5.4.1 电离辐射对造血系统的作用
造血系统包括骨髓、脾脏、胸腺、淋巴组织、血细胞和造血微环境。造血系统细胞更新活跃，不仅承担着机体防御、气体交换和止血等重要生理功能，而且还具有修复其他组织损伤的潜能。造血组织是对电离辐射最敏感的组织之一，在一定剂量范围内，机体受到电离辐射照射后，其造血组织的变化速度和程度与受照剂量呈正相关，其细胞数的变化趋势可以反映照射后机体损伤的严重程度。因此，造血系统的变化常常作为急性放射病临床诊断、疗效观察及预后判断的重要参数，尤其是外周血淋巴细胞染色体畸变率的变化与机体受照剂量成正比，已成为估算机体受照剂量大小的可靠、敏感的理想指标。
5.4.1.1 造血系统组成
造血系统由造血器官（组织）、实质细胞及其赖以生存的微小环境组成（图5.10），它在机体的统一调控下，确保终末细胞的质量和数量的恒定。
图5.10 造血系统示意图
（1）造血器官
①骨髓。骨髓是人体最重要的造血器官之一，是产生红细胞系、粒细胞系、单核巨噬细胞系、巨细胞系和少数淋巴系细胞的部位。骨髓居于骨皮质所围成的髓腔中，成人骨髓可分为活跃造血的红骨髓，以及暂停造血、主要由脂肪细胞构成的黄骨髓两种。红骨髓含有造血组织，黄骨髓则为脂肪组织。红骨髓由两部分构成，即造血实质部分和造血基质部分。造血基质是由细胞性基质（包括网状细胞、血管外膜细胞、窦内皮细胞、巨噬细胞、成纤维样细胞及脂肪细胞，有时也见成骨细胞和破骨细胞等）、非细胞性基质（如网状纤维、胶原纤维、弹性纤维及神经纤维等）及微血管结构等组成的。这些成分所组成的网状结缔组织支架及血窦、微血管共同支持各系的造血实质细胞的增殖与分化。造血实质细胞是随发育成熟而不断进入血窦至循环血中并发挥功能作用的过渡性细胞；而造血基质的基本功能是支持、营养和抚育造血实质细胞，保证造血实质细胞经过不断增殖、分化而成熟为功能血细胞。
②胸腺、脾脏和淋巴结。胸腺、脾脏和淋巴结又称为免疫器官，它们均由淋巴细胞、上皮细胞与支持细胞组成，外边由明显被膜包绕。根据所含有的不同分化阶段的淋巴细胞，这些器官分为中枢淋巴器官（一次淋巴器官）和外周淋巴器官（二次淋巴器官）。中枢淋巴器官主要是胸腺，经血液来自骨髓的淋巴干细胞在胸腺中增殖，分化为成熟T细胞，此细胞已具备对自身抗原识别并耐受的机能。B细胞主要来自骨髓、外周淋巴器官（如脾脏、淋巴结）和体内淋巴组织、器官（如肠黏膜、气管和泌尿生殖器）。
（2）造血实质细胞
造血实质细胞包括多种类型不同发育阶段的血细胞，主要有红细胞系、粒细胞系、巨核细胞系和淋巴细胞系等。它们不断进行代谢更新，成熟的终末细胞不断地衰亡，新生细胞及时补充，并保证体细胞内血细胞质量和数量始终维持相对恒定。
①造血干细胞（hemopoietic stem cell，HSC）。造血干细胞是体内所有血细胞的“种子”，它具有很强的自我复制（增殖）和多向分化双重功能。HSC能自我更新，维持其自身数量不变的功能，又能分化成各系列造血祖细胞，后者再不断分化成熟。正常情况下，大部分HSC处于G0期，仅有不到10%处于细胞增殖周期，并分化为红细胞、粒细胞、巨核细胞、单核细胞和淋巴细胞系统，最后成熟为外周血液中的有形成分。在造血组织中，HSC的数量大约占全骨髓细胞的0.01%。