3.5.1　辐射致癌效应

电离辐射已被公认是一种致癌因素。辐射致癌效应是人和动物受辐照后远期效应（late effect）最严重的后果。

放射性核素内照射的致癌效应已被人群的辐射流行病学调查、大量动物实验研究和体外诱发细胞恶性转化研究所证实。目前已有的人群调查和病例观察资料为：从事226 Ra发光涂料作业的工人及接受226 Ra治疗的患者发生的骨骼恶性肿瘤，早年接受钍造影剂检查后患者发生的各种肿瘤，接受226 Ra治疗强直性脊椎炎及关节炎患者发生的骨肉瘤，铀矿工吸入氡及其子体发生的肺癌，临床治疗用131 I后患者发生的甲状腺癌，居室中氡所致的肺癌，受氢弹爆炸释放的裂片中碘内污染的马绍尔群岛的居民，以及切尔诺贝利核电站事故后期周围居民发生的甲状腺癌等。

内照射诱发肿瘤与放射性核素的滞留部位具有一致性，即肿瘤易发部位多是核素主要的滞留部位。骨骼和肺是一些核素的重要滞留部位，也是诱发肿瘤的常见部位。实验研究可见，放射性核素内照射诱发肿瘤与化学致瘤相比具有多发性和广谱性，即同一机体内可有几个器官或组织同时发生同类型或不同类型的肿瘤。个别实验动物可同时发生4～6种肿瘤。核素诱发肿瘤，都要经过从受照到发生肿瘤的潜伏期（latency），其长短受许多因素影响，如肿瘤类型、动物种属和受照年龄等。一般认为，白血病潜伏期较短（2～4年），而实体癌潜伏期较长，约相当于动物寿命的1/3时间。成年诱发肿瘤的潜伏期平均约25年。受内照射的人群或动物所发生肿瘤的类型与对照人群或动物并无不同，只是其潜伏期较对照组短，发生率高。

辐射致癌的机制比较复杂。一般认为，肿瘤的发生要经历始动（initiation）、促进（promotion）和发展（progression）等多个阶段。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。放射性核素内照射兼有始动和促进的作用，是完全致癌因子。关于辐射致癌的机制，已形成共识。体细胞突变学说（somatic cell mutation theory）认为，辐射引起细胞核DNA链（单链或双链）断裂或重组，形成新的具有异常序列或结构的DNA，使体细胞发生基因突变和染色体畸变，这些细胞遗传学方面的变化，最终导致细胞的恶性转化。许多证据表明，辐射诱发细胞内原癌基因活化，抑癌基因失活和参与细胞周期调节的重要基因（RAS、PRB、P53、P21、P16等）表达失衡，这些因素在辐射致细胞恶性转化中起重要作用。

影响内照射致癌效应的因素有：放射性核素的辐射类型、辐射能量、摄入的放射性活度、摄入途径和方式、分布与滞留的特点、吸收剂量和剂量率、动物种属、性别、年龄及环境综合因素等，其中最重要的是受照射器官或组织对辐射的敏感性、吸收剂量和剂量率。

（1）辐射剂量的影响(https://www.daowen.com)

在一定剂量范围内肿瘤的发生率随剂量增大而增加，如对780例发光涂料工人226 Ra内污染的辐射流行学调查结果表明，当骨骼平均吸收剂量达7.6 Gy时骨肉瘤发生率为2.3%，高于该剂量时发生率相应增高；而当226 Ra平均剂量高达233 Gy时，骨肉瘤发生率反而比相对低剂量时低。这可能与大剂量对细胞造成杀死效应，有更多的细胞死亡或失去增殖能力有关，而低于致癌剂量时还不足以诱发肿瘤。

（2）辐射剂量率的影响

在致癌剂量范围内，剂量率的变化对不同LET辐射致癌效应的影响不一。一般说来，低LET辐射内照射诱发肿瘤的概率随剂量率降低而相应地减少，低至一定程度则不发生。例如，给RF小鼠一次性注入放射性活度为9.25～18.5 k Bq/g（体重）的90 Sr时，骨肉瘤发生率为24.4%；如将该活度的90 Sr在10 d内（每天1次）和100 d内（分10次）注入，则骨肉瘤发生率分别降低为18.3%和8.3%；再降低剂量率则不诱发骨肉瘤。剂量率不同，诱发的肿瘤类型也有差别，如90 Sr、45 Cr等核素以较高剂量率照射时多诱发骨肉瘤，低剂量率时则以发生白血病为主。高LET的α粒子与上述不同，其致癌概率不随剂量率的降低而减少，这与α粒子所致损伤难以修复、剂量率降低使杀死效应减少而恶性转化的概率增多有关。例如，给大鼠腹腔注入放射性活度为233 Bq/g（体重）的239 Pu，剂量率为0.61 Gy/d，累积剂量为212 Gy时，骨肉瘤发生率为23.8%；而分别注入148 Bq/g（体重）和70 Bq/g（体重）的239 Pu，剂量率分别为0.46 Gy/d和0.014 Gy/d，累积剂量分别为17.6 Gy和7.1 Gy时，骨肉瘤发生率均增加到30%。

（3）不同LET辐射的影响

不同LET辐射的致癌效应有明显差别，高LET辐射（如α粒子、中子）比低LET辐射（如γ、β射线）具有更高的致癌活性，单位剂量诱发致癌的概率较高。辐射流行病学调查表明，770名发光涂料工人因镭的内照射作用发生51例骨肉瘤及21例筛窦和鼻咽部鳞状上皮癌，局部剂量估计为5 Gy以上；曾经德国静脉注入224 Ra制剂治疗骨结核和强直性脊椎炎患者900例，发生54例骨肉瘤。低LET辐射致人骨肿瘤的效应，按226 Ra和90 Sr相对毒性间接推算，β粒子内照射致癌效应比α粒子低得多。实验表明，大鼠摄入最适和最低致骨肉瘤剂量的β辐射源如90 Sr和144 Ce后，发生骨肉瘤的危险概率分别为25×10-4 Gy-1和（2～3）×10-4 Gy-1；而在摄入α辐射源（239 Pu、241 Am、237 Np、252 Cf）后，大约为650×10-4 Gy-1，α辐射源的致骨肉瘤效应是β辐射源的26倍（650/25）和216～325倍（650/3～650/2）。它们之间有这样大的差别，除LET不同外，还由于上述一些α辐射源在骨内主要分布于骨表面，靶细胞即骨表面细胞受照射剂量大，而90 Sr和144 Ce在骨内相对均匀分布。因此，上述α辐射源的致癌效应高于90 Sr和144 Ce。