Forming unit-Spleen,CFU-S)
内源性─屏蔽部分造血组织或半致死剂量照射,九天后形成CFU-S,
外源性─致死剂量照射后尾静脉正常骨髓细胞,九天后形成CFU-S。
(3)造血集落剌激因子:造血干细胞可分化成各系祖细胞(Progenitor) , 以前称为定向干细胞(Committed Hemopopietic Stem Cell), 集落剌激剌激因子(Colony Stimulating
Faactor,CSF),剌激造血祖细胞形成集落,CFU-GM,CFU-E,BFU-E,CFU-Meg,CFU-TL,CFU-BL, 剌激因子分别有GM-CSF,EPo, TP,IL-2, LPS,还有惠尔血(G-CSF),升白能(GM-CSF)。
2.造血微环境
(1)概述: 包括各种造血基质
A.各种造血细胞互为微环境成分:受照的死细胞促进活细胞增殖,绵羊红细胞能促进淋巴细胞集落生长。
B.造血基质有细胞基质(未分化的网状细胞、内皮细胞、血管外膜细胞、成纤维细胞和脂肪细胞)和非细胞基质(神经纤维、网状纤维、胶原纤维)。
C.各种化学成分:粘多糖(皂甙)、谷胱甘肽(递质)、维生素C,各种激素(如雌激素,肾上腺素)、氧(氧分压─低氧小鼠、高原性红细胞增多症)。
(2)造血微环境的作用
①造血干细胞经血循环迁移适宜的组织内定居、增殖、分化。
②小鼠脾脏适宜于红系细胞造血,骨髓则适于粒细胞造血。
③负反馈调节机制,通过造血微环境及细胞因子,保证造血稳定及再生。
干细胞─种子
微环境─土壤
免疫─虫子
(二)正常结构与功能
1.骨髓红骨髓(Red bone marrow),产生红、粒、单核、血小板，并参与B细胞的机能分化。红髓位于骨髓腔中,由基质和游离细胞组成。基质包括细胞基质和非细胞基质，前者包括网状细胞、内皮细胞、成纤维样细胞、血管外膜细胞等组成，后者包括微循环支持结构、神经纤维、网状纤维、胶原纤维，这些基质构成网状支架，有利于造血。而游离细胞包括干细胞和各阶段的祖细胞，则处于网状支架中增殖分化，成熟的细胞进入血窦，释放到外周血液中。黄骨髓(Fatty bone marrow),是停止造血的脂肪细胞,当机体贫血时,仍可转变为红骨髓重新造血。
2.淋巴结
3.脾
4.胸腺
(三)血细胞更新系统
1.中性粒细胞更新系统及其调节
骨髓可产生三种粒细胞:
酸性粒细胞─主要参与蛋白反应,变态反应,抗原抗体反应,对可溶或不可溶性复合物
和蛋白分解酶及纤维蛋白分解酶均有趋化性,可破坏组胺,调节生化物质的传递。
碱性细胞─
中性细胞─对病原体及异物侵入体内有抵御、处理、吞噬和消化功能，参与免疫活动。更新系统有四个细胞池：
①干细胞池(Stem cell pool)可保持干细胞池恒定,足够的粒细胞。
②增殖池(Proliferation pool) 在骨髓中增殖3-4次,每个祖细胞将产生8-16个中幼粒细胞,此期维持4-6天。
③成熟贮存池(Mature and reserve pool) 成熟贮存池的前半在骨髓,后半在血。
④机能池(Function pool) 正常时粒细胞有两种,循环态和边缘态
SCF─干细胞因子, CSF─集落剌激因子, G-CSF M-CSF GM-CSF
2.红细胞更新系统
红细胞的功能是进行机体与外环境间的氧与CO2的交换
红细胞的更新系统有三个池(fig 6.4)
干细胞池
增殖分化池
机能池寿命为120天,每天减少0.83％BFU-E CFU-E EPO
3.血小板更新系统对凝血和止血有重要作用。
血小板更新系统有四个池(fig 6.5)
干细胞池祖细胞池分化池机能池CFU-Meg TPO
4.淋巴细胞更新系统(The renemal system of lympphocyte)
淋巴细胞更新系统三部分组成
干祖细胞池
再循环池
淋巴细胞转化池
IL-2 (TLGF─T淋巴细胞生长因子)
第二节. 急性全身外照射对造血血液系统的损伤
人体受大剂量射线照射后,发生急性放射病?,根据受照剂量、临床症状、病理改变分为四种类型
分型受照剂量病理变化及临床特点
骨髓型(造血型) 1-8 Gy照射以造血系统为主，病情分轻、中、重、极重度
胃肠型8-45Gy照射主要表现为胃肠道症状，大量呕吐，反复腹泻，指使
大量体液丧失→电解质紊乱→休克
病理变化：肠粘膜水肿→坏死→肠壁变薄→细胞浸
润→坏死脱落
心血管型 45-50 Gy 表现为“心原性休克”；“心血管性死亡”临床出
定向障碍，精神不安皮肤苍白，气喘
病理：心外膜点状出血，心肌纤维严重水肿变性。
脑型>50Gy 照射脑型多为动物实验资料，主要表现为中枢神经系统症状，有肌张力增加，四肢抽搐，角弓反张，肌肉震颤，共济失调，全身广泛性出血，组织水肿→均在短期内死亡。主要病理变化为：小脑颗粒细胞层大量细胞及神经细胞变性、坏死，胶质细胞层增多及广泛出血、水肿→很快引起死亡。
以上几型的发生不是孤立存在的，照射剂量小时造血系统出现最早，但是随着剂量的增大，会出现心血管及胃肠道等症状，在此时造血系统的损伤更加严重，只是被其他症状所掩盖，因此临床医生特别引起重视。
一．造血器官的损伤
总的来看，电离辐射作用于机体，造血器官的损伤有一个规律性的变化，即反应阈
值低，造血细胞损伤出现早,持续时间久,贯穿病程的始终,同时与剂量大小有关
1．主要有三项基本变化：出现机能、代谢、形态的改化
