电离辐射生物学效应基础yjs.pptx

,*,*,电离辐射生物学效应基础,1/114,Ionizing radiation is ubiquitous.Air,water,soil,plants,animals,people,food,paper,machinery and buildings are radioactive.,2/114,3/114,医学放射生物学,研究,电离辐射,对,机体,（尤其是人体）各种细胞、组织、器官和系统,作用规律和机理,一门科学。,为保障机体安全和健康，探索有效防护办法和提升临床放射治疗水平,提供理论基础,，使射线和核技术更加好地为人类服务。,4/114,第一节,辐射生物学效应基本概念,5/114,辐射生物效应,（,biological effect of ionizing radiation,）,电离辐射作用于机体后，其能量传递给机体分子、细胞、组织和器官等基本生命物质和分子后，引发一系列复杂物理、化学和生物学改变，由此所造成生物体组织细胞和生命各系统功效、调整和代谢改变，产生各种生物学效应,。,6/114,电离辐射生物效应种类,ICRP,第,60,号提议书,(1991),中，区分以下四个述语,:,改变,:,由辐射引发某种生物学改变，可能有害，,也可能无害,;,损伤,:,表示某种程度有害改变，这种损伤是指对细胞,有害，不一定是对受照射人体有害,;,损害,:,指临床上可观察到有害效应，表现于,受照射个体,(,躯体效应,),或其后代（遗传效应）,;,危害,:,是一个复杂概念，它将损害概率、严重程度,和显现时间结合起来加以考虑。,7/114,辐射种类,按与物质作用分类：,电离辐射,（,Ionizing Radiation,）,非电离辐射,（,Non-Ionizing Radiation,）,按本质和性质分类：,电磁辐射,(Electromagnetic Radiation),粒子辐射,(Particle Radiation),8/114,电离辐射与非电离辐射,电离辐射是指一切能引发物质电离辐射总称。,电磁辐射（无形）,以相互垂直电场和磁场，随时间改变而交变振荡，,形成向前运动电磁波,电离辐射,(,如,X,射线和,射线,),非电离辐射,(,如无线电波、微波等,),粒子辐射（有形）,高能粒子经过消耗本身动能把能量传递给其它物质,高速粒子、带电粒子,9/114,电磁辐射,电离辐射,粒子辐射,X,射线,、,、中子,质子、负,10/114,电磁辐射,-,波谱,11/114,传能线密度,与,相对生物效应,重 点,12/114,一、传能线密度,（,linear energy transfer,，,LET,）,定义：,带电电离粒子在其,单位长度径迹,上消耗,平均能量,（,单位,J/m,）。,LET,概念也适合用于虽不是直接电离粒子，但经过次级带电粒子,X,、,射线和中子。,与生物效应关系：,正相关,13/114,二、相对生物效能,（,elative biological effectiveness,RBE,）,RBE,X,或,射线,引发某一生物效应所需剂量,所观察电离辐射,引发相同生物效应所需剂量,14/114,（一）,RBE,含义,RBE,大小随所比较剂量不一样而有些差异，最好在平均灭活剂量或平均致死剂量下比较。,意义：,主要是为了比较在剂量相同时，不一样种类电离辐射引发某一特定效应效率差异。即：,剂量相同、辐射种类不一样，产生效应也不一样；若要产生相同效应，则不一样种类辐射所需剂量就不一样,。,15/114,（二）,LET,与,RBE,关系,RBE,改变是,LET,函数（正相关）,LET,：,100kev/um,时；,LET,继续增加，,RBE,反而下,降，表明更多射线并不能用于,引发生物效应上，反而被浪费了,16/114,原,发,作用,与,继发作用,17/114,一,、,原初作用,（,primary effect,）,指从照射之时起到在细胞学上观察到可见损伤这段时间内，在细胞中进行着辐射损伤,原初和强化过程,。