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1、ICRP新建议书中放射生物学的新发展周 平 坤军事医学科学院放射与辐射医学研究所3. Biological Aspects of Radiological Protection 3.1 The induction of deterministic effects (harmful tissue reactions) 3.2 The induction of stochastic effects 3.3 The induction of diseases other than cancer 3.4 Radiation effects in the embryo and fetus 3.5 Jud
2、gements and uncertainties新建议书中放射生物学部分新建议书中放射生物学部分Annex AA.1. IntroductionA.2. Interactions of radiation with cells and tissuesA.3. Risks of tissue reactions (deterministic effects)A.4. Risks of radiation-induced cancerA.5. Non-cancer diseases after radiation exposureA.6. Risks of heritable diseasesA
3、.7. Summary of principal conclusions and proposals框架上与框架上与19901990建议书的大体比较建议书的大体比较- -主报告主报告2007 (Pub103)1990 （Pub60）3.Biological Aspects of Radiological ProtectionBiological Aspects of Radiological Protection3.1The induction of deterministic effects (harmful tissue reactions)3.1 Introduction3.2The i
4、nduction of stochastic effects3.2 The biological effects of ionising radiation 3.3The induction of diseases other than cancer3.3 The concept of detriment3.4Radiation effects in the embryo and fetus3.4 Quantitative estimates of the consequences of radiation exposure3.5Judgements and uncertainties3.5
5、Tissue weighting factors框架上与框架上与19901990建议书的比较建议书的比较- -附录附录A/BA/B2007 (Pub103)1990 （Pub60） A.1IntroductionB.1 Introduction A.2Interactions of radiation with cells and tissuesB.2 Interaction between radiation and MatterA.3Risks of tissue reactions (deterministic effects)B.3 Deterministic effect A.4Ri
6、sks of radiation-induced cancerB.4 Stochastic effect: Carcinogenesis A.5Non-cancer diseases after radiation exposureB.5 Estimated of Probability for carcinogenic effects A.6Risks of heritable diseasesB.6 Probability of induced lung cancer from exposure to radon progeny A.7Summary of principal conclu
7、sions and proposalsB.7 Examination of the evidence of induced cancer in humans after low doses 8B.8 Stochastic effects: Hereditary 9B.9 Effects on the embryo and fetus10B.10 Effects on the Skin11B.11 Summary of estimates of probabilities of effects1990建议书以来放射生物学效应、概念 的主要发展ICRP1990建议书（60号出版物，1991b）发表
8、以来，累积了很多流行病学和生物 学效应理论知识， ICRP第1分委员会继续保持对有关辐射照射产生健康效应定量化和这些效应生物学机理科学进展的广泛关 注。有些生物学进展强力支持了60号出版物中所做出的某些判断，还有一些致使对 危险估计方法的修订。（一）辐射与细胞和组织 的相互作用1. 辐射作用于细胞的生物物理学观点 辐射径迹在DNA分子上能量沉积的精细结构的知识 在不断积累，结合放射生物学信息，已很大程度上影响 了对有关DNA上关键性损伤的本质的思考；有很大比例的DNA损伤是以复杂集簇化学改变的形 式出现，这些集簇损伤是主径迹、次级电子、次级活性 自由基等多种因素诱发损伤的集合作用导致的；集簇损
