二、临床表现

1、,电磁辐射： 是以互相垂直的电场和磁场、随时间变化而交变震荡，形成向前运动的电磁波。如：x、 、微波、红外线波和紫外线都是电磁辐射。（仅有能量无静止质量） 粒子辐射：通过消耗自己的能量传递给其它物质，主要有： 、 、负介子和带电重离子。（既有能量又有静止质量）,一、传能线密度（linear energy transfer ，LET）,指直接电离粒子在其单位长度径迹上消耗的平均能量，其单位为J/m,常用keV/m 表示，1keV/m=1.602X10-10 J/m。 此概念同样适用于能产生次级带电粒子的射线或粒子，如X射线和中子等。,二、相对生物效能（Relative biological effectiveness,RBE）,相对生物效应的定义：X射线（250kV）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。 辐射生物效应不仅决定于辐射条件,还受能量分布的制约.LET决定了生物效应的程度或频度 即： X标准射线产生生物效应的剂量 RBE= 所观察辐射引起相同生物效应的剂量,一、自由基的定义和特性,自由基（free radical)的定义 能够独立存在的、含有一

2、个或一个以上未配对电子的任何原子、分子、离子或原子团。（单独占有原子或分子轨道的电子）。 自由基的理化特性： 1.很高的反应活性:自由基具有未配对电子，易与其它电子形成配对键，故。（见p14-15） 2.半寿期短:羟自由基为10-1010-9s，水合电子为2.3X10-4s。 3.顺磁性：外加磁场时只能取平行或反平行。,活性氧特点：含有氧，化学性质较基态氧活泼 所有含氧自由基都是活性氧（不包括基态氧），但活性氧不一定都是自由基 非自由基的活性氧特点是可以在自由基反应中产生，同时还可以直接或间接的触发自由基反应,一、直接作用：电离辐射的能量直接沉积于生物大分子，引起生物大分子的电离和激发，破坏机体的核酸、蛋白质、酶等具有生命功能的物质。 二、间接作用：电离辐射首先直接作用与水，使水分子产生一系列原发辐射分解产物，然后通过水的辐射分解产物再作用于生物大分子。间接作用的几个效应如下：,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。(p19) 在稀释溶液系统中，间接作用为主。,

3、2.旁效应,Bystander effect(1992)：电离辐射通过直接照射引起细胞损伤或功能激活，产生的损伤或功能激活信号可以导致与其共同培养的未受照射的细胞产生同样的损伤或激活效应。 效应之机理未完全阐明。,3. 保护效应 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。 4. 温度效应 降低温度或置于冰冻状态可使辐射损伤减轻。,一、氧效应 受照组织、细胞或生物大分子的辐射效应随周围介质中氧浓度升高而增高。 二、氧增强比（oxygen enhancement ratio, OER） 指缺氧条件下引起一定效应所需辐射剂量与有氧条件下引起同样效应所需辐射剂量的比值。,LET与OER的关系,氧增强比（OER）为LET的函数，低LET（、）射线，OER=2.53.0。随着LET增加， OER快速下降，这与 RBE的迅速上升位置是相同的。LET约等于100keV/m的地方。,三、氧浓度对氧效应的影响 放射敏感性的增高与氧浓度不呈线性关系。 在实体瘤的放射治疗中具有实际意义。 四、照射时间对氧效应的影响 照射前引入氧则氧效应明显。反之无效， 但一定条件下可产生保护效应。 五、氧

4、效应的发生机制 氧固定假说、电子转移假说,5.照射部位 机体受照部位不同，所产生的生物效应亦不尽相同。 其严重程度为：腹部盆腔头颈胸部四肢 6.照射面积 内照射 7.照射方式 外照射(单向多向) 混合照射,二、与机体有关的因素,1.种系的放射敏感性 随种系演化不同阶段，其敏感性规律是种系演化愈高，机体组织结构愈复杂，放射敏感性愈高。 不同动物或不同品系之间辐射敏感性有很大差异，其敏感顺序： 豚鼠狗人兔小鼠大鼠,掌握： 1.影响电离辐射生物效应的主要因素,1.射线的种类：电离密度（LET）和穿透能力是影响生物学作用的重要因素。两者呈反比关系。 2.辐射剂量：照射剂量与生物效应之间存在一定的相依关系（LD50）。 总的规律：剂量愈大，效应愈显著，但不完全呈线性关系（指数曲线和S行曲线）。 3.辐射剂量率 是指单位时间内机体所接受的照射剂量。常用 Gy/d，Gy/h，Gy/min或Gy/s表示。在一般情况下，剂量率与生物效应呈正比关系，要引起急性放射损伤必须要达到一定的剂量率阈值。 4.分次照射 分次照射是指同一剂量的辐射，分次照射所产生的生物效应低于一次照射，分次愈多，分次间隔时间愈长，生

