第三章 电离辐射对染色体 的作用

1. 第三章电离辐射对染色体的作用

2. 第五节生物剂量测定

3. 一、生物剂量计 1、生物剂量测定（biological dosimetry） • 用生物方法对受照个体的吸收剂量进行测定 2、生物剂量计 • 将用来估算受照剂量的生物学体系与照射剂量间呈良好量效关系的生物体系称为生物剂量计

4. 二、生物剂量测定 • 全身剂量当量或全身等效剂量（equivalent whole body dose) 在事故照射情况下，采取受照人员的血液，按建立剂量－效应曲线的同样标准进行细胞培养、标本制备和畸变分析，检出受照人员血样的染色体畸变率。然后选择相近的剂量－效应曲线，估算相应的吸收剂量值

5. 要求 • 1、给出平均值，同时给出95%可信限剂量范围 95％可信限范围＝畸变数/细胞数±SP（观察细胞畸变率的标准误）×1.96 • 2、分析细胞数要符合统计学要求 • 3、分析畸变的类型 双着＋环 48小时内，小于6～8周 • 4、染色体畸变估算剂量范围 0.1～5Gy • 5、分布比较均匀的全身照射

6. 分析细胞数对剂量估算值95％可信限范围的影响分析细胞数对剂量估算值95％可信限范围的影响 分析细胞数 估算剂量，Gy 200 500 1000 上限 下限 － － 0.61 0.03 0.87 0.19 1.35 0.69 0.34 0.05 0.50 0.10 0.71 0.30 1.21 0.81 0.25 0.05 0.40 0.12 0.64 0.36 1.13 0.85 0.1 上限 下限 0.25 上限 下限 0.5 上限 下限 1.00

7. 三、常见的其他生物剂量测定方法 • 1、早熟凝集染色体（PCC)分析 • （1）PCC（premature chromosome condensation）：分裂中期的细胞和间期细胞进行融合，间期细胞核被诱导提前进入有丝分裂期，间期核由分散状态浓缩成染色体样结构（早熟凝聚染色体，PCC），光镜下可见诱导细胞的中期染色体和纤细的单股PCC

8. Premature Chromosome Condensation (PCC)

9. 优点： • 1、可直接观察间期细胞损伤染色体，不需要刺激和细胞培养，减少了由于间期细胞死亡及染色体修复等带来的误差。 • 2、时间短，2～3小时 • 3、样本量少，0.5ml；分析细胞数量少，100个 • 缺点： • 干扰细胞融合的因素较多，主要是技术问题

10. 2、CB法微核分析 • 微核（micronuclear）：在诱变剂作用下，断裂残留的无着丝粒断片（染色体片）或在分裂后期落后的整条染色体，在分裂末期都不可能纳入主核。在进入下一次细胞周期的间期时，它们在细胞内浓缩为小的核，一般小于主核的1/3，着色与主核相同或略浅。

11. 胞浆分裂阻滞微核法（cytokinesis-block method,CB法）： • 在培养基中加入松胞素－B（不干扰细胞核分裂的同时阻滞胞浆的分裂）；分裂一次的所有淋巴细胞的胞浆中将出现两个细胞核，这种双核细胞 称为CB细胞 • 计数CB细胞中的微核率。

12. 特点： • 微核仅出现在诱发后经过一次分裂的间期细胞中 • 微核于照后立即升高，衰减速度比双着快 • CB法灵敏、准确，与剂量成正比，剂量范围:0.25～5.0Gy • 适用范围：急性均匀或比较均匀的全身照射 • 正常值1～2％；与年龄呈正相关，性别无关

15. 3、稳定性染色体畸变（易位）分析 • （1）荧光原位杂交（fluorescence in site hybridization,FISH)技术 • 原理：荧光＋生物素＋已知碱基序列的核酸探针 • 依据：照射剂量与易位。双着有良好的量－效关系 • 位置：1）双着丝粒：泛着丝粒探针着丝粒区着色 2）易位：（1）采用染色体区域的重复序列；（2）一条或数条全染色体

17. 4、HPRT（次黄嘌呤尿嘌呤磷酸核糖基转移酶）基因位点突变分析4、HPRT（次黄嘌呤尿嘌呤磷酸核糖基转移酶）基因位点突变分析 • 位于X染色体（Xq27） • HPRT是细胞体内嘌呤核甘酸生物合成的一条补救途径 • 体细胞HPRT基因对电离辐射和化学诱变剂都非常敏感 • 体细胞突变研究中最常用的基因 • 适用于急性和慢性小剂量照射 • 缺点：自发率较高，与年龄有关

18. 次黄嘌呤 尿嘌呤 HPRT酶 磷酸核糖焦磷酸 核苷－5－单磷酸

19. 6—TG即6－巯基鸟嘌呤

20. 第六节低水平辐射诱导的细胞遗传学适应性反应第六节低水平辐射诱导的细胞遗传学适应性反应

21. 辐射兴奋效应（radiation hormesis): • Luckey(1980)著书：“所有核辐射都有害码？” • 低剂量电离辐射对生物生长发育、营养物质的利用、抗感染以及抗肿瘤等方面具有有益作用