9、伤是指在紧凑的空间范围内密集产生包括 DNA分子的单链断裂、双链断裂、碱基损伤等多种类型 损伤。复杂集簇损伤的发生率和复杂程度与辐射传能线密 度有关，低LET和高LET辐射诱发复杂性集簇损伤分别 约占总DNA损伤的60%和90%； 简单和复杂DNA损伤修复特征的差别，是判断小剂量辐射健康效应的重要因素；染色体结构水平上研究了辐射诱发损伤，进行了基 因和染色体突变的生物物理模建工作；很有价值的技术创新，包括单粒子照射装置（微束 照射）、在细胞DNA损伤反应过程中DNA-蛋白相互作用的可视化影像技术方法等。 Naoya Uematsu,et al. The Journal of Cell Biol
10、ogy. 2007, 177: 219229A,B: laser microinjection; C: uranium-charged particles免疫荧光原位杂交、激光共聚焦显 微镜检测辐射细胞中HA2X焦点的 技术 2. DNA损伤反应与修复 对细胞照射后一系列反应过程的后果和发生 机制认识的进展，预示对放射生物学的了解已发 生了最深刻的变化； 关键DNA损伤反应基因、蛋白（复合体）如 ATM、NBS、DNA-PKcs等的分离鉴定和特征研 究，使我们更加清楚地认识了执行DNA损伤的 识别和信号反应过程中的一些非常重要的生化途 径的组成和功能 ； DNA损伤反应和修复过程的活跃程度是细
11、胞 的剂量/剂量率效应、辐射质量效应的主要决定 因素； 照射后细胞凋亡以及延迟效应，可在细胞经 历多个增殖周期后发生，在分子和生化水平上已 对此有了许多更好的阐述 ； 细胞周期检查点机制与复杂的DNA损伤信号 反应网络发生紧密的生化关联，在生化平衡基础 上，以可能提供最大的修复机会，或作为细胞决 定生死命运的决策点； 从防护效应上说，通过凋亡剔除放射损伤细 胞可以被视为是另一种修复方式，即凋亡能减少 携带有突变的存活细胞的频率； 新的敏感技术的涌现，实现了在单细胞水平 上研究DNA双链断裂产生、或细致探究照射后 细胞信号转导过程机制，这些为获得小剂量水平 下DNA损伤反应知识提供了很大的技术保
12、证； 辐射细胞DNA损伤反应DNA损伤感应识别细胞存活细胞恶性转化细胞死亡激活存活反应网络细胞反应突变、染色体畸变正确修复错误修复、无修复激活凋亡通路DNA修复细胞周期阻滞不可修复损伤细胞后果ROSROSROS环境3. 适应性反应低剂量适应性反应表现 分子 细胞 动物系 统 个体人染色体损伤 DNA损伤修 复基因突变细胞凋亡基因诱导反 应 细胞转化适应性反应无论是体内还是体外，不是细胞的一个 普遍特征。 即使是研究最多的细胞实验系统，如人类淋巴细胞 的细胞遗传学的响应：1）无证据显示几十个mGy剂量能 诱发适应性反应；2）适应性反应的表现有相当的个体差 异性。 尽管有研究支持其与普通的胁迫反应
13、机制、化学自 由基清除、更有效的DNA修复有关系，但适应性反应机 制的知识仍然是片面的。 尽管有一些阳性结果，关于肿瘤诱发（和免疫学反 应）的动物水平研究，并不总是提供一致的证据来表明 减轻负面健康效应的适应性反应 。适应性反应的发生机制和意义，仍然有不确定性。 ICRP的评议4. 放射的表观遗传反应 现象与本质：1) 照射后细胞学反应的部分基因组改变 和/或细胞学效应，并没有明显地依存于直接诱 导的DNA损伤；2) 这些细胞学反应过程称为表观遗传， 与已充分证明的电离辐射径迹的直接DNA靶的放射生物学概念截然不同。 类别：1) 辐射诱发的基因组不稳定性；2) 照射后细胞之间的旁效应信号。 5
14、. 辐射诱发基因组不稳定性基因组不稳定性是用来描述细胞照射后许多 代后仍然持续存在的基因组损伤和其细胞学后果 的现象； 其表现：染色体畸变、基因突变、细胞凋亡/ 死亡，以及其它表现形式； 很少有克隆细胞群和正常二倍体细胞的研究 报道。提示，诱发的基因组不稳定性有可能选择 性发生在非正常的或有遗传改变的细胞； 各种不同形式的基因组不稳定性的生物学基 础尚不清楚。 损伤效应 保护效应照射细胞周围的未受照细胞也产生类似的辐射效应，如基 因突变、细胞凋亡等，导致总体辐射效应高于常规理论预期的 辐射损伤效应，这就是旁效应。 6. 旁效应（bystander effect）信 号 ICRP的评议 旁效应概
15、念：指在未被辐射径迹直接穿过的 细胞中表现出的细胞死亡/凋亡、基因/染色体突 变、基因组不稳定性和/或蛋白丰度谱改变;旁效应信号表达的证据是，细胞效应频率超 过径迹贯穿数目产生效应的预计值； 旁细胞能通过细胞间通讯，对来自相邻的受 照射细胞的信号发生反应； 这种细胞间通讯，是由穿过相邻细胞膜间缝 隙连接的分子介导的，或信号分子通过细胞培养 液扩散传播；效应的生物学机制是多方面的，还需要更精 确的探究。已考虑的有：氧化应激诱导、DNA损伤反应通路机制调 节、照射细胞释放出某些染色体损伤因子(致畸 变的)，以及受照细胞内钙动员和活性氧物质增加等；关于旁效应信号对细胞效应的相对旁贡献或 剂量依赖程度
16、的数据很少，且有争论。尽管有一些染色体损伤因子这样的阳性结果 报道，在体旁效应研究还很不成熟。 （二）组织反应与确定性效应电离辐射作用于机体组织、器官的能量沉积是随 机的过程，即使是在相当低的剂量水平，如果能量沉 积在某个细胞的关键靶区，也会导致细胞发生变化或 死亡。在绝大多数情况下，一个细胞 或少量细胞的死亡，对组织的结构 和功能来说，是没有影响的。当照 射剂量达到一定水平后，将诱发足 够量的细胞死亡事件，其结果是导 致可检测到的组织反应，甚至组织 器官的结构和功能改变。 概念的发展概念的发展ICRP第26号出版物（1977）和41号出版物（ 1984）提出了随机效应(stochastic)和非随机效应(Non- stochastic)的概念，后者在60号出版物(1990)中被确定性效 应替代。 随机效应(Stochastic effects): 源于单个细胞损伤的辐 射效应