,包含,物理、物理化学和化学,三个阶段。此过程中辐射能量吸收和传递、分子,激发和电离,、自由基产生、化学键断裂等，都是在生物体内进行。,18/114,二、,继发作用,（,secondary effect,）,：,是指在原发作用发生基础上，因原发作用形成各种活性基团不停攻击生命大分子，造成生物显微结构破坏，继而发生一系列生物学、生物化学损伤效应。,19/114,继发反应：,亚细胞结构破坏,细胞内水解酶释放,信号转导网络改变或破坏,代谢方向性和协调性紊乱,生物化学损伤,细胞、组织器官和系统改变,病理学,改变,功效改变,20/114,三、电离和激发,电离（作用）,（,ionization,）,生物组织分子被粒子或光子流撞击，轨道电子击出，产生自由电子和带正电荷离子，即形成离子对，这一过程称为,电离（作用）。,激发作用,（,excitation,）,电离辐射与组织分子相互作用，能量不足以击出电子，而使轨道电子从低能级跃迁到较高能级轨道，分子处于,激发态,。激发分子很不稳定，轻易向邻近分子或原子释放能量。,21/114,四、水电离和激发,水原初辐解产物：,电离辐射作用于机体,水分子,，使水分子发生电离和激发，产生自由基和分子。这种反应称水辐解反应，各种自由基和分子统称,水原初辐解产物,。,22/114,水合电子,游离电子在碰撞过程中丧失其大部分能量，当其能量水平降至,100eV,以下而未被捕捉时，可吸收若干水分子而形成水合电子。,刺团,水原初辐射反应并非平均分布于空间，普通是在小体积内成簇发生，这种,小反应体积,称为刺团，平均半径为,1.5nm,，每个刺团内含有,6,个自由基。,23/114,直接作用,与,间接作用,重 点,24/114,一、直接作用,（,direct effect,）,概念：,电离辐射,能量直接沉积于生物大分子,，引发生物大分子电离和激发，破坏机体核酸、蛋白质、酶等含有生命功效物质，这种,直接由射线造成生物大分子损伤效应,称为,直接作用,。,特点：,生物效应与辐射能量沉积发生于,同一,生物,大分子上。,25/114,电离辐射对,DNA,分子损伤直接作用,直接作用,26/114,二、间接作用,（,indirect effect,）,概念：,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,引发后者物理和化学改变。,特点：,能量沉积和生物效应发生在,不一样分子,27/114,电离辐射对,DNA,分子损伤间接作用,间接作用,28/114,电离辐射间接作用四种效应,1.,稀释效应,（,dilution effect,）,：,指最大相对效应发生在最稀释溶液中。,一定剂量电离辐射在溶液中产生固定数量自由基，假如作用是间接，那么失活溶质分子数目就与溶液浓度无关，只与产生自由基数量一致；若作用为直接，则失活溶质分子数将取决于受照溶液溶质分子数，并与溶液浓度成正比。,在稀释溶液系统中，,间接作用,占主要地位,29/114,2.,温度效应,（,temperature effect,）,：,指在一定试验条件下，受照射系统（如酶浓度）辐射效应，伴随周围温度升高而加重,。,因为温度升高，增加了,自由基,接,近,酶机会，使酶分子损伤加重，反之亦然。,对于恒温生物表面来讲（包含人体），通常条件下照射所产生辐射效应不受环境温度改变影响。,30/114,3.,防护效应,（,protective effect,）,：,指向受照射生物系统中引入某种或某几个物质含有能降低该系统损伤程度作用,。,辐射防护剂,（,radioprotectors,）,：,指有机体或某一个生物系统受辐照前或,辐照,后立,即给予某种物质，能减轻其辐射损伤，促进其修,复物质。