①细胞和组织的退行性变，包括变性和坏死。一方面射线的直接作用，另一方面神经体液的调节障碍，表现细胞核固缩、核碎裂、核溶解、核及胞浆空泡变以及组织结构的坏死。
②循环障碍，包括血管及血窦充血、出血、组织水肿等。
③代偿适应性反应包括炎症性反应(乏细胞炎症为特征)吞噬清除反应。
掌握这三项基本病变特点，就可以分析和研究不同时期各种复杂的病理变化，了解病变的实质。
3．造血器官镜下观察
二．造血细胞的辐射敏感性
根据造血器官各类细胞对辐射敏感性不同，其总的基本规律是：有增殖能力的细胞敏感性高，不分裂者敏感性低。
1．造血细胞对辐射敏感性规律：一般规律，幼稚阶段的细胞分裂活力强则敏感；成熟者敏感性低，是因为成熟者不再分裂。
2．对于淋巴细胞，与其它细胞不同，从幼稚到成熟各个发育阶段均敏感。(fig 6.6) 3．各类造血细胞的辐射敏感性不同,淋巴细胞>幼红细胞>幼单核细胞>幼粒细胞>巨核细胞>各系成熟血细胞>网状细胞与脂肪细胞。
三．造血干细胞的放射损伤与恢复
造血干细胞(CFU-S)遭受射线照射，受照射剂量、剂量率、个体差异、的影响，①小剂量照射虽然受到的损伤轻，但恢复也缓慢。②低剂量率连续照射干细胞的变化取决于剂量率的大小，③局部大剂量照射可增加干细胞的迁移能力(Migration)。
1.造血干细胞的放射敏感性
内源性CFU-S
外源性CFU-S
CFU-S剂量-存活曲线测得的Do值与细胞的种类、射线的种类、照射剂量、照射条件等有关。(Tab.6.2)
(1)CFU-S大多呈"S"形剂量-存活曲线, 有“肩区”
(2)CFU-S的Do值介于0.6-1.3Gy，一般为0.9Gy脾脏与骨髓的Do值近似。
(3)骨髓CFU-S的n值介于1-2.5，脾脏CFU-S的n值介于1 。
(4)CFU-S的Do、n值随射线能量增加而减少。
每只小鼠含1.4x106个干细胞, 2Gy照射为胞为10-1 , 4Gy照射为10-2 6Gy照射为10-3体内残留干细胞增殖，分别需要、8、14天，8Gy照射需20天逐渐可以恢复。
2.造血干细胞的急性放射损伤与修复
电离辐射对造血干细胞损伤，导致细胞数量减少，在照射停止后还有一个继续下降的过程，即“辐射后效应”。
(1)用内源性脾结节法测定干细胞存活率与时间关系，可推导出内源性CFU -S的生长曲线。S形曲线反映活细胞对亚致死损伤存在着修复能力。４Gy照射后，内源性CFU-S生长曲线在照后1-2天开始，20天左右恢复至正常水平。(fig 6.7)
(2)造血干细胞恢复过程中，其增殖与分化机能是相互制约的。
①屏蔽一侧大腿,进行全身照射后，造血干细胞可向受照射部位迁移。
②分次照射证明,CFU-S的生长速率与一次照射剂量有关，当干细胞池缩小到一定程度时，干细胞自身增殖速率不断增加，增殖速率超过分化速率，以保证干细胞的再生。
(3)干细胞向红系分化较向粒系分化占优势。
3.造血干细胞慢性放射损伤与修复
(1)低剂量率照射下，CFU-S与累积剂量之间
具有典型的双相特征。
CFU-S的存活率随照射剂量的增加呈指数下降，
n＝1，Do＝0.8Gy
(2)剂量-存活曲线肩部消失的原因：
①低剂量率连续照射下，造血干细胞生理状态的改变，提高了增殖活动。
②低剂量率连续照射后，其照射后效应持续存在。
因为低剂量照射后，造血干细胞立即开始恢复，这与一次急性照射后需隔相当时日才能恢
复的程度不同，但CFU-S的恢复速率仍较缓慢。分次照射与低剂量率照射的不同情况下，剂量－存活曲线都没有肩形部分。
(3)低剂量率照射停止后，干细胞立即开始
恢复，CFU-S与CFU-GM以相同的速率进行，
一个月内恢复，而CFU-E在停止照射后5天
后可接近正常水平。
(二)急性放射病初期阶段造血器官的变化
1.骨髓的变化细胞↓DNA↓血管扩张充血、核固缩、碎裂、分叶过多
2.淋巴结及脾的变化髓窦和脾窦扩张充血，核固缩浆肿胀，核膜消失
3.胸腺的变化与淋巴及脾相同
放射敏感细胞坏死与畸变，血管充血，血窦破裂，循环中血细胞↓
(三)急性放射病极期阶段造血器官的变化
1.骨髓的变化造血细胞消失，血窦破裂出血，基质水肿
2.淋巴结及脾的变化高度萎缩，处于抑制状态
3.胸腺的变化损伤达到极点，全身状态恶化、衰竭
(四)急性放射病恢复期阶段造血器官的变化
1.骨髓的变化残留干细胞增殖再生，造血重建
2.淋巴结及脾的变化淋巴髓质和脾红髓结构逐渐恢复，幼淋增多
3.胸腺的变化恢复较淋巴晚2周
(五)急性放射病时外周血有形成分的变化
1.外周血中性粒细胞的变化（五个时相的变化）（图6.7）
延缓期：照后从粒细胞早期升高至明显减少的初期阶段。
首次下降期：粒细胞下降较慢,因增殖池的细胞输送至成熟池的原因。
暂时回升期：尚有增殖能力的干细胞,出现波动性恢复。
第二次下降期：缺乏后继的增殖细胞,骨髓内幼粒细胞又行减少。
恢复期：干细胞的分裂增殖增殖池与成熟池细胞相继升高。
2. 淋巴细胞数的变化
(1)淋巴细胞最敏感，照射后淋巴细胞的数量迅速下降、持续减少
(2)极期时淋巴细胞数量最少，降至正常值的10％以下。
(3)早期淋巴细胞下降过快，并迅速消失，则反应剂量过大，预后不良。
照射后最敏感的是淋巴细胞，照后3天降至5％，其次是粒细胞(降至10％)，再次是血小板，两周内下降至10％，恢复期回升较快，红细胞数量无明显变化。
为什么淋巴细胞最敏感呢? 原因:①淋巴细胞核大,胞浆少;②淋巴细胞缺少DNA修复酶.
