1、1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, 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(, 线),中子等,. 和 射线 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 粒子,所以 粒子就是电子流. 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
2、，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_H 2O* H* + OH*H2O 电离 H2O + e- + H 2O H + OH- HH+ + OH* H 2O 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(H 2O*)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：H
3、2OH.+.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/m)。随着带电粒子穿透距离不同，即使径迹很短的 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 线更有效的产生生物效应。2. 相对生物效能(relative b
4、iological 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2RBE= 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
5、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
6、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 HO 2 (氧化氢自由基)HO2 + H* H 2O2 (过氧化氢)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-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 + 2H 2O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有机过氧化物的形成 反应形成的有机过氧化物，对机体细
7、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
8、质。(二) 膜学说3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：生物结构中存在着一种对射线敏感的结构，称为“靶”。电离辐射击中靶区，击中概率服从泊松分布。对靶的一次击中或多次击中
9、，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
10、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： 粒子电离密度大， 粒子电离密度较 小，高能 和 射线穿透能力很强，电离密度较 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。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
11、：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
12、相对不敏感。43.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DNARNA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
13、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
14、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) DNA 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 线产生的双链断裂多。效应顺序：中子 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%DNA 链断
15、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, ATC;剂量 40-80 Gy 照射断裂为;TGA ;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
16、，电离辐射作用后，产生 DNA-DNA 交联, 5DNA 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： 准确、无误有效的正确修复，
17、其修复过程中不产生错误；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。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
18、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
19、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
20、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、6氨基异丁酸，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 D
21、NA 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，
22、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
23、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
24、. 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72. 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
25、-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
26、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
27、裂周期或细胞周期所经历的时间称为细胞周期时间, GoG 1SG 2M 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 、G 2 G1 S 早期S 后期81.杀伤细胞 处于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：G 1 和 S 期 DNA 尚未合成,此时损伤表现为染体型畸变.(3
28、)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
29、，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
30、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. 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
31、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，9一是生物化学类放射致敏剂，如溴脱氧尿嘧啶，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，巯基乙胺等。第二节 细胞的辐射效应一.
32、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、D 37、 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.
33、 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
34、。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
35、谢增强和细胞死亡。510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）
36、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
37、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
38、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