研究干细胞性质经典的脾结节测试方法是用绝对致死剂量射线照射小鼠以破坏其造血功能，然后由静脉输入一定数量正常同系小鼠的骨髓细胞，8～10 d后受体小鼠脾表面即生成肉眼可见的、由造血细胞生成的脾结节，称为脾集落形成单位（colony forming unit-spleen，CFU-S）。用辐射诱发染色体畸变或用性染色体作为细胞遗传标志证明，每一个脾结节都是由1个CFU-S在体内经过一段时间增殖与分化的结果。脾结节由红系、粒系和巨核系细胞混合组成。每个脾结节中大约含有10～20个CFU-S。
②造血祖细胞（hemopoietic progenitor cell）。造血干细胞在分化为形态上可辨认的幼稚血细胞之前，还经历了一个中间发育阶段。在这一阶段中的细胞已经丧失造血干细胞所特有的自我复制和多向分化的能力，它们只能沿着有限的几个方向甚至一个方向分化。这一阶段细胞在调控因子的影响下，可进行有限的细胞增殖活动，并在增殖过程中进一步发育成熟。这一阶段的细胞称为造血祖细胞。伴随细胞的分化，细胞表面标志也发生改变。根据分化方向的不同，造血祖细胞可分为几种类型，其中研究较多的有红系造血祖细胞、粒系造血祖细胞、巨核系造血祖细胞和淋巴系造血祖细胞等。
（3）造血微环境
造血微环境（hemopoietic inductive microenvironment，HIM）是指造血组织和器官内能够支持造血干细胞定居、增殖和分化的微小区域。细胞性基质和细胞外基质是造血微环境的结构基础。造血过程需要造血干细胞和造血微环境相互作用来完成，不同造血组织造血微环境性质不同，所支持造血细胞种类也不同。
①细胞性基质。细胞性基质是指造血组织中非造血实质细胞的细胞成分，主要包括网状细胞、成纤维细胞、巨噬细胞、内皮细胞及纤维细胞等。体外培养证实，造血组织内除造血干细胞外，还含有基质干细胞。
②细胞外基质。细胞外基质是由基质细胞合成和分泌的，由基质细胞分泌的多种胶原构成细胞外基质的骨架，主要包括胶原、糖蛋白和蛋白多糖类等。
③细胞因子。细胞因子是造血微环境的重要组成部分，目前已证明具有调控造血功能的细胞因子有很多，根据它们的生物学活性分为白细胞介素、集落刺激因子、趋化因子及转化生长因子等。
a.集落刺激因子（colony stimulating factor，CSF）。在体外培养条件下，凡是能够刺激某种细胞集落生长的因子就称为集落刺激因子。例如，刺激粒系造血祖细胞和红系造血祖细胞的刺激因子称为粒细胞集落刺激因子（G-CSF）和红细胞集落刺激因子或红细胞生成素（erythropoietin，EPO）。目前干细胞集落刺激因子正陆续被发现。
b.趋化因子（chemotactic factor，CF）。趋化因子是具有趋化特殊类型细胞，并参与免疫及变态反应的细胞因子超家族。其靶细胞是中性粒细胞、T淋巴细胞、成纤维细胞、肿瘤浸润淋巴细胞、B淋巴细胞、树突状细胞、造血干细胞及造血祖细胞等。
c.干细胞生长因子（stem cell growth factor，SCGF）。造血细胞的增殖和分化受造血细胞生长因子的调控。干细胞生长因子与其他生长因子协调刺激造血细胞的增殖。
d.基质细胞衍生因子（stromal cell derived factor，SDF）。基质细胞衍生因子对HSC的黏附和迁移，尤其是对HSC的归巢有重要作用；对造血细胞的增殖有刺激作用，对巨核细胞的增殖也有明显支撑作用。