其临床意义: 淋巴细胞数的多少可以作为放射病早期诊断最灵敏的指标之一
3．外周血红细胞数的变化
(1)照后早期因放射损伤和毛细血管通透性增高而有漏出性出血，丢失红细胞。(2)因红细胞寿命为120天，且红细胞造血恢复早，不出现明显的数量、血红蛋白、血球容积的变化。
(3)网织红细胞由于强烈抑制而减少或消失。
4．血小板数的变化
(1)骨髓巨核细胞的敏感性较淋巴、幼红、幼粒`,血小板数量下降要与巨核细胞相似，晚于淋巴、粒系。(2)血小板的寿命为9-10天，成熟的巨核细胞在照射后的早期仍产生血小板，当巨核细胞减少，又无来源时血小板数量严重不足，发生出血。(3)骨髓巨核细胞开始再生1-3天后，血小板也开始回升。
5.外周血细胞的形态变化
(1)中性粒细胞核左移，分叶过多，胞浆中有毒性颗粒(毒性物质使胞浆蛋白凝固而形成的碱性颗粒),核固缩、核碎裂、核溶解、胞浆和核内有空泡。
(2)嗜酸、嗜碱性粒细胞
(3)红细胞贫血时见浓染和有核红细胞。
(4)网织红细胞照射后网织红细胞减少，反映红细胞生成受抑制。
(5)淋巴细胞核固缩、核碎裂、核溶解、细胞溶解、双核和多核淋巴。
(6)单核细胞
(7)血小板照射后血小板伪足消失、致密体(5-HT)减少，透明区和颗区界线不清。
6.外周血细胞变化与造血器官变化的关系
(1)初期─中性粒细胞短暂增高，粒细胞成熟加快释放增多，
淋巴结和脾脏的剧列损伤，淋巴细胞又很敏感，淋巴细胞急剧减少
(2)假愈期─症状有所好转，粒、淋巴、血小板减少，
(3)极期─外周血中各细胞成分都降到最低值，造血组织和血液的防御能力降低
(4)恢复期─骨髓和淋巴组织中均出现造血灶，外周血中各种细胞数逐渐回升因红、粒细胞发展不平衡，各类细胞成分有所波动。
在分析造血细胞的变化，考虑机体代偿适应机能、各类细胞增殖和成熟速度、存活时间、放射敏感性等因素。
(六)局部照射对造血血液系统的作用
临床上多见于恶性肿瘤放疗，Ｘ线透视下复杂骨折复位等。
1.局部照射后骨髓的变化
(1)局部照射区包括部分骨髓组织，累积剂量达至20-40Gy时，白细胞数迅速下降，损伤的性质与急性照射无差别，但损伤程度轻，恢复快。因局部损伤的毒性物质被稀释清除，正常干细胞迁移至受照区。
(2)若累积剂量超过30Gy，有些机体不能进行骨髓的造血重建。因为大剂量照射后骨髓血管和血窦受到严重损伤，发生脂肪化骨髓，进而产生骨髓纤维化，不能受纳干细胞迁入。
2.局部照射后淋巴结的变化
(1)30Gy局部照射淋巴结渐进性坏死，细胞变性坏死，数量减少。
(2)淋巴小结再形成，淋巴细胞又分裂，结缔组织增多。
(3)2周后淋巴小结又萎缩，淋巴细胞消失。
(4)淋巴窦阻塞,原有组织结构消失，发生纤维化。
3.局部照射后造血器官的结局
(1)局部照射后发生造血组织破坏，但造血基质易于恢复，重建造血微环境接纳干细胞。
(2)大剂量照射后性生继性退变，出现小血管硬化，增加结缔组织，微循环结构减少，逐渐形成骨髓和淋巴结纤维化，丧失造血机能。
(七)造血器官放射损伤的后果
1.中等剂量所致造血器官放射损伤的后果
由于造血器官严重衰竭，发生“辐射造血综合症”─造血干细胞严重损伤，各种血细胞生成断绝，造血组织遭受破坏，机体的防御、适应、免疫、凝血、止血等功能严重受损。尤其在极期，最容易发生感染、出血造成死亡。
(1)辐射造血综合症的近期后果
出现辐射造血综合症，也因毛细血管纤维化，出现持久性造血功能低下。
(2)辐射造血综合症的远期后果
经过3-8年后，有的可发生白血病、再生障碍性贫血、骨髓纤维化。有的发生红细胞
增多症。
2.慢性低剂量辐射对造血器官的影响及其远期效应
①0.7Gy照射45天，停止照射后5天，红系祖细胞迅速恢复到正常水平，而干细胞和粒系祖细胞在照后1个月才恢复到照前水平的50％。
②随累积剂量增大，干细胞的自身复制能力降低。
③机体的远期效应─白血病。
三. 放射损伤造血重建措施──骨髓移植
大剂量电离辐射作用后，造血器官的损伤是严重的，①造血细胞增殖分化的网状结构受到破坏，②大量造血细胞质变，分裂障碍以至死亡，目前采用骨髓移植(Bone Marrow Transplatation,BMT)，人们认为供体和受体之间主要组织相容性复合物(Major Histocompatibility Complex, MHC)和人的白细胞抗原(Human Leucocyte Antigen,HLA)相同是骨髓移植成功的重要条件。
(一) 骨髓移植嵌合体
骨髓移植嵌合体(Bone Marrow Transplatation Cnimera,BMTC)系指把正常机体的骨髓细胞移植到受致死剂量照射的同系或同种受体，使其受体的造血组织和免疫组织全部被供体细胞所代替。这样的个体即为“骨髓移植嵌合体”，“辐射嵌合体”，“骨髓嵌合体”，“淋巴造血系统嵌合体”等。
(二)骨髓移植嵌合体中供体细胞追踪观察
观察指标：性别染色体(XY) 免疫荧光法阳性细胞
受体与供体HLA相同的骨髓动物的皮瓣移植
1.嵌合体内造血免疫实质细胞的来源
2.供体细胞在嵌合体内存在的时间
(1)免疫荧光法研究异种嵌合体:小鼠9-10Gy照射，输注大鼠骨髓7-10天在淋巴结，1个月在胸腺中出现供体细胞，4个月在脾脏中出现不带荧光的造血灶。
(2)性别染色体分析法：嵌合体雄狗(12-15Gy照射接受雌狗骨髓)，3年及4年，在外周血、骨髓、淋巴结为供体(雌性)细胞。
③HLA相合的人骨髓细胞：24例严重再障患者，经环磷酰胺及全身照射后，输注HLA
相合骨髓，性别染色体分析，供体细胞可持续5年。
④胎肝移植：性别染色体分析，6Gy 1周80％，2周25％，3个月白血病复发。
(三)骨髓移植嵌合体的免疫状态
1.免疫耐受性的建立骨髓移植后，发生移植物抗宿主反应(GVHD)，如果反应很弱，机体耐受了这种反应，以后嵌合体内的淋巴细胞建立了对供体和受体的双重免疫耐受性。
2.骨髓移植嵌合体免疫功能的恢复
①骨髓嵌合体中胸腺、脾脏功能重建，淋巴细胞对供体、受体型抗原均不发生抗原抗体反应，说明Ｔ细胞的功能已经恢复。
②Thomas研究了同系、同种骨髓移植患者的免疫机能，3例同系骨髓移植中的2例进行1年的观察，IgM、IgG、和IgA均恢复正常。
3.移植物抗宿主反应
移植物抗宿主反应(Graft Versus Host Reaction,GVHR)，是指注入受体内的骨髓中的T细胞被受体组织相容性抗原所致敏，进而攻击受体组织的反应。
(1)GVHR发生的三个条件：
①受体免疫功能丧失或严重破坏又不能很快恢复。
