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放射损伤
第一节电离辐射种类及其与物质的相互作用
电离辐射是指能引起被作用物质电离的射线。电离辐射可分为电磁辐射和粒子辐射。
一、电离辐射种类:X(γ)射线、α粒子、β粒子、中子、负π介子、重离子等的物理特性;其能量转换主要通过光电效应、康普顿效应和电子对效应三种方式。
二、传能线密度(LET):传能线密度(linear energy transfer,LET):是指直接电离粒子在其单位长度径迹上消耗的平均能量,
电离密度指单位粒子径迹长度上形成的离子数。电离辐射构成的生物损害与LET高、低有关,但生物损害并非无止境地随LET增高而加大。
三、相对生物效能
1、相对生物效能:X射线(250keV)引起某一生物效应所需剂量与所观察的辐射引起同一生物效应所需剂量的比值。
:⑴自由基化学反应的主要类型
①抽氢反应: ②加成反应: ③电子俘获反应。
④歧化反应:既有氧化又有还原的反应。
⑤还原反应: O2—·在水溶液中主要起还原剂作用,
⑥氧化反应: O2—·在水溶液中为弱氧化剂,
⑵自由基对DNA的损伤作用:
自由基对DNA的作用后果主要有三类,即a单、双链断裂;b无嘌呤、
嘧啶位点;c产生环胞和嘧啶衍生物。
脂质过氧化作用引起细胞损伤的机制主要有以下三个方面:①膜脂改变导致膜功能改变和膜酶损伤。②脂质过氧化过程中形成的活性氧对酶和其它细胞成份的损伤。③脂质过氧化物的分解产物(特别是醛类产物)对细胞及其成份的毒性效应。
一、与辐射有关的因素
1、辐射种类:不同种类的辐射产生的生物效应不同,从辐射的物理特性来看,电离密度和穿透能力是影响其生物学作用的重要因素,总的说来,这两者正好成反比关系。
2、辐射剂量:总的规律是剂量愈大,效应愈显著但并不全呈直线关系。指数曲线可反映病毒、细菌、某些低等原生动物和植物的规律;S型曲线则符合于多细胞机体,特别是高等动物的规律。LD50定义是将引起被照射机体死亡50%时的剂量称为半致死剂量( LD50 ),为衡量机体放射敏感性的参数。
LD50数值愈小,机体的放射敏感性愈高。
4、分次照射:剂量相同的辐射,其分次给予的生物效应低于一次给予的生物效应。分次愈多,各次间间隔时间愈长,则生物效应愈小。
5、照射部位:许多实验资料证明,当照射剂量和剂量率相同时,腹部照射的全身后果最严重,依次排列为盆腔、头颈、胸部和四肢。
6、照射面积:当照射的其它条件相同时,受照射的面积愈大,生物效应愈显著。
7、照射方式:照射方式分为内照射、外照射和混合照射。外照射又
可分为单向或多向照射,一般来说,当其他条件相同时,多向照射的生物效应大于单向照射。内照射生物效应受许多因素的影响。
二、与机体有关因素:
1、种系的放射敏感性:总的趋势是种系演化愈高,组织结构越复杂,其放射敏感性愈高。
2、个体发育过程中的放射敏感性:一般规律是放射敏感性随着个体发育过程而逐渐降低,
同时放射敏感性的特点亦有变化。胚胎和胎儿期受照射的儿童发生癌症和白血病的危险度增高。
3、不同组织和细胞的放射敏感性:同一个体内不同组织、细胞的放射敏感性有明显的差别。一般情况下,一种组织细胞的放射敏感性与其细胞的分裂活动成正比,而与其分化程度成反比。
4、亚细胞和分子水平的的放射敏感性:同一细胞的不同亚细胞结构具有不同的放射敏感性。放射敏感性顺序为:DNA>RNA>蛋白质。
第三节电离辐射生物学作用的原理
1、电离作用与基团形成:电离辐射对分子的作用主要是引起电离和激发
2、直接作用和间接作用:
⑴直接作用:在溶液系统中直接作用是指电离辐射作用于溶质分子引起的损伤。在生物机体内直接作用主要是指电离辐射作用于生物活性的大分子直接引起的损伤。
⑵间接作用:在溶系统中间接作用是指溶质分子与电离辐射引起的溶剂分子的反应产物之间的相互作用。在生物机体内间接作用主要是指辐射通过水的原发辐射产物(
H·、OH·、H2、水合电子)对生物大分子的作用。
①稀释效应:最大的相对效应发生在最稀释的溶液中。
②氧效应:受照射的组织、细胞或溶液系统,其辐射效应随周围介质中氧浓度增加而增加,这种现象在放射生物学效应中称为氧效应(Oxyen Effect)
③温度效应:降低温度或使其处于冰冻状态下溶液中自由基的扩散受阻来解释此现象。④防护效应:在受照射的溶液系统中,由于有其它物质的存在,而使一定剂量的辐射对溶质的损伤效应降低,称为防护效应。
第二章电离辐射的分子生物学效应
射线对DNA的影响可概括于图:
电离辐射( (1)DNA合成抑制(细胞分裂抑制(2)(DNA分子损伤(染色体异常(细胞功能障碍