15.3环境电离辐射2(课件)《环境毒理学》同步教学（高等教育出版社）

15.3环境电离辐射2 汇报人姓名 一、电离辐射的原发作用和继发作用　　 原发作用指辐射能被吸收后到细胞结构发生损伤和破坏（或机体出现明显症状之前）所经历的一系列变化，辐射的直接和间接作用无疑属于原发作用的范畴。辐射能被吸收以后如何引起生物分子的电离和激发、如何导致细胞微细结构的损伤和破坏、如何引起细胞凋亡或死亡等都是原发作用机制要回答的问题。 由辐射原发作用引起的对机体组织、器官、系统的损伤，以及遗传效应、致癌效应等属于继发作用。 另外，辐射除了引起其所照射部位细胞成分的损害以外，还通过远隔效应产生作用。在射线局部作用时这种远隔效应可以较容易地检测出来，例如，照射腹部可引起中枢神经系统生物电的显著改变、内分泌腺激素分泌活动的改变等。远隔效应影响着受照射部位已经发生的放射损伤的发展和转归，属于辐射作用的继发过程。 二、α粒子辐射的“旁观者效应” “旁观者效应”是指发生在遭受直接辐射细胞周围的、没有直接受到辐射的细胞也受到损害的现象。 α粒子辐射的“旁观者效应”已被反复验证。把辐照细胞中的损伤传播给未经辐照的“邻居”细胞可能至少有两种机制参与，一是通过细胞间隙连接传递，二是辐照细胞向培养基中分泌一些中介因子。α粒子“旁观者效应”发生作用与辐射剂量并无直线相关关系，相反最大效应在辐射很低剂量时出现。 三、电离辐射引起生物效应的分子机制 1.电离辐射对DNA和染色体的损伤 （1）对DNA和染色体结构与功 能的影响: 无论是辐射的直接作用还是间接作用都能使DNA结构发生改变 。 常见的DNA辐射损伤 碱基脱落 碱基置换 DNA链间交联 单链断裂 双链断裂 嘧啶二聚体形成 脱氧核糖破坏 DNA与蛋白质 交联 由DNA结构损伤带来了DNA复制、转录、翻译的异常，干扰了基因表达。同时，在DNA合成受到电离辐射抑制的同时，它的分解代谢增强，突出地表现为脱氧核糖核酸酶活性升高。 染色体对辐射具有较高的敏感性(当然与染色体大小、数目和复制程度有关)，即使剂量低至数十毫戈瑞也能观察到染色体畸变数目的增加，而且随着照射剂量的增加畸变率也相应增高，由此可根据照射后所产生的畸变频率估计个体所受的辐射剂量。染色体断裂、重排在引起癌基因和其他基因易位和调控方面可能起着重要的作用。 （2）辐射诱发基因突变和染色体畸变: 在细胞中，当电离辐射造成DNA损伤的同时，经常在一定范围内伴随着DNA的修复，修复中难免有不完善或错误发生，从而造成基因扩增或突变、染色体畸变、细胞癌变等。 点突变 染色体突变 基因组突变 根据电离辐射诱发突变的性质和突变 波及的范围，可将突变分为三种类型 点突变是基因序列上单个碱基或少数几个碱基的突变。染色体突变则涉及到染色体上较大区域的改变，主要形式有重复、缺失、倒位和易位等。一个物种的单倍体的染色体数目称为该物种的基因组(genome)，基因组突变是以基因组为单位的变化，影响到染色体的数量，如产生非整倍体细胞或多倍体细胞等。 2.电离辐射对生物膜的损伤 由于膜性系统在生物体内的重要性及膜对电离辐射的高度敏感性，它被认为是继DNA之后的又一个辐射靶。 电离辐射对膜的作用既有直接作用也有间接作用，不仅影响膜的组分，如引起脂质过氧化、酶失活、糖环裂开等，而且影响膜的流动性、表面电荷、转运功能、通透性、膜结合酶(如腺苷酸环化酶、ATP酶、乙酶胆碱酯酶)活性及跨膜信号传递等。 3.电离辐射对细胞信号转导和细胞　　　 凋亡的影响 由电离辐射诱发的自由基或活性氧、断裂的DNA链等是细胞信号转导中的信使分子，对核蛋白因子κB (NF-κB)、转录因子AP-1、P53蛋白、聚ADP核糖聚合酶(PARP)等具有诱导和激活作用，从而参与 PKC (蛋白激酶C) 途径、原癌基因ras信号转导途径、JNK (c-jun NH2末端激酶) 途径以及鞘磷脂信号途径等，在细胞修复、细胞周期调控、增殖分化和死亡等方面发挥作用。 xueyue (x) - 加下划线处统改为斜体 电离辐射还诱导一类被称为即早基因（immediate early gene）的表达，包括Egr-1、c-jun、c-fos、NF-κB等，它们编码的产物大多为转录调节因子，在细胞的辐射反应过程中起重要的调节作用。 除鞘磷脂信号途径参与电离辐射引发的细胞凋亡外，由电离辐射导致的细胞内游离Ca2+浓度升高、线粒体受损、细胞周期改变等也可引发细胞凋亡的发生，而且LET值高的辐射诱发细胞凋亡要比L