第四章 内照射损伤效应

影响内照射致癌效应的因素
亲骨型β 辐射源，在相同骨平均剂量下， 无论是表面（171Tm、143Pr、90Y）或体积 分布（45Ca、90Sr、32P）型核素，其骨表 面及骨内膜平均剂量总是高于骨髓腔， 故诱发骨肉瘤高于白血病。 亲骨性α 辐射源更如此。239Pu平均剂量 及平均剂量因子显著地高于226Ra（表45），故 239Pu诱发骨肉瘤高于226Ra； 239Pu诱发骨肉瘤多于白血病。
三、内照射损伤的特点
病程分期不明显：内照射剂量是逐渐累 积或叠加，故病程分期不明显，多迁延 成慢性损伤过程或诱发肿瘤。 损伤部位的选择性：体内非均匀性分布 的放射性核素引起，分为源器官或源组 织（source organ or source+）和靶器 官或靶组织（target organ or target tissue ） 进入和排出途径的局部损伤 ：首过效应 （first-pass effect）
影响内照射致癌效应的因素
氡致肺癌靶细胞是叶支气管和段支气管 基底细胞； 微剂量学（microdosimetry）:根据放射 性核素在特定器官或组织中的微观分布 模型，测定或计算辐射在数微米范围的 靶细胞、细胞组分及生物大分子上的能 量损失及沉积规律，以有关微剂量学参 数更准确地描述与解释辐射所致的生物 效应。
二 主要靶器官的损伤
肾脏损伤：肾小管上皮细胞变性，坏死， 肾小球坏死，急性肾功能衰竭。一般是 早期间质水肿，晚期时肾曲管上皮萎缩， 间质纤维增生。由皮质向髓质扩展，最 终引起肾硬化。 肝脏损伤：特点是肝细胞退行性变，灶 性营养不良和坏死。晚期出现间质纤维 增生和肝硬化。
二 主要靶器官的损伤
甲状腺和其它内分泌腺损伤：滤泡上皮 细胞空泡形成，肿胀和胞核崩解，继而 间质纤维增生，滤泡内胶质减少，甲状 腺吸碘率降低。 甲状旁腺肿大：亲骨性核素的慢性损伤， 可因P、Ca代谢异常伴有甲状旁腺肿大。 垂体萎缩及营养不良性改变。
一、一般概念
毒性是指毒物造成机体损伤的性能。 以一定时间内引起实验动物50%死亡 所需的剂量或浓度（即半数致死剂 量或半数致死浓度， median lethal dose，LD50 or median lethal concentration，LC50）作为衡量化 学物质急性毒性的尺度。
二、放射性核素的毒性
放射性核素的毒性是其电离辐射作 用所致机体损伤的性能。 以LD50表达放射性核素的急性毒性， 以放射性比活度（specific radioactivity, Bq.g-1或Bq.kg-1）反映 它的毒性; 用吸收剂量评价放射性核素的生物 效应。
二、放射性核素的毒性
放射性核素的毒性分级，一般是以 年摄入量限值AIL为基准原则，分为 极毒，高毒，中毒和低毒四级。 由表4-1可见，α 放射性核素的毒性 大于β 放射性核素；β 放射性核素 的毒性大小依其能量高低、衰变速 率快慢及核素滞留靶器官或组织等 因素而异。
四、内照射损伤的分类
3.从辐射防护角度出度: 随机性效应（stochastic effects）: 指发生概率（而非严重程度）与剂 量大小有关的效应，并假定不存在 剂量阈值。 遗传效应和某些躯体效应如恶性肿 瘤为随机性效应，它是与个别细胞 损伤有关，小于剂量限值的照射也 不能排除发生的可能性。
四、内照射损伤的分类
三、特质代谢异常
ATP生物合成被抑制 ； 核酸与核蛋白分解代谢增强, DNA和 RNA因解聚而含量降低,解聚效应可 随放射性核素摄入量的增加而加强。 蛋白质分解代谢加强，合成抑制， 体内氮负平衡。
三、特质代谢异常
糖代谢障碍，早期肝糖原增高和高 血糖症，随着病程发展，肝脏糖原 合成量减少，糖的分解和氧化过程 障碍。 脂肪代谢失常，脂血症，肝、肾脂 肪浸润，酮血症和酮尿症。 水、盐代谢障碍，尿量先多后少； 水肿；血无机盐CI、K、Ca和Na离 子含量变化；骨组织中Ca和P代谢失 常。
（hereditary or genetic effects）
基因突变
受精卵异常，胚胎早期死亡，即显性致 死突变（dominant lethal mutation） 率明显增高。 初级精母细胞比精原细胞和精细胞对氚 更敏感。
生殖细胞染色体畸变
生殖细胞染色体对电离辐射有高度的敏 感性。睾丸精原细胞染色体的损伤效应 是一项很有意义的指标。 最有遗传意义的是稳定性畸变，主要为 初级精母细胞染色体相互易位 （chromosomal translocation） 易位频率与剂量相关，易位类型以链状 四价体为主。常染色体二价体及性染色 体分离率较高（表4-6） 肿瘤发生率显著增高。
四、免疫功能障碍
内照射诱发免疫反应具有时相性： 抑制相与刺激相或正常交替出现， 但最多见淋巴细胞减少，细胞免 疫和体液免疫功能受抑制，导致 感染和自身免疫。
五 体细胞染色体畸变 chromosome aberration