5、物效应愈小。 5.照射部位 机体受照部位不同，所产生的生物效应亦不尽相同。 其严重程度为：腹部盆腔头颈胸部四肢 6.照射面积 内照射 7.照射方式 外照射(单向多向) 混合照射,DNA链断裂单链断裂（SSB） 双链断裂（DSB） DNA交联 DNA链交联 DNA-蛋白质交联 DNA二级和三级结构的变化 其中DSB是辐射所致生物学效应中最重要的原初损伤，而非重接性的DSB则被认为是细胞杀伤效应的最重要的损伤。,一、DNA损伤的种类,DNA链断裂单链断裂（SSB） 双链断裂（DSB） DNA交联 DNA链交联 DNA-蛋白质交联 DNA二级和三级结构的变化 其中DSB是辐射所致生物学效应中最重要的原初损伤，而非重接性的DSB则被认为是细胞杀伤效应的最重要的损伤。,一、DNA损伤的种类,（2）碱基损伤 (base damage),1、充氧溶液中碱基损伤 嘧啶碱：羟自由基攻击5、6位 腺嘌呤：羟自由基攻击8位 鸟嘌呤：羟自由基攻击4、5、8位 2、细胞中碱基损伤 进展不大，用电子自旋共振仪,酶敏感位点(enzyme sensitive sites，ESS）：碱基损伤可引起DNA双螺旋的局部变性

6、，特异的核酸内切酶能识别和切除这种损伤，并通过酶的作用，产生链断裂。这种特异性酶敏感位点称为ESS。 无嘌呤或无嘧啶位点 （apurinic/apyrimidinic sites ， APS）：DNA链上损伤的碱基可被特异的DNA糖基化酶除去或由于N糖基键的化学水解而丢失，形成APS。形成APS在内切酶的作用下形成链断裂。,2.DNA链断裂的主要特点,1)单链断裂与双链断裂的比值 DSB约为SSB的1/101/20 SSB由一个自由基攻击引起。 DSB必须由两个以上自由基引起。 一定能量的射线所产生的SSB和DSB有一个大致的比值，但比值不是恒定的。,掌握,2、DPC形成的分子机制 羟自由基有关（OH) DNA与蛋白质之间形成共价键的分子机制 1）辐射后蛋白质中的含硫氨基酸形成了自由基。 2）蛋白质中的芳香族氨基酸形成酚型或酚氧型自由基，这类自由基在DPC中起着主要作用。,3、影响DPC形成的因素,氧效应：如：紫外线O2DPC 射线O2DPC 温度： 孵育（45）照射DPC 特别是肿瘤细胞，已用于临床 染色质的状态：染色质结构愈紧，愈容易交联。 细胞的不同周期，DPC不同。S期交联最多

7、，G1,G2期很少,DNA 二级和三级结构的变化,DNA变性：DNA双螺旋结构解开，氢键断裂，克原子磷消光系数显著升高，出现了增色效应，比旋光性和粘度降低，浮力密度升高，酸碱滴定曲线改变，同时失去生物活性。,二、DNA损伤的修复（回复、切除、重组、SOS） 亚致死损伤修复（sublethal damage repair,SLDR）：将预定的照射剂量分次给予，生物效应明显减轻，表明在两次照射间隔中细胞有所修复，这种修复称作SLDR。 潜在致死性损伤修复（potentially lethal damage repair, PLDR)：照射后改变细胞所处的状态和环境，如延长接种或给予不良的营养和环境条件，均能提高存活率。,DNA的损伤修复机制,1、回复修复 细胞对DNA的某些损伤可以用很简单的方式加以修复在单一基因产物的催化下，一步反应就可以完成。这种修复方式叫回复。,掌握大方向就ok,1）酶学光复活 光复活酶或DNA光解酶 它的作用分成三个步骤：酶与DNA中的二聚体部位相结合；吸收波长为260380 nm的近紫外光，酶被激活，使二聚体解聚；酶从DNA链上释放，DNA恢复正常结构。,2）DN