,剂量降低系数,（,dose reduction factor,，,DRF,）,DRF=,有防护剂时，引发致死效应所需辐照剂量,无防护剂时，引发致死效应所需辐照剂量,31/114,表,4.5,WR,2721,对正常组织防护作用,被防护组织,未被防护组织,骨髓,（,2.4,3,）,脑,免疫系统（,1.8,3.4,）,脊髓,皮肤,（,2,2.4,）,小肠,（,1.8,2,）,结肠,（,1.2,1.8,）,食道,（,1.4,）,肾,（,1.5,）,肝,（,2.7,）,唾液腺,（,2.0,）,睾丸,（,2.1,）,32/114,4.,氧效应,（,oxygen effect,）,氧效应,：,是指受照射生物组织、细胞或生物大分子辐射效应随,周围介质中氧浓度,升高而增加。,氧,+,自由基,过氧化物自由基,(R00,),在有氧条件下细胞放射敏感性增高,，,增高幅度与氧浓度相关,。,氧增强比,（,oxygen enhancement radio,OER,）,是指缺氧条件下引发一定效应所需辐射剂量与有氧条件下引发一样效应所需辐射剂量比值。,其公式是：,OER=,缺氧,条件下产生一定效应剂量,有氧,条件下产生一样效应剂量,33/114,氧效应发生机制,：,氧,含有,双重作用。,氧固定假说,：,电离辐射在靶分子中诱发自由基,，,假如有氧存在，辐射产生自由基快速与氧分子结合，形成一个妨碍靶分子生物功效集团,ROO,。,辐射,O,2,R R,ROO,电子转移假说：,辐射靶分子游离电子（两种可能）,回到靶分子原位自愈,转移到一个电子陷阱部位靶分子损伤,34/114,氧浓度对氧效应影响,有氧条件下细胞放射敏感性增高,氧分压从,0,上升至,1,，放射敏感性快速增加 增至,21,或至,100,时，敏感性处于坪值,照射时间对氧效应影响,照射前,引入氧，表现出氧效应,照射后,引入氧，无效,35/114,氧效应生物学意义,：,许多实体瘤细胞是乏氧，因而对放射治疗有抗性，应用,高压氧舱,能够提升肿瘤细胞氧合量，或者放疗前使用,乏氧细胞增敏剂,能够增加射线对肿瘤细胞杀伤能力。,36/114,自 由 基,37/114,自由基,（,free radical,）,：,指含有一个或多个,不配对电子,原子、分子、离子或游离基团。,形成方式,均裂,（,homolytic fission),自由基特征,：,高反应性：,带有未配对电子，含有强烈获取或失去电子以成为配对,电子趋势，所以化学性质活泼,不稳定性：,寿命短不稳定,顺磁性：,当电子成对存在于同一轨道时，因为两个电子自旋方向,相反，各自对应磁矩相互抵消，对外不显示磁性。,38/114,活性氧,氧化应激,氧自由基,39/114,1.,活性氧,（,reactive oxygen species,ROS,）,：,是指含有氧活性物质，可能是氧一些代谢产物和一些经过生化反应而产生含氧基团。,主要有以氧单电子还原产物,、,氧双电子还原产物,、,烷烃过氧化物,ROOH,、,均裂产物,RO,，,ROO,、,处于激发态氧。,2.,氧化应激,（,Oxidative Stress,）,：,是指含有活性氧化中间产物,（,ROI,）,所引发生物学反应称为氧化应激。,3.,氧自由基,（,Oxygen free radical,）,：,是指含有氧元素自由基。,氧自由基都是活性氧,，但活性氧不一定就是氧自由基。如处于单线激发状态氧（,1,O,2,）虽不是自由基，但其活性很高，从生物学意义上来讲属于活性氧。,40/114,惯用氧自由基,符号,汉字名,英文名,超氧阴离子,Superoxide anion radical,HO,2,氢过氧基,Hydrogen peroxide radical,HO,羟自由基,Hydroxyl radical,RO,氧有机自由基,Oxygen organic free radical,ROO,有机过氧基,Organic peroxide radical,1,O,2,单线态氧,Singlet oxygen,L,脂自由基,Lipid free radical,LOO,脂过氧基,Lipid peroxide radical,41/114,自由基对生命大分子作用,1,）抽氢反应：,自由基将有机分子中,H,转移至本身，形,成有机自由基。