②供体骨髓内含有一定量的免疫活性细胞，如有0.3％T细胞，可有GVHR。
③供体和受体的MHC和MHC以外的某些次要的组织相容性复合物不一致。
Thomas检查263例患者及家属的HLA类型，有110例具有HLA配型相合的同胞，即使供体与受体HLA配型相合也未必骨髓移植成功，配型不相合者，全部出现致死性GVHR。
(2)如何克服GVHR
①组织配型已证实主要组织相容性抗原,是由常染色体上的不同位点决定的有A、B、
C、D、Dr，相应有许多亚位点，混合淋巴细胞培养(MLC)后,HLA?配型相同者移植成功率高。
②分离T淋巴细胞已知T淋巴细胞是GVHR的效应细胞，用各种方法把T细胞全部除去。这一方案有四个不足:A.T细胞难于完全除掉,B.丢失部分干细胞，因为造血干细胞与淋巴干细胞是同源的，C.即使分离去淋巴干细胞，恢复了造血功能，造成免疫缺陷病，
D.淋巴细胞剌激因子是各系祖细胞增殖、分化的必需因子。
③抗淋巴血清(ALS) 用抗淋巴血清破坏供体骨髓的淋巴细胞表面受体
④胎肝细胞移植环孢菌素A(Cyclosporin A)
4.宿主抗移植物反应
宿主抗移植物反应(HVGR)，是受体排斥移植物的反应。①供体的MHC与受体不配，
②受体本身有一定的免疫能力。
5.感染骨髓移植是借用造血干细胞,在受体内重建造血功能和免疫功能，受体移植前已破坏了免疫功能，供体的免疫功能尚未建立，所以易发生感染。
5第七章电离辐射对免疫系统的作用
免疫系统具有三方面的功能:生理防御、自身稳定、免疫监视功能。
淋巴细胞是放射敏感性最高的细胞之一，B>T
细胞存活曲线的①肩区②剂量③Do值从存活率、形态和功能观察敏感性
(1)T细胞存活曲线比B细胞下降斜率小，夹角大，Do值大，B>T
(2)Ts细胞(Lyt2,3)的放射敏感性>Th细胞(Lyt1)
(3)各淋巴细胞亚群，激活后放射敏感性下降，耐受性浆细胞>B 帽形成
淋巴细胞放射敏感性取决于细胞类型、分化阶段
一.生理防御功能的变化
(一)非特异性免疫
(1)首先,完整的皮肤、粘膜的屏障作用阻挡微生物入侵并分泌杀菌物质。
(2)经血液循环向局部输送粒细胞和大单核，吞噬细菌进行胞内消化。
(3)进入血流的微生物被肝、脾网状内皮成分杀灭。
照射后 1.皮肤、粘膜屏障破坏呼吸道、胃肠道粘膜脱落造成菌、毒血症。
2.炎症反应异常急性放射病时的炎症带有乏细胞炎症，坏死性咽峡炎，溃疡出血性肠炎，出血坏死性肺炎，等
3.吞噬功能障碍中性粒细胞(小噬细胞)和大单核(巨噬细胞)发挥防御功能
胞内消化─巨噬细胞吞噬的微生物将其在胞内杀死、分解、破坏。急性放射病时，特别是中性粒细胞数量急剧减少，机体抗感染功能下降，网状内皮系统的防御功能趋于抑制，表现在胞内消化功能障碍、杀菌作用减弱。
4.非特异体液因子削弱
非特异性抗微生物物质(溶菌酶、备解素、补体等)配合吞噬细胞发挥杀菌作用。(二)特异性免疫
特异性免疫是个体生活过程中与病原微生物或与抗原接触所产生的免疫反应。
中枢免疫器官：骨髓、胸腺、法氏囊(或哺乳动物囊类似物)
周围免疫器官：淋巴结、脾脏和其它淋巴组织
(1)T淋巴细胞在抗原剌激下，增殖分化为淋巴母细胞，一部分形成记忆细胞，一部分为致敏的淋巴细胞，即细胞免疫的效应细胞。致敏T细胞再次与抗原接触时，两者发生特异性结合，改变靶细胞的通透性和胞内渗透压，引起靶细胞肿胀、溶解、死亡。T细胞又可攻击其它靶细胞。
(2)B细胞受特异性抗原剌激后，迅速增殖、分化、产生浆母细胞，一部分形成记忆细胞，一部分为成熟浆细胞，产生或分泌抗体。抗原被吞噬之后在胞内进行加工消化。
(3)K淋巴细胞(Killer Lympphocyte)，又称抗体依赖性细胞毒性淋巴细胞
(Antibody-Dependent Cytotoxic Cell,ADCC)，系由骨髓多能干细胞分化形成，通过K细胞膜上的IgG与抗原结合，将靶细胞杀灭。
1.体液免疫的变化
(1)血浆免疫球蛋白含量: 射线可使IgG IgM IgA均减少，其含量减少不是由于本身的破坏，而是由于肠道损伤引起Ig丢失及合成抑制有关。
(2)抗体形成: 家兔静脉注入绵羊红细胞(SRBC)后的初次反应有三个期：
①潜伏期抗原注入到检出血清抗体，
②产生期血清抗体出现到峰值效价，
③抗体合成稳定期或减少期峰值以后抗体维持一定时间，然后下降。
A.照射前2天注射抗原,潜伏期短,抗体峰值高,
B.照射后1小时注射抗原,潜伏期延长,抗体峰值降低。
C.照射后1天注射抗原,潜伏期延长,抗体明显抑制。
抗体形成细胞的放射敏感性：潜在免疫活性细胞>激活免疫活性细胞>成熟效应细胞。
照后1-3天，由于免疫活性细胞高度放射敏感性而大量破坏，使感受抗原剌激的细胞大量减少，抗体形成受到抑制，虽照后时间推移，免疫活性细胞逐渐恢复。
2.细胞免疫的变化
(1)迟发型超敏感性
(2)移植免疫
排斥现象:接受移植的机体淋巴细胞被移植组织内的抗原致敏，最终产生破坏
移植物的细胞反应。HVGR 就是组织不相容性抗原反应。
骨髓移植继发病：基础就是GVHR，是存活的移植物的免疫活性细胞受到宿主组
织不相容抗原的致敏而产生对宿主的攻击。
防止方法:①组织配型
②试用环孢菌素-A(Cyclosporin A)抑制移植免疫反应。
③全淋巴照射─
机理：1.诱导体内抑制性T细胞，产生对自身抗原具有特异性抑制功能的亚群，通过免疫调节，抑制效应性T细胞的攻击，建立免疫耐受性。
2.克隆缺失，淋巴细胞在其成熟的关键时相与受体抗原接触而清除具有免疫反应的淋巴细胞克隆。
二.自身稳定功能的变化
免疫耐受性─机体在胚胎发育期或出生后早期接触某种抗原，以后对该抗原不发生免疫反应，保证机体对自身组织不发生有害作用。
放射生物学课件
临床放射生物学分次照射中的生物因素4R
放射治疗中的分次照射 分次照射的治疗模式是以时间—剂量因子对生物效应的影响和作用机制为基础的，通过调整每次照射的时间间隔和照射剂量，达到保护周围正常组织，并最大限度的杀灭肿瘤组织，获得最佳治疗效果。
放射治疗中的分次照射 放射治疗从一开始基本就是一种分次治疗的模式： ?1896年1月29日芝加哥报道开始为一位乳腺癌病人进行了每天一次，共18次的治疗。?第一例单纯采用放射治疗治愈的肿瘤病人是一位49岁的患鼻根部基底细胞癌的妇女。治疗开始于1899年7月4日共照射了99次。治疗30年后也没发现有残余病灶的证据，说明完全治愈了。