8、A单链断裂重接 DNA单链断裂中有一部分是通过简单的重接而修复的，只需要一种酶DNA连接酶(ligase)参加，因此也属于直接回复。 DNA连接酶能催化DNA双螺旋结构中一条链缺口处的5磷酸根与相邻的一个3羟基形成磷酸二酯健。连接所需的能量ATP(如动物细胞)。,3）嘌呤的直接插入 嘌呤插入酶 受损嘌呤APS 插入嘌呤（糖苷键）,2、切除修复 将损伤的部位（或连同其附近的一定部位）切除，然后用正确配对的、完好的碱基替代修复。有多种酶和基因参与 过程：识别（损伤位点 切除修复（补） 连接 两个特点:准确、正确修复。,1)碱基切除： 特点是切除受损伤的碱基。主要过程是水解受损伤的碱基与脱氧核糖磷酸链之间的N糖苷键。反应由一类糖基化酶催化。 也即：糖基化酶APS内、外切酶去除残基。 整个修复过程可分以下几步。,2）核甘酸切成（一段寡核苷酸） 首先由一个酶系统识别损伤； 然后在损伤两侧各水解一个磷酸二酯键； 释放出一段寡核苷酸； 填补缺损区 连接酶重新完成连接。,Ecoli的核苷酸切除修复机理。 在Ecoli中，UvrA，UvrB，UvrC三种蛋白是必需的。而且必须同时存在才能发挥作用，所以也

9、叫UvrABC切除核酸酶。UvrA是一种腺苷三磷酸酶，是损伤识别蛋白。它与UvrB 结合成A2B1复合物，结合在损伤区，使DNA解旋、扭曲，并引起UvrB构象改变，与损伤部位形成紧密的结合。然后UvrA与UvrBDNA复合物解离，后者成为UvrC特异结合靶。 UvrB 在损伤的3侧作一内切，随而复合物构象改变， UvrC 得以在5侧作第二个切口。解旋酶 (UvrD)使寡聚核苷酸片段及UvrC从DNA链上释放，然后DNA聚合酶取代UvrB。修补缺损区；最后由连接酶连接补片。,ADP核糖基多聚物的形成与存在是提高连接酶活性的重要因素，在DNA损伤修复过程中起着重要作用。,3、多聚ADP-核糖的作用,4、损伤的“耐受”,DNA分子的损伤有时不能立即修复。特别是在复制已经开始，而损伤又在复制叉附近时，细胞会通过另一些机制，使复制能进行下去，待复制完成后，再通过某种机制修复残留的损伤。复制时损伤并未消除，故称“耐受”。 包括重组修复（复制后修复）、SOS修复,1）、重组修复 当DNA双链发生严重损伤时需要另一种机理来完成正确的修复。一种情况是两条链同时受到损伤；另一种情况是单链损伤尚未修复时发生了复制，造成对应于损伤位置的新链缺乏正确模板；此时需要重组酶系将另一段未受损伤的双链DNA移到损伤位置附近，提供正确的模板，进行重组。这便是重组修复。,2）SOS修复 细胞DNA受到损伤或复制系统受到抑制，产生一种调控信号，解除对许多基因的抑制，这些基因的产物参与修复过程。 SOS修复过程是在损伤信号诱导下发生的，又称可诱导的DNA修复。 修复过程容易发生错误，故又称易错修复。,4、错配修复 错配修复是生物维持生命、保持物种稳定的种重要功能。从细菌、酵母直至哺乳动物都普遍具有此修复机理。 在修复、重组的过程中或外界损伤因子的作用下都有可能发生错配。在修复过程中首先要识别错配碱基对。 然后需要分辨错配的哪一侧属于母链，哪一侧属于新合成的错误链。最后修复。 错配纠正过程是很复杂的，至少需要10种活性因子参加。,目前明确认识到：,1、辐射致癌效应在多种实验动物身上得到证实； 2、肿瘤的发生起

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