,HO,+RH R,+H,2,O,H,+RH R,+H,2,2),加成反应：,自由基加入至不饱和有机分子中双键部位,反应,H,+R,CH=CH,2,R,CH,C,H,2,H,42/114,3),歧化反应：,现有氧化作用又有还原作用自由基，,易于发生。发生在自由基或自由基与有机,分子之间单电子转移反应。,O,2,-,+O,2,-,+2H,+,H,2,O,2,+O,2,O,2,-,+H,2,O,2,O,2,+,OH+OH,-,4),链式反应,:,在生物系统中脂质（,RH,）过氢化就是,链式反应与支链反应。,5),氧化还原反应,:,O,-,2,在水溶液中主要起还原剂作用，,使细胞色素,C,还原；也能够使,Vc,氧化，产,生半脱氢抗坏血酸自由基。,43/114,机体抗氧化功效,（一）抗氧化酶,过氧化氢酶,（,catalase,CAT,）,硒谷胱甘肽过氧化物酶（,selenium dependent glutathione,peroxidase,SeGSHPx,）、,磷脂氢过氧化物谷胱甘肽过氧化物酶（,phospholipid,hydroperoxide glutathione peroxidase,PHGSHPx,）,谷胱甘肽转硫酶（,nonseG,SHPX,）,超氧化物歧化酶（,superoxide dismutase,SOD,）,非特异性过氧化物酶：,44/114,（二）脂溶性抗氧化剂,维生素,E,类胡萝卜素 泛醌,可消除,1,O,2,和,阻断脂质过氧化作用,直接与活性氧起反应,抑制脂质过氧化,可去除,可与脂自由基（,L,）,或脂过氧基（,LOO,）反应,45/114,（三）水溶性小分子抗氧化剂,维生素,C,（抗坏血酸）谷胱甘肽,与,和,H,OH,反应,生成抗坏血酸自由基,供氢体，同时也是,OH,去除剂,H,2,O,2,和,1,46/114,（四）蛋白性抗氧化剂,铜蓝蛋白,（,ceruloplasmin,）是人血浆含铜蛋白，是细胞液主要抗氧化剂之一，其作用主要在于预防过渡金属,Fe,2+,和,Cu,2+,催化,H,2,O,2,形成,OH,。,清蛋白,结合胆红素有效地去除 、和过氧基，还能够作为过氧化物酶还原,H,2,O,2,和有机过氧化物提氢体。,47/114,第二节,辐射生物学效应分类,48/114,确定性效应,与,随机性效应,重 点,49/114,1.,确定性效应,（,deterministic effect,）,：,指发生生物效应严重程度,伴随电离辐射剂量增加而增加,生物效应,。,这种生物效应,存在剂量阈值,，只要照射剂量到达或超出剂量阈值效应必定发生。,如照射后白细胞降低、白内障、皮肤红斑脱毛等辐射皮肤损伤均属于确定性效应。,2.,随机性效应,（,stochastic effect,）,：,指生物效应发生概率（而不是其严重程度）与照射剂量大小相关生物效应。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,。,如辐射致癌、遗传效应。,50/114,外照射,、,内照射效应,局部照射,、,全身照射效应,51/114,1.,外照射,（,external irradiation,）,：,辐射源从体外对机体进行,照射。射线、中子、,X,射线等穿透力强,，,外照射生物学效应强。,2.,内照射,（,internal irradiation,）,：,放射性核素经过各种路径进入机体,，,在机体内发射出射线产生,生物效应。,内照射效应主要发生在放射性核素经过,路径和沉积部位组织器官，但其效应可涉及全身。内照射效应普通以射程短、电离强,、,射线为主。,52/114,3.,局部照射,（,local irradiation,）,：当外照射射线照射身体某一部位，引发局部组织反应者称局部照射。当照射剂量和剂量率相同时，身体各部位辐射敏感性依次为,腹部,盆腔,胸部,头部,四肢。,4.,全身照射,（,total body irradiation,）,：当全身均匀地或非均匀地受到照射而产生全身效应时称全身照射。如照射剂量较小者为小剂量效应，如照射剂量较大者,(1Gy),则发展为急性放射病。