放射治疗中的分次照射?自20世纪30年代以来，以临床实践经验为基础建立起来的分次照射治疗方法(每周5次，每次2Gy)已被认为是标准方法。?长期大量的临床实践表明，这种方法基本上符合大多数情况下正常组织和肿瘤组织对射线反应差异的客观规律，起到了保护正常组织和保证一定肿瘤细胞群杀灭率的作用。
分次照射中的生物因素（4R）?放射损伤的修复(R epair of radiation damage) ?再群体化(R epopulation) ?细胞周期的再分布(R edistribution within the cell cycle) ?乏氧细胞的再氧化(R e-oxygenation of hypoxia cel
（一）放射损伤的修复 (R epair of radiation damage) 1.细胞的放射损伤 ?任何活体组织及细胞都会有其耐受剂量，人体正常组织也不例外，当肿瘤致死剂量超过了正常组织的耐受剂量时,治愈肿瘤将会使正常组织出现不可接受的放射损伤。 ?放射损伤的关键靶是DNA，造成DNA链的断裂（SSB和DSB） ?放射损伤概括为亚致死性损伤·潜在致死性损伤和致死性损伤
医学放射生物学词汇中英对照
医学放射生物学词汇中英对照 minute分，微小体 mutagen诱变剂 mutationrate突变率 neutron中子 nucleon核子 nuclide核素 nucleardecay核衰变 oxygeneffect氧效应 medicalradiobiology医学放射生物学absorbeddose吸收剂量 absorbeddoserate吸收剂量率 absorption吸收，吸收作用 acentricfragment无着丝点片段 acentricring无着丝点环 acuteradiationinjury急性放射损伤 aneuploid非整倍体 apoptosis程序性细胞死亡，凋落，凋亡Augerelectron俄歇电子 bandingtechnique分带技术
biologicaldosimeter生物剂量仪 bremsstrahlung轫致辐射bonemarrowformacuteradiationsickness骨髓型急性放射病centricring着丝点环? deterministiceffect肯定性效应? directeffect直接作用? effectivedose有效剂量? electroncapture电子俘获? electronpairproduction电子对生成? endoreduplication核内复制? excitation激发，兴奋? exchangehypothesis互换假说? exposure暴露(接触) exposurerate照射量率 externalexposure外照射? extrapolationnumber外推值? fractionationofradiation分次照射? genemutation基因突变 geneticeffect hemopoieticandbloodsystem造血和血液系统hemopoieticstemcell humanradiationcytogenetics人体辐射细胞遗传学? indirecteffect间接作用?
肿瘤放射生物学期末复习
肿瘤放射生物学 一、名解 1、核反应：指在具有一定能量的粒子轰击下,入射粒子（或原子核）与原子核（称靶核）碰撞导致原子核状态发生变化或形成新核的过程。 2、核衰变：原子核自发射出某种粒子而变为另一种核的过程。 3、半衰期：放射性核素衰变其原有核素一半所需的时间。 4、原初效应：指从照射之时起到在细胞学上观察到可见损伤的这段时间内，在细胞中进行着辐射损伤的原初和强化过程。 5、继发效应：是指在原发作用发生的基础上，因原发作用形成的各种活性基团不断攻击生命大分子，导致生物显微结构的破坏，继而发生一系列生物学、生物化学的损伤效应。 6、直接作用:电离辐射的能量直接沉积于生物大分子，引起生物大分子的电离和激发，破坏机体的核酸、蛋白质、酶等具有生命功能的物质，这种直接由射线造成的生物大分子损伤效应称为直接作用。 7、间接作用:电离辐射首先作用于水，使水分子产生一系列原初辐射分解产物（H·，OH·，水合电子等），再作用于生物大分子引起后者的物理和化学变化。 8、确定性效应：指发生生物效应的严重程度随着电离辐射剂量的增加而增加的生物效应。这种生物效应存在剂量阈值，只要照射剂量达到或超过剂量阈值效应肯定发生。 9、随机性效应：指生物效应的发生概率（而不是其严重程度）与照射剂量的大小有关的生物效应。这种效应在个别细胞损伤（主要是突变）时即可出现，不存在剂量阈值。 10、辐射旁效应：电离辐射引起受照细胞损伤或功能激活，产生的损
伤或激活信号可导致其共同培养的未受照射细胞产生同样的损伤或 激活效应，称辐射旁效应。 11、十日法规：对育龄妇女下腹部的X射线检查都应当在月经周期第1天算起的10天内进行，以避免对妊娠子宫的照射 12、复制叉：DNA在复制时复制区域的双螺旋解开所产生的两条单链和尚未解开的双螺旋形成的“Y”形区。 13、半保留复制：一个DNA分子可复制成两个DNA分子，新合成的两个子代DNA分子与亲代DNA分子的碱基顺序完全一样。每个子代DNA 中有一条链来自亲代DNA，另一条链是新合成链，这种合成方式称为半保留复制。 14、分子交联：生物大分子与生物大分子发生互相连结，电离辐射作用后，可通过自由基的作用，产生DNA-DNA交联、DNA-蛋白质交联。导致DNA正常分子结构的破坏。 15、亚致死损伤修复：将预定的照射剂量分次给予，生物效应明显减轻，表明在两次照射间隔中细胞有所修复，这种修复称作SLDR 16、潜在致死损伤修复：照射后改变细胞所处的状态和环境，如延长接种或给予不良的营养和环境条件，均能提高存活率。 17、损伤的“耐受”：DNA分子的损伤有时不能立即修复。特别是在复制已经开始，而损伤又在复制叉附近时，细胞会通过另一些机制，使复制能进行下去，待复制完成后，再通过某种机制修复残留的损伤。复制时损伤并未消除，故称“耐受”。 18、原癌基因:在正常细胞内，调控细胞增殖和分化的重要基因，当受到物理、化学、病毒等生物因素作用被活化而失调时，才会导致正常细胞的恶性转化。
医学放射生物学大总结剖析
