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核武器與化學(xué)武器損傷

電離輻射生物學(xué)效應(yīng) 電離輻射對細胞的作用 組織器官的輻射效應(yīng) 輻射生物學(xué)效應(yīng)分類和影響因素

核武器與化學(xué)武器損傷目錄

電離輻射對組織器官的作用是很廣泛的，可以影響到全身所有組織系統(tǒng)。但在一定劑量水平上，由于組織細胞的輻射敏感性不同，各器官的反應(yīng)程度也不一致。

目錄 1 一、造血器官 2 二、胃腸道 3 三、神經(jīng)內(nèi)分泌系統(tǒng) 4 四、心血管系統(tǒng) 5 五、免疫系統(tǒng)

一、造血器官

造血器官是輻射敏感組織，電離輻射主要是破壞或抑制造血細胞的增殖能力，所以損傷主要發(fā)生在有增殖能力的造血干細胞、祖細胞和幼稚血細胞。對成熟血細胞的直接殺傷效應(yīng)并不十分明顯。

（一）造血干細胞損傷

造血干細胞（hematopoieticstem cell），有很高的輻射敏感性。常以脾結(jié)節(jié)生成單位（colony formingunit-spleen，CFU-S）作為造血干細胞的代名詞。

根據(jù)測得的CFU-S的D₀值可估算出照射后體內(nèi)殘存造血干細胞的數(shù)量。小鼠全身約有1.5～2×10⁶個造血干細胞，以D₀值0.9Gy計，照射2Gy，體內(nèi)殘留的造血干細胞約為10^-1，照射4Gy約為10^-2，照射6Gy則為10^-3。一般認為，小鼠體內(nèi)殘留10^-3CFU-S時，要恢復(fù)到原先的造血水平約需2周。在此期間動物可能死于感染或其它并發(fā)癥。故把6Gy作為小鼠死亡的臨界值。當受到＞8Gy照射后，則需要輸入外源性造血干細胞以重建造血。

（二）造血祖細胞損傷

了解人的造血細胞損傷只能測定造血干細胞的后代造血祖細胞（hematipoietic progenitor cell），造血祖細胞是造血干細胞分化為形態(tài)上可辨認的幼稚血細胞之前的中間階段。照射后造血細胞隨照射劑量增加而成指數(shù)下降。根據(jù)小鼠實驗，CFU-S和CFU-GM的劑量存活曲線有很好的一致性。故可用骨髓細胞體外培養(yǎng)法來估價其它動物乃致人類造血干細胞的損傷程度。不同種系動物所測得的CFU-GM的D₀值不同，人、犬和小鼠CFU-GM（粒單系集落形成單位）的D₀值分別為1.27～1.37，0.59和1.9Gy。這與它們輻射致死的敏感程度是一致的。

（三）對造血調(diào)控的影響

正常情況下，血細胞生成有賴于造血微環(huán)境和體液因子的支持和調(diào)控。照射后造血微環(huán)境受到明顯的損傷。

造血微環(huán)境（hemaopoieticmicroenvironment）由微血管系統(tǒng)、基質(zhì)細胞和神經(jīng)成分等構(gòu)成。微血管系統(tǒng)對輻射比較敏感，照射后血管通透性增加，血流緩慢甚至完全中斷，影響物質(zhì)運輸，產(chǎn)生活性代謝產(chǎn)物，加重造血損傷。血管系統(tǒng)的變化與造血細胞退變壞死幾乎同步發(fā)生，且與照射劑量密切相關(guān)。

造血基質(zhì)細胞是造血微環(huán)境的重要的構(gòu)成成分，它包括纖維細胞、巨噬細胞、網(wǎng)狀細胞、脂肪細胞和上皮樣細胞。造血基質(zhì)細胞通過釋放體液因子和細胞間短距離調(diào)控參與血細胞生成，基質(zhì)細胞的數(shù)量，類型和比例改變，都可影響造血過程。成纖維細胞被認為是基質(zhì)細胞祖細胞（fibroblast colony forming unit，CFU-F），對輻射有較高的敏感性。小鼠CFU-F的D₀值為1.4～2.5Gy γ線，小鼠全身照射6Gy以后，股骨內(nèi)CFU-F立即減少且難以恢復(fù)。造血微環(huán)境的破壞顯然可加重造血損傷，延緩恢復(fù)，既不利于內(nèi)源性干細胞的生長增殖，也不利于外源性造血干細胞的植入和生長。