e.血管内皮细胞刺激因子（vascular endothelial cell stimulating factor）。血管内皮细胞刺激因子能刺激内皮细胞增殖，促进血管形成。由于造血祖细胞和血管内皮细胞拥有共同的祖细胞，因此部分血管内皮细胞刺激因子对早期HSC具有调控作用。
5.4.1.2 电离辐射对造血系统的影响
造血系统是活跃的细胞更新系统，对电离辐射非常敏感，辐射效应与细胞的增殖能力、分化程度、代谢状态、细胞外微环境乃至不同的细胞周期有关。辐射显著抑制造血免疫功能，造成中性粒细胞和淋巴细胞数量减少、质量降低，使机体极易并发感染；血小板数量下降，导致出血，还有血管的变化等。
（1）造血组织的辐射损伤
不同组织器官的辐射敏感性不同，射线对它们的损伤可能有很大的差别。造血组织的骨髓、胸腺、脾脏和淋巴组织均属高度敏感器官。电离辐射作用于造血组织，使得它们的损伤表现、发生时间和演变过程各有不同。
①急性辐射损伤。
一次或短时间（数天）内由大剂量外照射引起的损伤，即为急性辐射损伤。当剂量在1～10 Gy时，机体出现以造血系统损伤为主的骨髓型急性放射病，血细胞生成受抑制，全细胞减少，关键性造血系统损伤。病程发展具有明显的阶段性，可分为初期、假愈期、极期和恢复期。根据受照剂量大小和伤情轻重，急性放射病可分为轻度、中度、重度和极重度。
a.骨髓的辐射损伤。
骨髓对射线高度敏感，射线作用后骨髓可发生明显的病变。骨髓辐射损伤的病理变化可经历早期破坏、清除、空虚及恢复诸阶段。
射线照射后0.5 min骨髓便可出现荧光微坏死灶，这表明造血细胞核蛋白已有明显损伤；有丝分裂细胞减少、消失，细胞退行性变化不断加重，变性细胞数量不断增多，主要变化为核固缩、核碎裂、核形不整、核分叶过多、核溶解及细胞溶解等。照后骨髓细胞的退行性变化一般最早出现在红系幼稚细胞，很快粒系和巨核系幼稚细胞也发生类似变化。同时可见血窦充盈，小血管扩张，少数蛋白性血栓形成和少量渗出、出血、水肿。早期破坏阶段大约持续数天，相对应于急性放射病临床的初期和假愈期。
造血细胞坏死、凋亡发生甚早，死亡细胞清除速度也很快。辐射数天后，骨髓腔内死亡崩解的造血细胞明显减少，骨髓病理变化进入严重空虚阶段。髓腔内造血细胞极度减少，脂肪细胞充填各处，还可见少许浆细胞和网状细胞。血窦结构模糊，窦壁崩毁，大片出血。此时，髓腔内神经末梢可萎缩、脱髓鞘等。此阶段相当于急性放射病的极期。
能渡过骨髓严重空虚阶段者即可进入再生恢复阶段，随着骨髓血管长入和静脉窦形成，造血灶开始出现，新生造血灶多位于骨小梁附件、骨内膜下和小血管周围。红系造血灶最早出现，粒系与巨核系造血灶随后出现，也可见混合造血灶。骨髓微循环结构重建不断完善，骨髓腔内造血灶日渐增多，各系统各阶段造血细胞比例、数量、形态及功能渐次恢复。整个过程可持续数月甚至超过1年。同时，造血灶可有残留的辐射损伤，如各系统造血细胞比例失常、出现巨核血小板、淋巴细胞恢复滞后等。本阶段相当于急性放射病恢复期及其之后时间。
b.胸腺的辐射损伤。
胸腺受大剂量射线照射后，胸腺重量降低，T淋巴细胞的病理变化以凋亡为主。胸腺皮质与髓质中胸腺细胞的辐射敏感性不同。皮质的胸腺细胞辐射敏感性高于髓质的胸腺细胞，其原因可能与其分化和成熟有关。大剂量照射后，胸腺细胞分裂受抑制，有固缩、崩解等变化，胸腺细胞减少，代之以脂肪细胞和纤维细胞，恢复较缓慢。