医学放射生物学大总结 第零章绪论 一：解释名词 1、活度吸收剂量：衡量物质吸收辐射能量的多少，用于研究辐射 能量吸收与辐射效应的关系，是用于剂量测定的基本剂量学量。 单位：戈瑞，简写为Gy 。 2、活度(activity)：放射核素于每单位时间内产生自发性蜕变的 次数，称为活度。单位：贝克，简写为Bq，定义：1贝克（ Bq）＝1蜕变/秒。 3、有效等效剂量(effective dose equivalent, HE):各组织、 器官的等效剂量（HT），与其加权因数的乘积的总和, 即为有效等效剂量（HE）。它代表全身的辐射剂量，用来评估辐射可能造成我们健康效应的风险。单位：西弗，简写为：Sv。 4、等效剂量（dose equivalent，HT）：即为人体组织的吸收剂 量和品质因数的乘积，包含辐射对组织器官伤害的意义。单位：西弗，简写为Sv 等效剂量（Sv）＝活度吸收剂量(Gy)×Q 1rem=10 -2 Sv 5、品质因数（Q）：是指不同辐射对人体组织造成不同程度的生 物伤害，表示吸收能量的微观分布对生物效应的影响的系数。它是在所关心的一点上的水中碰撞阻止本领的函数，其值由辐射在 6、组织加权因数（WT）：代表各组织、器官接受辐射对健康损失 的几率。 二：单位换算
1、辐射源活度：贝克Bq 1 Bq=1蜕变/秒 居里Ci 1 Ci=3.7x1010 Bq 2、吸收剂量：戈瑞Gy 1 Gy=100 rad 拉德rad 3、等效剂量：H = Q x D Sv = Gy x Q 第一章电离辐射生物学作用的理化基础和基本规律 一、名词解释 1、电离辐射：能引起被作用物质发生电离的射线 2、弹性散射：入射中子将部分能量传给受碰撞的靶核，使其得到动能而折向另一方向，形成反冲核，同时入射中子携带另一部分动能偏离原入射方向。 3、散裂反应：入射中子使靶核碎裂而释放出带电粒子或核碎片。 4、激发作用：电离辐射与组织分子相互作用，使电子跃迁到较高能级的轨道上。 5、刺团：水的原初辐射分解反应一般在小的体积内成簇发生，这种小的反应体积称为刺团 6、相对生物效应：X射线或γ射线引起某一生物效应所需剂量与所观察的电离辐射引起相同生物效应所需剂量的比值 7、自由基：能够独立存在的，带有一个或多个不成对电子的原子、分子、离子或原子团。 8、直接作用：直接由射线造成的生物大分子损伤效应称为直接作用 9、氧效应：受照射的生物系统或分子的辐射效应随介质中氧浓度的增高而增加。 10、辐射增敏剂：能够增加机体或细胞的放射敏感性，在与射线合并应用时能增加照射致死效应的化学物质 11、电磁辐射：以相互垂直的电场和磁场随时间变化而交变振荡，形成向前运动的电磁波 12、非弹性辐射：中子与靶核碰撞后形成复合核，然后放出一个次级带电粒子 13、布喇格峰：粒子穿入介质后，在其行径的末端，电离密度明显增大，形成峰值，称为布喇格峰 14、水的原发辐解产物：电离辐射作用于集体的水分子，使水分子发生电离和激发，产生自由基和分子。各种自由基和分子统称水的原初
辐射生物效应-放射生物学 夏寿萱主编 知识点复习
辐射生物学效应复习 一、名词解释 1.布喇格电离峰P6：粒子的速度控制着能量丧失的速度。快速运动的粒子的电离能力要比慢速运动的小。ɑ粒子质量较大，运动较慢，因此，有足够的时间在短距离内引起较多的电离。当ɑ粒子穿入介质后，随着深度的增加和更多电离事件的发生，能量耗失，粒子运动变慢，而慢速粒子又引起了更多的电离，这样就形成了通常称为的布喇格电离峰。 2.活性氧P24 ：从强调O2对机体不利一面的角度出发，将那些较O2的化学性质更为活跃的O2的代谢产物或自由衍生的含氧物质称为活性氧。 3.靶学说P46 ：靶学说认为辐射生物效应是由于电离粒子包括电磁波击中了某些分子或细胞内的特定结构（靶）的结果。 4.细胞凋亡P178：是指为维持内环境稳定，由基因控制的细胞自主的有序死亡。既包括生理性的程序死亡，又指由外来因素诱发的细胞自杀。 5. 辐射增敏剂P270：主要指那些能够增加机体或细胞的辐射敏感性的化学物质，临床上用于增强射线对肿瘤的杀伤能力。 6.染色体畸变P319：当人员受到一定剂量的电离辐射作用后，在外周血淋巴细胞和骨髓细胞中早期即可见到染色体的改变，这种变化称之为染色体畸变。 7.辐射的遗传效应P413：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。 8. 水的辐解反应P26：辐射可使水分子分解为·OH和·H两种自由基，这一过程与液相中水分子的自发性电解有着明显区别，因此称为水的辐解反应。 9. 细胞坏死P178：通常是由突然及严重的损伤所造成的细胞意外死亡。 10. 电离辐射的直接作用P28：是指来自放射源的能量或粒子直接作用于溶质分子、并造成结构与功能损伤的过程。 11. 电离辐射的间接作用P28：指的是水的辐解反应产物与溶质分子之间发生的可能导致溶质分子结构变化的各种反应。 12. 氧效应：P12:受照射的生物系统或分子的辐射效应随介质中氧浓度的增加而增加，这种现象称为氧效应。
放射生物学复习重点
1、名词解释：间期死亡、增殖死亡、急性放射病、慢性放射病、骨痛症候群， 衰变常数、半衰期、氧效应、相对生物学效应； 间期死亡：指细胞受较大剂量（100Gy或更大）照射后，不经有丝分裂，在几个小时内就开始死亡。 增殖死亡：即细胞受照后经历1个或几个有丝分裂周期后，丧失了继续增殖的能力而引起的死亡。 急性放射病：机体在短时间(数秒－数天)内受到大剂量(＞1Gy)电离辐射照射引起的全身性疾病。 慢性放射病：指机体在较长时间内连续或间歇受到超当量剂量限值的电离辐射作用，达到一定累计计量后引起多系统损害的全身性疾病，通常以造血组织损伤作为主要表现。 骨痛症候群：受亲骨性核素损伤的病人，出现四肢骨、胸骨、腰椎等部位的疼痛，其特点是疼痛部位不确切，与气候变化无一定关系。 衰变常数λ：每秒衰变的核数为原有放射性核数的几分之几 半衰期T?=0.693/λ:放射性核数因衰变而减少到原来的一半所需要的时间 氧效应：受照组织、细胞或者溶液系统，其辐射效应随周围介质中氧浓度的增加而增加的现象 相对生物学效应：由于各种辐射的品质不同，在相同吸收剂量下，不同辐射的生物效应也是不同的，反映这种差异的量称之为相对生物效应。 2、熟悉哪些是电离辐射（直接、间接），非电离辐射; 电离辐射：凡能引起物质的原子或分子发生电离作用的辐射，均称为电离辐射。（不仅包括粒子辐射，还包括了部分电磁辐射X、γ） 紫外线及能量低于紫外线的电磁辐射都属于非电离辐射。 电磁辐射：实质是电磁波，相对于粒子辐射而言的。 3、熟悉传能线密度的概念 带电粒子在物质中穿行单位路程时，由能量转移小于能量截止值的历次碰撞所造成的能量损失 4、熟悉元素、同位素、同质异能素。 元素：原子核内具有相同电荷数的同一类原子。 核素：原子核内质子数、中子数和能态完全相同的一类原子。 同位素：原子核内质子数相同、中子数不同的多种核素。 同质异能素：中子数和质子数都相同而仅仅是能量状态不同的两种核素。