依据照射剂量大小和不一样敏感组织反应程度，辐射所致全身损伤分为骨髓型,、,肠型,、,脑型三种类型。,53/114,躯体和遗传效应,近期与远期效应,54/114,1.,躯体效应,（,somatic effect,）,：受照射个体体细胞损伤而致本身发生各种效应称为躯体效应。,又可区分为全身效应（,total body effect,）和局部效应（,local effect,）。如辐射所致骨髓造血障碍、白内障等。,2,遗传效应,（,genetic effect,）,：受照射个体生殖细胞突变,而在子代身上表现出效应称遗传效应。,这是因为电离辐射造成受照者生殖细胞遗传物质损伤,，,引发基因突变和染色体畸变,，,造成后代先天畸形、流产、死胎和一些遗传性疾病。,55/114,辐射效应分类,按效应发生个体,按效应表现情况,按剂量,-,效应关系,大剂量照射,躯体效应,急性效应,急性放射病,受照射远期发生效应,确定性效应,白血病,癌症,白内障,不育,随机性效应,基因突变,发生在性细胞,：,遗传效应,遗传性疾病,生长发育障碍,先天性畸形,特殊躯体效应,宫内受照后,胚胎和胎儿效应：致死性效应,先天性畸形,生长发育缺点,远期恶性疾病诱发,56/114,1.,近期效应,（,early effect,）,或者早期效应：,指电离辐射作用于生物机体后，辐射损伤效应在照射后短期,(,数周内,),就出现那些效应。,如急性放射病，急性皮肤损伤等。,2.,远期效应,（,late effect,）,或者远后效应：,指电离辐射作用于生物机体后，辐射损伤效应在照射后数月至多年才出现那些效应（普通,6,个月以上）。,如慢性放射病、致癌效应、放射性白内障、辐射遗传效应等。,57/114,放射性,危害后果（,1Gy,）,年,9,月,2,日凌晨，某施工队在探伤检测后，将放射源（,192,Ir,）从仪器中掉出，遗留在工地上。一工作人员在第二天上班时，发觉放射源并捡起,双手往返玩耍、观看约,20min,，然后放入左裤兜；,2,小时后放入工具箱内，并在工具箱边吃饭、休息，下午下班洗澡时，发觉右大腿有,2x2cm,充血性红斑。当晚入院治疗。,+1d,+2d,58/114,放射性,危害,后果（,1Gy,）,+4d,+5d,+9d,59/114,放射性,危害,后果（,1Gy,）,+20d,+39d,60/114,放射性,危害,后果（局部,5-20Gy,）,年,9,月，两名人员工作失误，加速器开机状态下进入辐照室，线束下总操作时间约,2min,，加速器附近工作时间,4min,。,+4d,+9d,61/114,放射性,危害,后果（局部,5-20Gy,）,+28d,+38d,62/114,放射性,危害,后果（局部,5-20Gy,）,+50d,+53d,63/114,放射性,危害,后果（局部,5-20Gy,）,+53d,+53d,64/114,辐射致癌潜伏期,白血病：,10,13,年；,甲状腺癌：,20,年；,乳腺癌：,23,年；,普通潜伏期取,25,年。,65/114,辐射旁效应,电离辐射引发受照细胞损伤或功效激活，产生损伤或激活信号可造成其共同培养,未受照射细胞,产生一样损伤或激活效应，称,辐射旁效应,。,机制尽管不清楚，但与受照细胞产生,活性氧,、,细胞因子,和,细胞间缝隙连接通信,（,GJIC,）关系亲密。,66/114,辐射旁效应,传统辐射效应：只有被照射细胞才会有改变,？,未直接收照射细胞表现出与直接收照射细胞相,类似,生物学终点改变,67/114,辐射诱导,旁效应,因照射剂量和其它条件不一样，能够是,损伤性效应,，也能够是,保护性效应,。,IR,旁效应,细胞间隙连接抑制剂,可减弱或消除一些辐射旁效应,转化细胞与邻近正常细胞,可经过细胞间通讯而引发前者凋亡组织,细胞共培养体系研究表明，受照射细胞与未受照射细胞共培养时，因,受照射剂量不一样，未受照射细胞可出现不一样改变,。