c.脾脏的辐射损伤。
致死剂量照射后1～2 h即可观察到脾脏体积明显缩小和重量显著减轻。小鼠脾脏淋巴细胞占脾脏中细胞的60%～70%，其他30%～40%为巨噬细胞、浆细胞和各系分化不同的造血细胞，因这些细胞辐射敏感性不如淋巴细胞高，故同样剂量照射时脾脏重量下降幅度不如胸腺明显。5.0 Gy照射后脾重可降至40%，脾内T淋巴细胞和B淋巴细胞数均迅速减少。
形态学观察显示，照后脾脏体积缩小，脾被膜出现皱褶，质地变软。脾切面上脾小体缩小或消失。镜下可见白髓中各类淋巴细胞出现核固缩、核碎裂、核肿胀、空泡性和细胞坏死，淋巴小结中有大量核碎片及被巨噬细胞吞噬现象。网状细胞、成纤维细胞和浆细胞增多。脾窦扩张、充血、渗出和出血等。电镜下可见淋巴细胞核染色质凝聚、核膜增厚、核内空泡、线粒体肿胀、线粒体嵴被破坏、空泡形成等。脾内血液循环障碍随处可见。辐射损伤进入恢复期，淋巴细胞开始在原脾小体位置上集中，有丝分裂旺盛，生发中心逐渐形成，血液循环障碍减轻或消失。脾索结构逐渐恢复。红髓再生可在照射后两周内开始，同时可见红系、粒系、巨核系和混合型造血灶。与其他淋巴器官相比，脾脏在再生修复期间的特点是常以红髓出现髓外造血。
d.其他淋巴器官的辐射损伤。
致死剂量照射后淋巴结体积缩小，重量减轻，呈灰褐色，切面有明显出血。镜下可见淋巴细胞核固缩、碎裂和细胞崩解，此种改变以淋巴滤泡生发中心为最重。皮质、髓质的淋巴窦和髓索中有大量红细胞及吞噬淋巴细胞碎片和红细胞的巨噬细胞，可见其中含较多的铁血黄素。
②慢性辐射损伤。
小剂量慢性照射即长期低剂量职业照射，多指经常受低剂量率的慢性照射。由于接触低剂量率的长期照射，机体对损伤的修复能力得以充分地表达，慢性辐射变化中常含有破坏与再生的复杂现象。随着受照剂量的增加，累积剂量达到一定程度，才表现出以损伤为主的慢性损伤。慢性放射病时，造血器官在初期不出现明显变化，只有在Ⅱ度以上慢性放射病的中期，才见明显的形态变化。
a.骨髓的变化。
轻度辐射损伤时，骨髓细胞增生程度基本正常，未见明显损伤。中度损伤时，骨髓增生受抑制，粒细胞受抑制更明显。重度损伤时，骨髓造血功能障碍，造血细胞明显减少，淋巴细胞、浆细胞和网状细胞相对较多。严重时可见骨髓变干燥、苍白，能见到脂肪细胞和间质水肿，还可见到造血细胞团。长期可发展为骨髓的纤维性硬化。
b.淋巴结和脾脏的变化。(https://www.daowen.com)
淋巴结和脾脏对射线敏感，但在小剂量慢性照射时，病变发展缓慢。淋巴结中淋巴细胞的生成逐渐降低，淋巴结萎缩，可见吞噬红细胞和含铁血黄素沉积。终前期甚至可见脾萎缩和纤维化。
（2）造血细胞的辐射损伤
更新比较活跃的造血细胞具有较高的辐射敏感性。当然，不同类型、不同分化程度的细胞敏感性是不同的。从形态学观察来看，细胞的辐射敏感性与其细胞分裂能力成正比而与其分化程度成反比。也就是说，幼稚细胞较成熟细胞敏感，进入细胞周期的细胞较静止期（G0期）细胞敏感。综合来看，各系统造血细胞辐射敏感性顺序为：淋巴细胞＞幼红细胞＞单核细胞＞幼粒细胞。
①造血干细胞的辐射损伤。
HSC是细胞更新系统最原始的细胞，它们是维系机体正常造血功能的重要保障，也是造血辐射损伤得以重建的关键细胞。目前尚无较好的技术识别造血干细胞的形态，难以直接观察辐射损伤后数量及结构的变化。目前只能用脾结节测试方法进行研究。由于脾结节来自单一造血细胞，因此，CFU-S的数量代表了造血干细胞的多少。