临床放射生物学基础
临床放射生物学基础 临床放射生物学是研究电离辐射对肿瘤组织和正常组织的效应以及研究这两类组织被射线作用后所引起的生物反应的一门学科。它是放射肿瘤学的四大支柱（肿瘤学、放射物理学、放射生物学和放射治疗学）之一，因此从事肿瘤放射治疗的医生必须掌握这门学科的基础知识。 第一章物理和化学基础 第一节线性能量传递 一、概念 线性能量传递(linear energy transfer, LET)是指射线在行径轨迹上，单位长度的能量转换。单位是KeV/um。注意，LET有两层含义，其物理学含义为带电粒子穿行介质时能量的损失即阻止本领，而LET的生物学含义则强调带电粒子穿行介质时能量被介质吸收的线性比率。例如，γ射线在穿过细胞核时，以孤立单个的电离或激发形式将大部分能量沉积在细胞核中，引起DNA损伤，其部分损伤又能够被细胞核中的酶修复，1Gy的吸收剂量相当于产生1000个γ射线轨迹，故γ射线属于低LET；α粒子在穿过细胞核时产生的轨迹少，但每条轨迹的电离强度大，因而产生的损伤大，这种损伤常常累及邻近的多个碱基对，于是损伤难以修复，1Gy的吸收剂量相当于产生4个α粒子轨迹，故α粒子属于高LET。一般认为10KeV/um 是高LET和低LET的分界值，LET值＜10KeV/um时称低LET射线，如X 、γ、β射线， LET 值＞10KeV/um时称高LET射线，如中子、质子、α粒子。 二、高LET射线特性 1.物理学特点：高LET存在Bragg峰，即射线进入人体后最初的阶段能量释放（沉积）不明显，到达一定深度后能量突然大量释放形成Bragg峰（即射线在射程前端剂量相对较小,而到射程末端剂量达到最大值），随后深部剂量又迅速跌落。 2.高LET生物效应特点：(1) 相对生物效应（RBE）高，致死效应强，细胞生存曲线的陡度加大；(2) 氧增强比(OER)小，对乏氧细胞的杀伤力较大；(3) 亚致死性损伤的修复能力小，细胞生存曲线无肩部；(4)细胞周期依赖性小，高LET能够杀伤常规放疗欠敏感的G0 期和S 期细胞。 图01 不同LET的细胞存活曲线 如图01所示，1.相等照射剂量的情况下，随着LET值的增加，细胞杀伤作用增强，2. 随着LET值的增加，细胞存活曲线变得越来越陡峭，曲线肩部越来越小。
临床放射生物学的现状和未来
临床放射生物学的现状和未来 摘要：临床放射生物学是研究射线引起的生物学效应的一门学科，1940年以来，在物理学、化学和生物学的有关领域内的显著技术进展为放射生物学的研究提供了更为广泛而精细的手段。近年来随着细胞生物学及其相关学科的发展，临床放射生物学也取得很大进步，并直接推动放射治疗的进展，提高放射治疗的疗效。关键词：细胞凋亡放射敏感性放射增敏剂 前言：研究放射生物学的目的就是要了解放射对肿瘤和正常组织的生物效应，与放射效应相关的因素即规律肿瘤杀灭和正常组织损伤的机制。通过对上述问题的研究和回答，发现和发展有效的治疗方法，提高肿瘤的局控率，减少对正常组织的损伤。本文系统综述了临床放射生物学研究的现状，包括对放射敏感性的预测，放射治疗效价的修饰措施，放疗中正常组织损伤的防治，新的治疗手段和此学科领域的热点以及对临床放射生物学未来的展望。 临床放射生物学历史 在X射线发现不久，人们开始研究正常组织和肿瘤组织对放射线产生的各种效应，这些早期的放射生物学工作多侧重于动物实验和组织病理学的研究。 进入五十年代，由于细胞生物学的进步，精确的放射计量技术和组织培养技术的应用，创立了定量地研究细胞放射损伤的方法——细胞存活曲线，发现有关哺乳动物细胞的放射损伤和修复的许多问题及乏氧细胞的放射性抗拒等问题，引起了临床放射治疗中对高LET高能射线、氧和其它放射增敏剂及加温疗法的应用和研究。 六十年代以来，有不少学者从分子生物学角度来探讨放射损伤修复及与
DNA单链和双链断裂的关系，这让放射生物学的研究进入了分子水平。 20世纪末和21世纪初随着人类基因组计划的完成，基因组学和后基因组学的兴起使生命科学的发展实现了飞跃，从研究思维和研究手段深刻影响了整个生物医学领域的发展，使放射生物学在组织水平、细胞水平和分子水平各方面都有不少系统的理论和精辟的阐述。 1.细胞凋亡 细胞凋亡是一种主动的由基因导向的细胞消亡过程，属于普遍存在的生物学现象，在保持机体内稳态方面发挥积极作用。在机体的生理过程中，在一定的信号启动下，凋亡相关基因有序地表达，制约着对整体无用或有害细胞的消除，因此这种活动被命名为程序化细胞死亡，简称程控死亡。 1.1细胞凋亡的形态学特征 细胞凋亡不同于细胞坏死，其形态特征是胞体缩小，染色质浓缩成块状，并沿核膜聚积，形成许多固缩的核素片，而细胞器与膜系保持完整，质膜出芽，形成膜包被染色质碎片的凋亡小体。可被周围细胞吞噬清除或排出管腔。细胞坏死的特征则是细胞器肿胀，膜系破坏，整个细胞崩解。由于以上的特征性区别，细胞凋亡不引发周围组织的炎症反应，而是静悄悄地死去，就地清除，保持组织的完整性。 1.2细胞凋亡的生化特征 细胞凋亡的生物化学特征是染色质DNA裂解，裂解发生于核小体联结区，一个或数个核小体从DNA母链裂解，形成小的片段。这一过程受基因调控，为细胞的主动代谢反应，需要RNA和蛋白质的合成，在某些细胞中已证实有Ca2+，
放射生物学复习重点
精心整理 1、名词解释：间期死亡、增殖死亡、急性放射病、慢性放射病、骨痛症候群，衰变常数、半 衰期、氧效应、相对生物学效应； 间期死亡：指细胞受较大剂量（100Gy或更大）照射后，不经有丝分裂，在几个小时内就开始死亡。 增殖死亡：即细胞受照后经历1个或几个有丝分裂周期后，丧失了继续增殖的能力而引起的死亡。 一定 疼 的现象2、 3、 4、 5、 结合能：由若干个核子结合成原子核的过程中释放的能量叫做该原子核的结合能。 平均结合能：核子结合成原子核时平均每个核子释放出的能量叫做该原子核的平均结合能。 原子核的稳定性指标：平均结合能 6、熟悉核衰变的类型及其反应式，会简单计算。 α衰变：X→Y+He+Q主要在重核中发生，由重核原子衰变成轻核原子，释放出氦的原子核。 Β正衰变：X→Y+e++v+Q（e为正电子v为中微子，质子数为0，质量数为0） 原子核中的一个质子转变为中子，同时释放出一个正电子 β负衰变：X→Y+e-+v+Q（e为负电子v为中微子，质子数为0，质量数为0） 原子核中的一个中子转变为质子，同时释放出一个负电子