外周血淋巴细胞或骨髓细胞染色体畸变 是公认的评价机体辐射损伤的生物剂量 计。 双着丝粒体（dicentrics）和着丝粒环 （ring）：判定急性损伤程度； 易位（translation）：应用FISH检测， 回顾性剂量重建。
影响内照射致癌效应的因素
Dm：骨髓的平均剂量； Ds：骨表面下0〜10mm范围的平均剂量； Db：骨平均剂量； Dm/Db和Ds/Db：分别表示两个骨组织靶 部位的平均剂量因子； VDm/Db和VDs/Db分别表示体积分布型放 射性核素所致两个靶部位的平均剂量因 子， SDm/Db和SDs/Db分别表示表面分布型放 射性核素两个靶部位的平均剂量因子。
第三节 内照射随机性效应
体细胞突变能导致细胞恶性转化， 辐射致癌（radiation carcinogenesis） 生殖细胞突变，则可使后代发生遗 传性疾病，即遗传效应 （hereditary effects） 。
一、辐射致癌效应
1.放射性核素内照射的致癌效应已被人群辐射 流行病学、动物实验和体外诱发细胞恶性转化 研究所证实: 226Ra发光涂科作业工人及接受226Ra治疗病人 发生的骨骼恶性肿瘤；接受224Ra治疗强直性 脊椎炎及关节炎病人发生的骨肉瘤； 早年接受钍造影剂检查后病人发生的各种肿瘤； 铀矿工吸入氡及其子体发生的肺癌； 临床治疗用131I病人发生的甲状腺癌； 居室氡所致的肺癌， 受氢弹爆炸裂片碘内污染的马绍尔群岛的居民， 切尔诺贝利核电站事故周围居民的甲状腺癌
影响内照射致癌效应的因素
最主要的是器官或组织辐射敏感性，吸收剂量 和剂量率。 吸收剂量：在一定剂量范围内肿癌的发生率随 剂量增大而增加，可能有阈剂量。 剂量率：低LET辐射内照射诱发肿瘤概率随剂 量率降低而相应地减少，低至一定程度则不发 生；剂量率不同，诱发的肿瘤类型也有差别。 高LEL的α 粒子致癌概率不随剂量率的降低而 减少，这与α 粒子损伤难以修复、剂量率降低 对杀死效应减少而恶性转化概率增多有关。 高LET辐射（α ，中子）与低LET辐射（r、β ） 比较，单位剂量诱发癌瘤的概率更高。
第四章
放射性核素内照射损伤效应
杨占山
第一节 放射性核素内照射的毒 性和内照射损伤特点 一、一般概念
核素将可通过各种环节和多种途径进入人 体，造成放射性核素内污染（internal contamination of radionuclides）。 内污染的放射性核作为辐射源（radiation source）对人体产生的照射，称为内照射 （internal exposure）。
确定性效应（deterministic effects）: 指严重程度随剂量而变化的效应并 且可能存在剂量阈值。 其生物学本质是较大剂量(超阈剂量) 射线对细胞群体的损伤作用，即以 细胞生存和增殖能力的丧失程度， 表达辐射损伤效应的严重性。
第二节 内照射确定性效应
一、内照射急性放射病
内照射急性放射病：一次或短期内 数次摄入放射性核素的量超过几十 至几百个年摄入量限值（AIL） ， 放射性核素滞留在靶器官或靶组织 对机体内放射性核素内照射诱发的肿瘤，多 是上皮组织的各种癌，间叶组织的肉瘤 和造血组织的白血病（leukemia); 部位:内照射诱发肿瘤与核素滞留部位具 有一致性，如骨骼和肺肿癌;与化学致瘤 相比具有多发性和广谱性; 潜伏期（latency）长短受剂量等多种因 素影响;
内照射致癌机理
二 主要靶器官的损伤
骨髓损伤：分叶粒细胞减少，再生障碍 性贫血（aplastic anemia）,骨髓衰竭 （bone marrow failure）； 骨骼损伤：初期骨质更新过程增强，继 而成骨组织减少，成骨细胞和破骨细胞 几乎消失，后期可出现骨质疏松，病理 性骨折。
二 主要靶器官的损伤
肺损伤：难溶性放射性气溶胶，可滞留 于肺泡壁上和肺淋巴结内，累积剂量达 10Gy 以上时能引起放射性肺炎 （radiation pneumonitis）肺水肿；晚期 出现肺纤维化（ pulmonary fibrosis）。 胃肠道损伤：难溶性核素可引起胃肠功 能紊乱，胃肠炎及溃疡，便血。严重时 水电解质平衡紊乱，菌血症，称为胃肠 道损伤症候群。
影响内照射致癌效应的因素
线能Y是单次能量沉积事件授予某一体积 的能量ε除以该体积的平均弦长L所得的 商，即Y=ε/L，单位为J、m-1，常用单位 为Kev.μm-1。 比能Z是辐射授予某体积的能量ε除以该 体积的质量m所得商，即Z=ε/m，单位为 Gy。
二 、遗传效应
遗传效应：受照射者生殖细胞遗传物质 的突变导致受照者后裔蒙受的危害效应。 遗传 物质的突变，包括基因突变和染色 体畸变。 基因突变（genic mutation）：DNA碱基 顺序中基因位点的改变，又称为点突变 （point mutation）。 基因突变有显性和隐性之分，前者在子 一代即可出现，后者则在子二代后方可 能出现。
辐射致癌的机理比较复杂。一般肿 瘤的发生经历始动（initiation）、 促进（promotion）和发展 （progression）等多阶段过程。 始动为快速不可逆的过程，而促进 是长时间发生作用并可逆转的过程。