急性大剂量照射后，HSC遭到严重破坏，而HSC一旦开始再生，其增长速度是较快的。经亚致死剂量或较小剂量（1.5～2.0 Gy）照射时，虽然造血组织改变较小，但CFU-S在数量上的恢复比较缓慢，可持续较长时间；低剂量率连续照射后，HSC变化取决于剂量率的大小。在剂量-存活曲线中，CFU-S存活率随照射剂量增加呈指数下降；局部照射可大大增强HSC的迁徙能力，结果可促进造血细胞再生。恢复中的CFUS增殖与分化机能是相互影响的，即造血组织中存在着根据干细胞数量来调控干细胞增殖与分化的机制。电离辐射所致HSC残留损伤（residual injury），很可能导致辐射远后效应（如粒细胞性白血病等）的发生。
目前，对CFU-S的放射敏感性的认识已渐趋一致：①CFU-S的剂量-存活曲线大多为“S”形，或在半对数坐标图中有“肩区”存在；②CFU-S的D 0值介于0.6～1.3 Gy之间，一般为0.9 Gy左右，脾与骨髓的CFU-S具有相近的D 0值；③骨髓CFU-S的n值介于1～2.5之间，脾脏则接近1；④CFU-S的D 0，n值一般随射线能量的增加而减少（表5.7）。
表5.7 不同来源CFU-S的放射敏感性
②造血祖细胞的辐射损伤。
造血祖细胞是HSC在分化成形态可辨认的幼稚血细胞之前处于中间发育阶段的细胞。它基本丧失了HSC的自我更新能力，但在多种因子调控下，有分裂和向几个方向分化的能力。
造血祖细胞辐射效应的检测都是采取体外祖细胞培养后对集落生成数进行计算的方法。体外法是先取出骨髓细胞在体外受照，然后培养，按时进行集落计数，分析结果。
a.粒系造血祖细胞的辐射损伤。
小鼠、犬和人CFU-GM的剂量存活曲线如图5.11所示，按图中曲线斜率可知，粒系造血祖细胞的辐射敏感性大小：小鼠骨髓＞人骨髓＞犬骨髓＞犬血。
粒系造血祖细胞在射线作用后有明显的即刻效应和照后效应。照后1～2 d数量明显减少，变化程度与照射剂量呈正相关。随后粒系造血祖细胞以指数式速度开始回升，回升速度与剂量有关，似有剂量大、回升早的趋势。这可能与剂量大辐射后效应持续较短及细胞倍增时间的变化有关。
b.红系造血祖细胞的辐射损伤。
红系暴增式集落形成单位（BFU-E）有类似CFU-S和CFU-GM的辐射后效应，5 Gyγ射线全身照射1～2 d后，小鼠股骨中BFU-E可降至正常值的0.8%以下，而后以指数式恢复，照后15 d BFU-E缓慢上升，照后25 d BFU-E仍略低于照射前水平。CFU-E在5 Gyγ射线照射后下降幅度虽大于前者，但在即刻效应后立即进入指数增长，照后10 d已达正常水平，并维持到所观察的照射后25 d。
c.血细胞的辐射损伤。
血细胞是更新系统的终末细胞，在执行自身机能的同时不断衰亡和丢失，机体为保证功能池细胞质量与数量的恒定，调控幼稚细胞旺盛增殖和分化。血液系统对辐射非常敏感，其幼稚细胞的辐射损伤必然也反映到外周血象的变化上，一定剂量射线的照射可引起不同程度的外周血象的变化，其中最明显而又最重要的是中性粒细胞、淋巴细胞及血小板的数量与质量变化。因为它们的变化程度与照射剂量和放射病临床经过关系密切，也是导致放射病诱发感染和出血综合征的原因。