22. 一、适应性反应 • 适应性反应（adaptive response,AR): • 先低水平辐射 • 继高剂量辐射 • 损伤减轻 • 适应性照射：首次低水平辐射 • 攻击性照射：第二次较大剂量的辐射

23. 适应性反应的普遍性 • 1)低剂量全身照射 实验动物接受一次(急性)或慢性低剂量全身照射，可诱发淋巴细胞、骨髓细胞、生殖细胞等产生适应性反应。 人体受到极低剂量率辐射长期作用，是否会产生类似的结果，目前这方面的资料还很少。

24. 2）离体照射 • 低剂量辐射离体条件下细胞，同样也产生适应性反应。 • 预先用低剂量x射线或Y射线照射细胞，或使细胞在含低浓度3H—TdR的培养液中处理(诱导照射/D1)，一定时间之后，给予大剂量照射(攻击性照射/D2)，然后检测和比较经低剂量预照射的细胞与末受低剂量预照射细胞的染色体畸变率。大量的实验研究证实，一定剂量范围内的电离辐射能诱导包括人外周血淋巴细胞的细胞等产生细胞遗传学适应性反应、即明显降低了随后大剂量照射诱发的染色体畸变率。

25. 二、细胞遗传学适应性反应的特点 • 1、诱导适应性反应的射线品质 • 绝大部分研究是采用低LET辐射作为低剂量(D1)照射，来诱导产生适应件反应。 • 高LET辐射能否作为诱导剂量照射，使细胞产生适应性反应，这方面的研究报道相对较少，尚无完全肯定的结论.

26. 2、诱导剂量的范围 • 多数离体实验中给予的低剂量X射线或γ射线照射剂量范围为0.5～5cGy，或细胞在含(0.01～74)x103Bq/ml3H-dTdR的培养液中培养，均已诱导出适应性反应。 • 剂量率的影响:在一定范围内，剂量率愈低，引起适应性反应的照射剂量上限就愈高。

27. 3、时效性 • 即低剂量诱导照射后细胞产生适应性反应的最早时间、最佳反应时间和持续时间。 细胞在低剂量照射后必须经过一定时间的继续培养，才表现出适应性反应，一般为照射后3～4h左右，最佳时间为低剂量照射后的5～6h。 全身照射小鼠，间隔时间以2.5～3h为最佳。

28. 4、细胞周期时相因素 • 不同细胞周期的细胞群，虽其生化代谢和机能各不相同，但均能诱导出适应性反应，只是持续时间有一定的差异。

29. 5、交叉适应性反应 • 低剂量电离辐射诱发细胞遗传学适应性反应，不只局限于对大剂量同样品质辐射的损伤，而且存在交叉适应性反应现象，即减轻其他有关化学因子或物理因子对细胞遗传学损伤作用。此外，还存在一些双向诱导效应，即指一些低浓度化学因子处理细胞后，可明显减轻电离辐射所致细胞染色体畸变

30. 二、影响适应性反应的因素 • 1、个体差异:有。需要进一步的研究，包括年龄、性别、生存环境、生活习性、遗传背景等方面的因素。 • 2、D1辐射对适应性反应的影响 • 3、D1与D2照射的间隔时间 • 4、D2照射对适应性反应的影响

31. 三、低剂量电离辐射诱导细胞适应性反应的机制三、低剂量电离辐射诱导细胞适应性反应的机制 • 1、辐射诱导基因和诱导蛋白 • 低剂量辐射上调或下调某些基因的表达，并通过其表达产物影响细胞信号转导、细胞周期调控、DNA修复等辐射反应过程，使细胞产生适应性反应。这些受辐射调控表达的基因统称为辐射诱导基因，所表达的蛋白产物被称为辐射诱导蛋白，它们在细胞辐射反应过程中发挥重要作用。

32. 2、细胞信号转导机理 • 蛋白激酶C(PKC)通道是一个重要的细胞信号转导途径，活化的PKC可使一些核蛋白磷酸化，进一步调节下游基因的表达。受调控的基因主要是一些早期反应基因，表达产物多为转录因子，如NF－κB，AP－1等。 • PKC抑制剂能阻断低剂量辐射诱导的适应性反应，表明PKC途径在低剂量辐射诱导的适应性反应中起重要的作用。

33. 3、细胞周期阻抑机理 • 低剂量照射前细胞同步化并处于Go期或G1期的某一点，经低剂量照射刺激后，细胞进入并抑制在接近于G1／s交界处的“适应性抑制点”，处于“适应性抑制点”的细胞已作好刺激不同DNA修复系统的准备。这些DNA修复系统是细胞产生适应性反应所必需的，而在起始的Go／ G1期状态细胞中却不能被诱导。

34. 4、自由基和活性氧产物清除 • 低剂量照射使细胞中清除自由基和活性氧产物的酶类，如超氧化物歧化酶(SOD)，过氧化物酶、过氧化氢酶等活性增强。从而使细胞的抗氧化损伤能力增强。

35. 5、DNA修复兴奋效应 • 低剂量辐射减少DNA原初损伤程度并增强DNA修复能力。使DNA修复相关蛋白基因激活，蛋白产物合成提高或活性增强，在此期间受到大剂量攻击时产生的DNA损伤将受到更及时和有效的修复，显示出适应性反应。