集落刺激因子（colonyforming stimulator，CFS）是調(diào)節(jié)血細胞增殖分化的一種體液因子。照射后血清CFS含量增加，可能是一種反饋調(diào)節(jié)。在有完善的造血干細胞和造血微環(huán)境下，CFS可促進造血的恢復(fù)。目前已將CFS試用于放射損傷的臨床治療。

二、胃腸道

胃腸道也是輻射敏感器官之一，尤以小腸最敏感，胃和結(jié)腸次之。輻射對胃腸道的影響是多方面的，最顯著的是照后早期惡心嘔吐、腹瀉，和小腸粘膜上皮的損傷。輻射對胃腸道的運動、吸收、分泌功能也有影響，如胃排空延遲，胃酸分泌減少；早期小腸收縮和張力增高，分泌亢進，腸激酶活力增強，但吸收功能降低。后期運動、分泌功能都降低。

（一）早期惡心嘔吐和腹瀉

全身照射或腹部照射都可在照后早期出現(xiàn)惡心嘔吐，照射1Gy左右即可發(fā)生，持續(xù)數(shù)小時之久。其出現(xiàn)的快慢、嘔吐次數(shù)和持續(xù)時間長短，都與照射劑量有關(guān)。

在較大劑量（＞4～5Gy）照射后，早期還可出現(xiàn)腹瀉，大于10Gy照射可發(fā)生多次或頻繁腹瀉。可能是繼發(fā)于小腸運動功能紊亂，也可能是照射后體內(nèi)釋放的某些體液因子如乙酰膽堿、5-羥色胺、組織胺等作用的結(jié)果。

（二）小腸粘膜上皮損傷

小腸粘膜絨毛表面覆蓋著完整的上皮細胞，是保持小腸正常分泌吸收和屏障功能的基礎(chǔ)。絨毛表面的上皮細胞是一種持續(xù)更新的細胞系統(tǒng)，腸上皮干細胞位于隱窩底部，不斷增殖分化向絨毛表面移動。小腸上皮干細胞的輻射敏感性很高，D₀值約1.3Gy。照射后很快可見隱窩細胞分裂停止，細胞破壞、減少。其破壞程度與照射劑量有關(guān)。照射劑量小者，隱窩細胞數(shù)輕度減少，且很快修復(fù)，對絨毛表面細胞影響不大。照射劑量大時，隱窩破壞，隱窩數(shù)減少。更大劑量（＞10Gy）照射時，可使大部以至全部隱窩被破壞，絨毛被覆上皮剝脫，失去屏障功能。

三、神經(jīng)內(nèi)分泌系統(tǒng)

就形態(tài)而言，神經(jīng)細胞對輻射不敏感，需很大劑量才能引起間期死亡。但就機能改變而言，0.01Gy就可出現(xiàn)變化。在亞致死量或致死量照射后，高級神經(jīng)活動出現(xiàn)時相性變化，先興奮而后抑制，最后恢復(fù)。各時相時間長短與劑量有關(guān)，較小劑量時，興奮相較長，或不出現(xiàn)抑制相。劑量較大時，則興奮相短，較快轉(zhuǎn)入抑制相。植物神經(jīng)系統(tǒng)也有類似現(xiàn)象，照后初期丘腦下部生物電增強，興奮性增高，神經(jīng)分泌核的分泌亦增強。

內(nèi)分泌腺除性腺外，形態(tài)上對輻射亦不甚敏感，在致死劑量照射后垂體、腎上腺、甲狀腺等功能都出現(xiàn)時相性變化，初期功能增強，分泌增多，隨后功能降低。損傷的極期腎上腺功能可再次升高。低劑量率慢性照射時，腎上腺皮質(zhì)功能常降低，血漿皮質(zhì)醇含量和尿中17-羥類固醇排出量減少。