（a）白细胞。
电离辐射对成熟的粒细胞直接杀伤效应并不大，但是由于辐射杀伤了具有增殖分裂功能的造血干细胞、粒系造血祖细胞，而使这两类细胞数量急剧减少，增殖功能降低甚至丧失，从而使外周血中性粒细胞来源匮乏。由于粒细胞的寿命短暂，粒细胞急剧减少。因此，临床上主要依靠粒细胞的变化进行放射损伤的诊断并判断预后。
中性粒细胞首先出现核左移，核左移是成熟贮存池的杆状核细胞在放射病初期加速释放，导致外周血中它的比例增高所致。其后核发生右移，是幼稚粒细胞较成熟粒细胞对辐射更敏感所致。形态学上变化可见巨型中性粒细胞，胞浆中可见黑色颗粒，胞浆及核内均可出现空泡，还可见核固缩、核碎裂等。
嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞可出现核溶解、细胞溶解等。
单核细胞的相对值在照射后很快降至1%～3%，极期时甚至在血中消失。在中性粒细胞数开始恢复前，单核细胞数先开始恢复。
图5.11 小鼠、犬和人的CFU-CM剂量存活曲线
淋巴细胞对射线最敏感，在外周血中也会被射线直接杀伤，可能的原因是：淋巴细胞核大，胞浆少，线粒体少，非终末细胞。射线照射会导致大量淋巴细胞在脏器内贮留，进一步加重急性放射病；而外周血中淋巴细胞数迅速下降，并持续减少，可以将淋巴细胞数作为早期诊断最灵敏的指标之一。形态学上，照射后可见淋巴细胞出现核固缩、核碎裂、核溶解、细胞溶解、双叶或双核等。
（b）红细胞。
照射后，红细胞数的减少一直很微弱。尽管其祖细胞放射敏感性较高，骨髓内幼红细胞过渡时间较幼粒细胞短，照后早期便有放射损伤和因毛细血管通透性增高而有漏出性出血，可丢失相当数量的红细胞；但其存活时间为120 d，比其他血细胞长，并且红细胞并不出现明显的数量、形态、血红蛋白量和血球容积等变化。此时，机体一般在照射后40 d左右才出现贫血。概括起来贫血发生的原因是：干细胞及增殖池细胞来源一时断绝，血管受破坏出血，红细胞损伤及衰老。三者中以前两者的作用较为重要。
放射病的早期，由于晚幼红细胞继续成熟，机体可能出现网织红细胞和红细胞一时增多（照射后早期严重呕吐、腹泻者，因脱水、血液浓缩，红细胞也可增多）。其后网织红细胞由于受强烈抑制逐渐减少或消失，至恢复期才开始回升。
（c）血小板。
放射病时，由于血小板严重减少，血管壁的完整性和凝血过程均受损害，机体可发生出血综合征，常常造成致命的后果。因此，血小板的变化也非常重要。
中度放射病时，因骨髓巨核细胞敏感性较淋巴细胞、幼红细胞和幼粒细胞低，故血小板数的下降虽与巨核细胞相似，但较后者的下降时间推迟约24 h。血小板在头两周内下降很慢。这可能是由于血小板的寿命为9～10 d，此为即将成熟的巨核细胞在初期仍继续产生血小板所致。但在以后骨髓巨核细胞大量减少，无来源补充时（20 d左右），血小板可下降至正常值的10%左右。至照后35～40 d，巨核细胞开始在骨髓内再生1～3 d后，血小板也开始回升。但血中血小板成分达到正常值的时间，约在照射后49～56 d。大剂量的照射可使血小板数很快减少，1周后在血中消失并持续到死亡。血小板辐射损伤的形态学变化为：初期可见变性型血小板（固缩型、无结构型）增多，恢复期再生型血小板（大型、不整型、有微颗粒）可出现；此外，可见伪足消失，致密体（5-HT细胞器）减少，β颗粒膨胀，α颗粒空泡化、溶解。
