最新放射生物学电离辐射的细胞效应.ppt

电离辐射的细胞效应 电离辐射的细胞效应 细胞是复杂机体的功能单元，研究电离辐射对细胞的作用持点，是了解辐射整体效应的重要基础。 但机体由各种性质与功能不同的细胞组成，它们对辐射的反应存在很大差别。 因此，既要了解电离辐射引起细胞效应的共性，也要阐明各类细胞对电离辐射反应的特点。 主要内容 细胞的放射敏感性 电离辐射引起的细胞死亡 细胞存活的剂量-效应关系 细胞的放射损伤 细胞的放射敏感性 自然界的各种生物对象在受到电离辐射作用后都表现出一定的损伤。 但在同一剂量下引起损伤的程度有很大的不同，或者说，引起同一水平的效应所需要的剂量高低存在很大差异，即为辐射敏感性差异。 细胞的放射敏感性 哺乳动物细胞辐射敏感性的差异 （一）不同类型细胞的辐射敏感性 （二）肿瘤细胞的辐射敏感性 不同细胞周期时相的放射敏感性 不同类型细胞的辐射敏感性 体内的细胞群体依据其更新速率不同可分为三大类。 第一类是不断分裂、更新的细胞群体，对电离辐射的敏感性较高。 第二类是不分裂的细胞群体，对电离辐射有相对的抗性(从形态损伤的角度衡量)。 不同类型细胞的辐射敏感性 第三类细胞在一般状态下基本不分裂或分裂的速率很低、因而对辐射相对地不敏感，但在受到刺激后可以迅速分裂，其放射敏感性随之增高。（典型的例子是再生肝，当肝脏部分切除或受化学损伤而使残留肝细胞分裂活跃时，其放射敏感性高于正常状态下的肝细胞。） 不同类型细胞的辐射敏感性 高度敏感细胞：淋巴细胞（属于高度分化和不增殖的细胞）、造血细胞、生殖上皮细胞、胃肠粘膜上皮细胞等 敏感细胞：膀胱、食道等上皮。 中度敏感细胞：神经节细胞、肌肉细胞 不敏感细胞：软骨及骨 肿瘤细胞的辐射敏感性 各种肿瘤对辐射的敏感性有明显差异。 对射线高度敏感的肿瘤：恶性淋巴瘤、精原细胞瘤、肾母细胞瘤等； 中度敏感：鳞状上皮癌、分化差的腺癌，脑胶质瘤等； 辐射抗性肿瘤：恶性黑色素瘤、软骨肉瘤等 细胞周期 增殖细胞在两次有丝分裂之间所发生的一系列事件的总称，包括4个时相。 ① G1期：表示有丝分裂结束和S期开始之间的时间。 ② S期（synthesis）：是DNA复制的时间。 ③ G2期：表示S期结束到下一次有丝分裂之间的时间。DNA含量是G1期细胞的2倍。 ④ M期（mitosis）（有丝分裂或细胞分裂） 不同细胞周期时相的放射敏感性 细胞处于周期不同时相的辐射敏感性 对于大多数细胞来说在G1期有一定的抵抗，G1/S 边界上敏感性较高。进入S 期后抗性又逐渐升高，到G2期与M期细胞又较敏感，甚至达到高峰。 不同细胞周期的放射敏感性差异 ⒈ 细胞在接近和处于有丝分裂期时最敏感； ⒉ 常是在S后期放射最抗拒； ⒊ G2期常是敏感的。可能和M期一样敏感； ⒋ 如G1期有一定长度，则可见在G1期的早期是放射抗拒的，然而G1期的末尾又有一个敏感时期。 不同细胞周期的放射敏感性差异 细胞种类不同，其周期时间(TC)可有很大差别，由十数小时到数百小时不等，而差别的发生主要是G1时相持续时间的不同。 有丝分裂相持续时间(TM)一般很短，多数细胞在1h内即完成其分裂。 细胞合成DNA以后的G2相持续时间(TG2)亦很短，多在2h以内。 由此可以看出，在多数细胞的周期中，对辐射最敏感的时相(M和G2相)所占比例是较短暂的。 与敏感性有关的其它问题 （一）辐射能否引起细胞抗性增强？ 实验表明：长时间照射可增加细胞的辐射抗性。 （二）低剂量照射下的细胞辐射敏感性？ 实验结果发现：在低剂量区域内具有高敏感性，接着出现抗性。 电离辐射引起细胞死亡 电离辐射引起细胞死亡，是辐射整体效应发生的重要基础。 在急性放射综合征的发生机制中，淋巴造血细胞和小肠粘膜上皮细胞的死亡分别是造血型和胃肠型急性放射病的重要细胞学基础。 电离辐射诱发的不育症取决于生殖细胞的杀伤。 电离辐射引起的脱发起源于毛囊上皮细胞的破坏。 辐射引起细胞死亡的类型 细胞受到电离辐射作用后诱发DNA损伤、细胞周期调控紊乱及严重的细胞学后果——细胞死亡。 细胞因其种类不同以及受照剂量的不同，死亡类型也不相同。 辐射引起细胞死亡的类型 传统上，根据照射后细胞死亡发生的时间和增殖与否将辐射所致细胞死亡分为两种类型：增殖死亡和间期死亡。 而从其形态学上特征性改变及发生的分子机理上看，则又可区分为细胞凋亡和坏死。 增殖死亡（proliferative death） 是指增殖细胞受照丧失了持续增殖的能力，在经过一个或几个有丝分裂周期后丧失代谢活动和细胞功能而死亡。又称代谢死亡或延缓死亡、有丝分裂死亡。 增殖死亡（proliferative death） 大多数分裂较快的哺乳类细胞受中等剂量（10Gy以内）照射后发生增殖死亡。 照射后发生有丝分裂的次数与辐射剂量有关，如接受1Gy照射细胞可分裂