γ衰变：X→Y+γ+Q原因：原子核处于激发态 7、带电粒子；γ射线与物质相互作用方式。 带电粒子： 1电离带电粒子通过介质时，直接与介质的原子核的壳层电子碰撞，或者发生静电库仑作用，带电粒子将一部分能量或全部能量传给壳层电子，使壳层电子脱离原子核的束缚而成为自由电子。这个过程也叫做电离。而这个自由电子和相对应的正离子通常被称为离子对。脱离出原子核束缚的自由电子又可以作为一个带电粒子继续在介质中引起其它原子或分子的电离称为次级电离。 2激发在上述过程中如果壳层电子获得的能量还不够大，不能成为自由电子，而只是从较低的能态跃迁到较高的能态，这个过程称为激发。一个原子经过激发后的状态我们把它叫做激发态，处于激发态的原子是不稳定的，他必定会向稳态跃迁，跃迁时还会放出其它的电磁辐射。 3散射质量很轻的带电粒子在介质中通过时，由于它们和核或核外电子的电场相互作用而产生运 电离辐射可通过直接作用和间接作用引起生物分子的电离和激发，大致经过物理、物理化学、化学、生物化学和早期生物学五个阶段造成生物分子的损伤，表现出严重的放射生物学效应。 1自由基（freeradical）独立存在、带有不成对电子（一个或多个）的原子、离子、分子或基团。形成自由基的方式：直接作用、间接作用。 直接作用：电离辐射直接引起靶分子电离和激发而发生物理化学变化，生成生物分子自由基的作用称之为直接作用。 间接作用：电离辐射作用于水分子产生的自由基在与生物分子发生物理化学变化，生成生物分子自由基的作用称之为间接作用。（有加成，抽氢，电子俘获） 10、细胞辐射敏感性的特点。能分辨不同细胞，不同细胞周期辐射敏感性的差异。
放射生物学复习重点
放射生物学复习重点
1、名词解释：间期死亡、增殖死亡、急性放射病、慢性放射病、骨痛症候群， 衰变常数、半衰期、氧效应、相对生物学效应； 间期死亡：指细胞受较大剂量（100Gy或更大）照射后，不经有丝分裂，在几个小时内就开始死亡。 增殖死亡：即细胞受照后经历1个或几个有丝分裂周期后，丧失了继续增殖的能力而引起的死亡。 急性放射病：机体在短时间(数秒－数天)内受到大剂量(＞1Gy)电离辐射照射引起的全身性疾病。 慢性放射病：指机体在较长时间内连续或间歇受到超当量剂量限值的电离辐射作用，达到一定累计计量后引起多系统损害的全身性疾病，通常以造血组织损伤作为主要表现。 骨痛症候群：受亲骨性核素损伤的病人，出现四肢骨、胸骨、腰椎等部位的疼痛，其特点是疼痛部位不确切，与气候变化无一定关系。 衰变常数λ：每秒衰变的核数为原有放射性核数的几分之几 半衰期T?=0.693/λ:放射性核数因衰变而减少到原来的一半所需要的时间 氧效应：受照组织、细胞或者溶液系统，其辐射效应随周围介质中氧浓度的增加而增加的现象 相对生物学效应：由于各种辐射的品质不同，在相同吸收剂量下，不同辐射的生物效应也是不同的，反映这种差异的量称之为相对生物效应。 2、熟悉哪些是电离辐射（直接、间接），非电离辐射; 电离辐射：凡能引起物质的原子或分子发生电离作用的辐射，均称为电离辐射。 （不仅包括粒子辐射，还包括了部分电磁辐射X、γ） 紫外线及能量低于紫外线的电磁辐射都属于非电离辐射。 电磁辐射：实质是电磁波，相对于粒子辐射而言的。 3、熟悉传能线密度的概念 带电粒子在物质中穿行单位路程时，由能量转移小于能量截止值的历次碰撞所造成的能量损失 4、熟悉元素、同位素、同质异能素。 元素：原子核内具有相同电荷数的同一类原子。 核素：原子核内质子数、中子数和能态完全相同的一类原子。
放射生物学复习题
1、粒子的类型，要能区别粒子辐射、电磁辐射，放射医学关心的电磁辐射是什么？ 粒子辐射： 通过消耗自己的能量传递给其它物质，主要有：α、β、负π介子和带电重离子。 电磁辐射： 是以互相垂直的电场和磁场、随时间变化而交变震荡，形成向前运动的电磁波。如：x、γ、微波、红外线波和紫外线都是电磁辐射。 放射医学关心是:生物学效应(此题不确定) 2、辐射引起生物分子损伤，主要是通过形成什么？ 脂质过氧化物 参考(脂质过氧化作用是由于氧自由基攻击了生物膜磷脂中的多不饱和脂肪酸引起,形成脂质过氧化物从而对细胞造成损伤(如LPO)。 3、辐射引起的DNA断裂的特点。 1)单链断裂与双链断裂的比值; DSB约为SSB的1/10~1/20; SSB由一个自由基攻击引起; DSB必须由两个以上自由基引起;一定能量的射线所产生的SSB和DSB有一个大致的比值，但比值不是恒定的。 2）LET对链断裂的影响: 各种射线对链断裂效应的顺序：中子＞γ射线、χ＞紫外线; SSB与DSB的比值与LET的高低有关。随着LET的升高，SSB减少，DSB增多。 3）氧效应对链断裂的影响: 氧效应可增加链断裂的程度：主要原因是氧效应可增加羟自由基的产生; 4）DNA链发的部位:剂量不同， DNA碱基发生断裂的概率亦不同。 当剂量＜10Gy照射时，碱基断裂顺序G＞A＞T≥C。 当剂量＞40~80Gy照射时，碱基断裂顺序T＞G＞A≥C。 5）DNA链断裂与细胞辐射敏感性;DNA的断裂程度与辐射敏感性有关; 不同哺乳动物细胞对辐射的敏感性有很大差异，平均致死剂量（D0）亦不同。 4、DPC的特点 DNA与蛋白质以共价键结合 参考(DNA－蛋白质交联（DNA-protein cross- linking ，DPC）：DNA与蛋白质以共价键结合) 5、辐射的穿透性，会比较射线传能线密度大小的比较 (1):软β射线、低能量X射线:穿透能力弱; (2):硬β射线、γ射线、高能量X射线,穿透能力强 X-ray, Gamma < 3.5 Electrons (Betas) < 3.5 Alpha approx 175 Neutrons - thermal approx 5 - 0.01 MeV > 53 - 0.1 MeV > 175 - >0.1 - 2 MeV > 53 - > 2 MeV - 20 MeV approx 23 参考(软射线：能量低、电离密度高、穿透能力弱、皮肤浅层组织吸收，易引起表层组织损伤（软β射线、低能量X射线） 硬射线：能量高、电离密度低、穿透能力强、达深层组织，最大剂量在皮肤3－5cm 深度，易引起深层组织损伤，而皮肤表面损伤所需要的剂量就较大。（硬β射线、γ射线、高能量X射线） 6、熟悉剂量存活曲线“单击曲线”。 指数“单击”曲线 细胞的存活分数为辐射剂量的简单函数 见于病毒或酶的灭活，以及少数哺乳动物细胞的杀灭 - 1 -