,68/114,用共培养上清培养液处理未照射细胞，也发生一样旁效应增殖反应,EL-4,（,T,淋巴细胞株）,IR,J774A.1,（巨噬细胞株）,EL-4,69/114,第三节,影响电离辐射生物效应,主要原因,重 点,70/114,（一）与,辐射相关,原因,1.,辐射,种类,：电离密度和穿透能力,2.,辐射,剂量,：普通情况存在剂量效应关系（非线性）,3.,辐射,剂量率,：单位时间接收照射剂量,4.,分次,照射：效应低于一次照射,5.,照射,部位,：腹部,盆腔,头颈,胸部,四肢,6.,照射,面积,：照射面积越大，效应越显著,7.,照射,方式,：内照射、外照射（单向或多向）、混合照射,71/114,（二）与,机体相关,原因,1,、种系放射敏感性,种系演化越高，机体组织结构越复杂，放射敏感性越高,2,、个体发育放射敏感性,敏感性随个体发育过程而逐步降低,十日法规：,对育龄妇女下腹部,X,射线检验都应该在月经周,期第,1,天算起,10,天内进行，以防止对妊娠子宫照射,3,、不一样器官、组织和细胞放射敏感性,Bergonie,和,Tribondeau,定律,4,、亚细胞和分子水平放射敏感性,细胞核敏感性高于胞浆,DNA mRNA rRNA tRNA,蛋白质,72/114,放射敏感性,生物系统对辐射作用反应性或灵敏性。,当一切照射条件严格一致时，机体组织、器官、细胞和分子对辐射作用反应强弱或速度快慢不一样，若反应强、速度快，则敏感性高。反之亦然,73/114,Bergonie,和,Tribondeau,定律,：,一个组织,放射敏感性,与其细胞,分裂活动成正比,，而与其,分化程度成反比,。,1.,高度敏感组织：,淋巴组织、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,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：,肌组织、软骨和骨等,74/114,（三）,与,介质相关,原因,1.,温度,：,机体受照射时，其內外环境温度改变，可直接影响辐射生物学效应，称其为,温度效应,。进行放射治疗之前，先提升肿瘤组织局部温度，其放疗疗效有显著提升。,其,原因：温度造成动物体內氧状況改变；,温度引发体内新陈代谢水平改变；,在低温或冰冻状況下，溶液中自由基扩散受阻。,2.,氧,：,受照组织、细胞或溶液系统辐射效应随周围介质中氧浓度增加而增加，这种现象称为,氧增强效应,。当前为提升肿瘤组织对辐射敏感性，利用辐射“氧效应,”,这一特征提升放射治疗效果。,75/114,3.,化学物质,在溶液体系中，因为其它物质存在而使一定剂量辐射对溶质损伤效应降低称为,防护效应,。细胞培养体系中或机体体液中在照前含有,辐射防护剂,，可减轻自由基反应，促进损伤生物分子修复，能减弱生物效应。反之，如含有,辐射增敏剂,（,radiosensitizer,）,，,可,增强自由基化学反应，阻止损伤分子和细胞修复，能提升辐射效应。,76/114,77,低水平辐射生物效应及其研究进展,77/114,78,78/114,79,低水平辐射：,指,0.2 Gy,以内低,LET,辐射或,0.05 Gy,以内高,LET,辐射,(,剂量率在,0.05 mGy/min,以内各种辐射,),。,低水平辐射与癌症发生（致癌）,低水平辐射与癌症治疗（治癌）,79/114,80,低水平辐射与癌症发生,不一样观点争论,美国能源部,10,年研究计划,流行病学调查资料,80/114,81,一、不一样观点争论焦点,辐射效应是否,线性无域,还是,线性有域？,这一问题在学术团体间和普通媒体上进行了不停讨论，迄今尚无一致结论。主要争论焦点是,辐射致癌是否存在剂量阈值,。这一问题切实处理，对社会经济发展、人类健康生活和科学技术应用都将产生主要影响。,81/114,82,线性无阈学说,（,Linear No-Threshold Hypothesis,，,LNT,）,辐射健康危险性与剂量成线性关系，,效应无剂量阈值,.,LNT,模型假设，以自然辐射水平（,2.4mSv/,年）为原点，发生癌症风险与辐射剂量呈正性直线关系。