放射线的生物效应

一、放射线的生物效应

（一）直接作用

射线直接作用在靶分子上，引起电离，产生有机自由基(RH^_)，使细胞核中的DNA单链或双链断裂，这是高LET射线的主要损伤方式。

（二）间接作用

机体组织内含大量水分，射线使水分子电离或激发产生活性很强的氢氧自由基(OH^_)并弥散到关键的靶(DNA)上造成损伤。低LET射线以间接作用为主。

（三）射线的生物效应

放射生物学主要是研究电离辐射对生物体的作用。首先应先了解辐射生物效应的时间标尺，即不同水平生物效应的发生时间、顺序和过程。首先是物理吸收过程(在10^-5s左右结束)，然后是化学过程(时间稍长)。由于DNA残基的存在时间为10^-5～10^-3s，因此在生物学方面，细胞死亡需数天到数月，辐射致癌作用需数年，而可遗传的损伤需数代才能观察到。

电离辐射对于任何生物体的照射都将启动一系列的变化过程(这个变化过程时间差异非常大)，大致可分为物理、化学和生物变化三个阶段。(https://www.daowen.com)

1.物理阶段

主要是指带电粒子和构成组织细胞的原子之间的相互作用。一个高速电子穿过DNA分子大约只需10^-18 s，而穿过一个哺乳动物细胞则只用10^-14 s左右。因此它主要与轨道电子相互作用，将原子中的一些电子逐出(电离)，并使原子或分子内的其他电子进入更高的能量水平(激发)。如果能量足够，这些次级电子可以激发或电离与其邻近的其他电子，从而导致级联电离事件。

2.化学阶段

指受损伤的原子和分子与其他细胞成分发生快速化学反应的时期。电离和激发导致化学键的断裂和自由基的形成。这些自由基是高度活跃的，参与一系列的反应，最终导致电荷回归平衡。自由基反应在射线照射后约1 ms内全部完成。化学阶段的重要特点是清除反应之间的竞争，如灭活自由基的巯基化合物，以及导致生物学上重要分子稳定化学变化的固定反应。

3.生物阶段

包括所有的继发过程。开始是与残存化学损伤作用的酶反应，大量的损伤，如DNA的损伤都会被成功地修复，极小部分不能修复的损伤最终会导致细胞死亡。细胞死亡需要一定时间，实际上小剂量照射以后细胞在死亡之前可以进行几次有丝分裂。

正是由于干细胞的杀灭，以及随之而来的干细胞的丢失，使正常组织在受照射后的头几周或头几个月就会出现损伤的表现，如皮肤黏膜、口腔黏膜或造血系统的损伤。在正常组织和肿瘤内部都存在细胞杀灭的继发效应，即代偿性的细胞增殖，在随后的一些时间，受照射的正常组织会出现晚期反应，包括受到照射的皮肤毛细血管扩张，各类软组织或脏器的纤维化，中枢神经(脑或脊髓)受照射部位损伤和血管损伤。更晚期的放射损伤表现为出现继发肿瘤(辐射致癌)。