性腺是輻射敏感器官，睪丸的敏感性高于卵巢。睪丸受0.15Gy照射即可見精子數(shù)量減少，照射2～5Gy可暫時不育，5～6Gy以上可永久不育。睪丸以精原干細胞最敏感，D₀值為0.2Gy；其次為精母細胞，精細胞和成熟精子則有較高的耐受力。低劑量率慢性照射者，常出現(xiàn)性功能障礙。

卵巢是沒有干細胞、不增殖的衰減細胞群，成年卵巢含有一定數(shù)量的不同發(fā)育階段的卵泡。照射破壞部分卵泡可暫時不育，若全部卵～10Gy。卵泡被破壞的同時，可引起明顯的內(nèi)分泌失調(diào)，出現(xiàn)月經(jīng)周期紊亂，暫時閉經(jīng)或永久性停經(jīng)。

四、心血管系統(tǒng)

心臟對輻射的敏感性較低，10Gy以下照射所見主要為造血損傷引起的出血和感染。10Gy以上照射可引起心肌的變化，包括心肌纖維腫脹，變性壞死甚至肌纖維斷裂等。

血管方面以小血管較為敏感，尤其是毛細血管敏感性最高。照射后早期即有毛細血管擴張，短暫的血流加速后，即出現(xiàn)血流緩慢。臨床可見皮膚充血、紅斑。紅斑出現(xiàn)快慢與照射劑量有關(guān)，10Gy照射后數(shù)小時即可出現(xiàn)，照射1Gy則數(shù)日后才出現(xiàn)。可見血管內(nèi)皮腫脹，空泡形成，基底膜剝離，以后內(nèi)皮增生突向血管腔，血管壁血漿蛋白浸潤，繼而膠原沉著，致使管腔狹窄甚至堵塞。小血管的這些病變是受損傷器官晚期萎縮，功能降低的原因。

由于小血管內(nèi)皮細胞損傷，血管周圍結(jié)締組織中透明質(zhì)酸解聚增強，加上照射后釋放的組織胺，緩激肽以及細菌毒素等的作用，小血管的脆性和通透性增加。

五、免疫系統(tǒng)

（一）非特異性免疫的變化

1．皮膚粘膜的屏障功能減弱：照射后皮膚粘膜通透性增加，皮膚粘膜分泌酶和酸的抑菌、殺菌能力減弱。

2．細胞吞噬功能減弱：由于造血損傷，嗜中性粒細胞和單核細胞急劇減少，殘存細胞的吞噬功能和消化異物的功能都降低。

3．非特異性體液因子殺菌活力降低：照射后血清和體液中溶菌酶、備解素和補體系統(tǒng)的含量減少，殺菌效價降低。照射劑量愈大，下降愈甚，恢復(fù)愈慢。

（二）特異性免疫的變化

無論是中樞免疫器官（骨髓、胸腺、類囊器官）或外周免疫器官（淋巴結(jié)、脾臟等）都是輻射敏感器官，所以照射后對體液免疫和細胞都有影響。但體液免疫較細胞免疫敏感性高。漿細胞具有很高的輻射抗性，有人認為即使受數(shù)十Gy照射，亦不影響其分泌抗體。

細胞免疫的輻射敏感性低于體液免疫。文獻資料認為機體受到小于LD_50/30的射線照射，則細胞免疫變化不大。大于LD_50/30照射時，則細胞免疫和體液免疫都同時受抑制。

在免疫活性細胞中，B淋巴細胞的輻射敏感性高于T淋巴細胞。人外周血中B細胞的D₀值約0.5Gy，T細胞約0.55Gy。

在免疫活性細胞中還有一類天然細胞毒性淋巴細胞（NK細胞），對射線不敏感。能殺傷腫瘤細胞的NK細胞γ線照射的D₀值為7.5～8.5Gy。

（三）某些調(diào)節(jié)免疫功能的細胞因子的變化

小鼠全身照射后，脾臟生成白細胞介素2（IL-2）和干擾素（IFN）的功能受抑，抑制的程度都隨照射劑量增加而加深，它們受抑的D₀值分別為2.53和1.91Gy。

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