,任何剂量不论多低，均会带来一定健康危险性,每单位剂量危险度是衡定,危险性是随剂量增加而提升,82/114,右侧取自,NCRP 136,号汇报对同一资料分析，,X,轴高度压缩，,以致阈值和兴奋效应被掩盖,。左侧取自,UNSCEAR 1994,汇报,在,200 mSv,以下可见显著兴奋效应,；该汇报认为，“在,03 Sv,范围内出现有统计学意义上升性曲线”。,对日本原爆幸存者白血病资料,两种分析,放射生物学研究关键问题之一是,辐射剂量与生物效应关系,83/114,84,美国核学会立场申明,(1999,年,4,月于波士顿,),无足够依据支持,以,LNT,假说预计低水平辐射对健康影响,需要对以往研究作全方面分析，并进行新研究，,以驳斥,LNT,假说,应开启跨越多学科探讨,低水平辐射健康效应新研究项目,84/114,85,二、美国能源部,10,年研究计划,未来百年人类面临照射主要来自医学检验、废物处理、恐怖事件以及与核武器、核能生产相关环境原因，,均为低剂量、低剂量率、低,LET,辐射,。所以，该计划集中于以上三方面 辐射效应研究，能够采取以往,50,年所没有研究伎俩和技术，愈加深入地探讨问题本质。,-,US DOE 10-year LDR Research Program,1998,85/114,86,计划资助预算,第,1 3,年：每年,2.24,千万，共计,6.72,千万,第,4 6,年：每年,2.56,千万，共计,7.68,千万,第,710,年：每年,1.86,千万，共计,7.44,千万,总计,2,亿,1,千,8,百,40,万,（）,（进行中项目,106,个，结题,54,个）,86/114,87,三、辐射流行病学调查,切尔诺贝利事故,高空飞行人员（,3,项调查，,68,061,人）,英国核工业职员（,19461997,年,51,367,人）,居室氡与肺癌,(EU 13,项调查）,高本底地域健康调查,87/114,88,地 点：前苏联,切尔诺贝利,原 因：核电站泄漏及爆炸,辐射源：,131,I,、,134,Cs,、,137,Cs,当场死亡人数：,31,人,年汇报：累计死亡人数,56,人,剂量：相当于广岛、长崎两枚原子弹辐射量,100,倍,后果：,47,名工人、,9,名儿童患甲状腺癌,切尔诺贝利事故,（,1986.4.26,）,：,88/114,89,切尔诺贝利事故,评价,年切尔诺贝利论坛结论是该地域居民无须顾忌不良健康效应。,事故发生之初，,T.D.Luckey,曾预言“这将是一次对,辐射兴奋效应学说,天然试验”。,雷帕乔利博士说：切尔诺贝利事故对健康,最主要副作用不是辐射，而是恐惧。,89/114,90,高本底地域健康调查,阳江高本底辐射地域是两块分开区域，总面积约为,500km,2,，放射性起源于附近山上花岗岩，经过长久雨水冲刷，独居石微粒不停地沉积在附近两片洼地，使这两块地域放射性本底升高。,90/114,91,长久居住人口：,8,万多人,高本底程度：约为邻近恩平县,3,倍,适应性反应指标：外周血淋巴细胞受大剂量,UV,射线作用后其,UDS,增高，,受大剂量,X,射线作用后其染色,体畸变率降低。,最近汇报：该地域人群中,40-70,岁癌症高发年纪 段,居民癌症死亡率显著低,于对应对照地域。,调查结果：,91/114,92,低水平辐射免疫效应与癌症治疗,92/114,93,主要概念,适应性反应：,先给予机体（细胞）低剂量辐射，随即给予,大剂量辐射时，其有害作用减轻。,保护剂量：,D1,攻击剂量：,D2,表现形式：,整体水平、细胞水平、分子水平,一、低剂量辐射免疫效应,93/114,小鼠受低剂量率（,20 Gy/min,）慢性照射，累积剂量,1.1 Gy,（,D1,），照射结束后,40,日，给予,1.5 Gy X,射线（,D2,），检验精母细胞染色单体断裂，低剂量率慢性照射诱导显著细胞遗传学适应性反应,.