（3）造血微环境的辐射损伤
造血微环境（hemopoietic inductive microenvironment，HIM）在血细胞生成过程中具有重要作用。关于辐射对造血细胞损伤的研究也重视造血细胞的基质、微血管及神经末梢的变化，从而丰富了辐射血液学的内容，加深了对其损伤机制的认识，对辐射损伤的防治措施提供有价值的参考。
①微血管系统的辐射损伤。
辐射对血管系统，尤其是微血管的损伤是急性放射病出血综合征发生的重要原因之一。由于造血组织微血管的特点及其对增殖旺盛的造血细胞调控的重要作用，因此，辐射所致造血组织的微血管损伤对实质细胞机能的影响非常大。照射后微血管可出现形态、结构、功能和代谢等多方面的损伤。形态上可见毛细血管和细静脉舒张，充血、淤血，血管周围有细胞浸润，微血管通透性增高；镜下可见血管边缘模糊，有液体渗出，水肿，出血。血管内皮细胞肿胀，退行性变，凋亡及坏死，血栓形成，血管壁断裂，血管壁增厚，管腔狭窄甚至闭塞。有时可见静脉的节段性扩张、收缩或迂曲。功能上，照射后可见微循环内血流速度减缓乃至停滞，以致血管黏附的白细胞增多，红细胞聚集，血小板聚集成微小白色血栓。此外，还能观察到透明质酸减少，基质黏多糖解聚，组胺类物质释放增多，蛋白酶活性增高。
②造血基质细胞的辐射损伤。
骨髓造血基质细胞在正常情况下更新极慢，受照射后形态学变化及细胞死亡率均明显低于造血实质细胞，但若以造血基质细胞的增殖能力及其支持细胞生成的能力来衡量，则它们也具有很高的辐射敏感性。体外培养基质祖细胞集落可成功获得基质细胞集落，这种方法称为纤维样细胞集落形成单位（fibroblastoid colony forming unit，CFUF），其集落数与植入的细胞呈良好的线性关系。这类集落中的细胞移植到肾被膜下，由于其来源于骨髓或脾脏有所不同，经30～45 d后可发生骨小梁、静脉窦等骨髓所特有的网状基质中间散在粒系造血灶；或形成类似脾脏的淋巴滤泡的结构，其中嵌有淋巴细胞。这说明CFU-F是具有能转移造血组织特有造血微环境的造血基质干/祖细胞。
骨髓造血基质细胞在通常情况下更新较慢，辐射后形态变化和细胞死亡率均明显低于造血实质细胞。CFU-F的辐射敏感性较造血干/祖细胞低。有报道指出LD50/30的γ射线（9 Gy左右）或X射线（6.5 Gy）可使CFU-S、CFU-GM和红细胞生成素反应细胞数量（erythropoietin-responsive cell，ERC）分别降低4个数量级、3个数量级和4个数量级，而CFU-F只降低2个数量级。CFU-F的剂量-存活曲线与CFU-S、CFUGM等相似，但其肩区较宽，斜率较小，提示其辐射敏感性低于造血干细胞和粒系造血祖细胞（图5.12）。
③造血细胞因子的辐射损伤。
具有调控造血细胞生成作用的细胞因子甚多，其中已鉴定的造血刺激因子有GCSF、M-CSF、GM-CSF、EPO、SCF、FL、TPO、IL-1，IL-2及参与淋巴细胞造血的ILs。另外，还有TGF、MIP和某些趋化因子等造血抑制因子。其中，G-CSF、GMCSF、TPO等具有提高机体对射线和化疗药物的耐受性的作用，能促使损伤后的造血免疫系统功能重建，减少死亡危险。
图5.12 小鼠骨髓造血干细胞/祖细胞及基质细胞剂量-存活曲线