(Cai L,et al.1995).,低水平辐射诱导精母细胞适应性反应,94/114,C57BL/6,小鼠低剂量辐射抑癌试验,（照射结束后,6,个月观察结果）,HDR=1.75 Gy x 4,(,李修义等，,1998),95/114,低剂量辐射抑癌效应机制,照射结束后,1,个月检验,对照,75mGy4 1.75Gy4 (75mGy+1.5Gy)4,NK 100 116.5 63.7,(1),93.2,(2),IL-2 100 119.1 56.2,(1),77.9,(2),IFN,100 101.6 75.0,(1),94.5,(2),M,100 162.8,(1),97.2 147.9,(1,2),(1),与对照组比较,P,0.010.001,；,(2),与,1.75Gy 4,组比较,P,0.050.01,李秀娟等，,1999,96/114,细胞免疫和体液免疫杀伤肿瘤细胞协调作用,97/114,98,98/114,电离辐射照射后免疫细胞信号通路改变,99/114,100,100/114,101,JIN shunzi,，,细胞毒,T,淋巴细胞相关抗原,4,（,cytotoxic T lymphocyte-associated antigen-4,CTLA-4,）,又名,CD152,，是一个白细胞分化抗原，是,T,细胞上一个跨膜受体，与,CD28,共同享受,B7,分子配体，而,CTLA-4,与,B7,分子结合后诱导,T,细胞无反应性，参加免疫反应负调整。,基因重组,CTLA-4 Ig,可在体内外有效、特异地抑制细胞和体液免疫反应，对移植排斥反应及各种本身免疫性疾病有显著治疗作用，毒副作用极低，是当前被认为较有希望新免疫抑制药品,101/114,102,APC,TLC,APC,TLC,LDR,HDR,Up-regulation,of T cell activity,Down-regulation,of T cell activity,IL-12,B7-1/2,CD28,IL-10,IL-12,B7-1/2,CTLA4,IL-10,102/114,103,二、低水平辐射与癌症治疗,（动物试验研究）,项目名称：,低剂量,X,射线在优化肿瘤,放射,-,基因治疗方案中作用,103/114,104,提取重组质粒及判定,建立荷瘤动物模型,向移植肿瘤内引入重组质粒,结合低剂量,X,射线全身照射优化放疗方案,筛选最正确治疗方案,抑瘤机制探讨,技术路线,104/114,105,材料与方法,重组质粒：,pEgr-IL18-B7.1,细 胞 株：小鼠,Lewis,肺癌细胞,试验动物：,C57BL/6J,近交系小鼠,健康，雌性,体重,18,21g,LDR,HDR,105/114,平均生存时间,试验结果,106/114,107,肿瘤体积改变,(mm,3,),试验结果,107/114,108,Growth of,Lewis lung carcinoma,in C57BL/6J mice with t,ransfer,of,pEgr-IL18-B7.1 before implantation,A,B,A,B,A,：,pEgr-IL18-B7.1,B,：,pEgr-IL18-B7.1+2Gy,试验结果,108/114,Control,2 Gy 6 2 (2 Gy+0.075 Gy 2),2 (E18B+2 Gy 3)2 (E18B+2 Gy+0.075 Gy 2),各组微血管密度,(MVD),改变,试验结果,109/114,110,微脉管改变,试验结果,110/114,111,IFN-,活性,试验结果,111/114,112,TNF-,活性,试验结果,112/114,113,1.,低剂量辐射结合基因,-,放疗能够抑制荷瘤小鼠 肿瘤生长，并延长其平均生存时间；,2.,低剂量辐射结合,E18B,基因,-,放疗能够抑制肿 瘤局部血管发生，降低肿瘤部位血液供给，延缓肿瘤生长；,3.,低剂量辐射提升基因,-,放疗疗效机制可能 与,IFN-,、,TNF-,改变相关。,结 论,113/114,114,结 束 语,低水平辐射生物效应研究结果对放射损伤治疗、辐射防护、癌症发生机理、肿瘤治疗合理设计以及放射医学理论发展含有主要意义。,114/114,