第六章 电离辐射对造血和免疫系统的影响

医学辐射防护学第六章电离辐射对造血和免疫系统的影响主讲：鲍艳咸宁学院生物医学工程学院医学辐射防护学第六章电离辐射对造血和免疫系统的影响第六章电离辐射对造血和免疫系统的影响当发生核酸单链突变时，DNA可以通过酶的作用自行修复。但如果DNA发生双链突变时(如双链断裂时)，有时较难正确重建，甚至出现错误的修复，导致基因突变造成细胞的死亡或细胞变异、异常增殖。直接击中人体的生物分子机体产生生物活性物质电离辐射通过受损伤使机体人体从吸收辐射能量开始，到产生生物效应，乃至机体的损伤和死亡，涉及许多不同性质的变化。医学辐射防护学第六章电离辐射对造血和免疫系统的影响尽管辐射对人体造成损伤，但如果剂量不高，机体可以通过自身代谢过程对受损伤的细胞或局部组织进行修复.这种修复作用程度的大小，既与最初损伤的程度有关，又可以因个体之间的差异而不同。第一节电离辐射对造血系统的影响一、造血系统的组成及功能特点分散在全身各处的淋巴组织（淋巴细胞）血液骨髓脾吞噬细胞系统淋巴结造血系统医学辐射防护学第六章电离辐射对造血和免疫系统的影响血小板白细胞红细胞血液液体部分混悬在其中的三种有形细胞成分形态和功能各异的粒细胞淋巴细胞单核细胞中性细胞嗜酸细胞嗜碱粒细胞B淋巴细胞等T淋巴细胞它们与获得性免疫应答有关功能输送氧止血功能医学辐射防护学第六章电离辐射对造血和免疫系统的影响巨噬细胞单核细胞进入组织后转变为吞噬、清除微生物清除异常或衰老死亡的细胞功能血浆含有白蛋白、球蛋白、各种凝血和抗凝因子、抗体、酶、激素、电解质、营养物质和许多其它化学物质，参与机体的各种代谢调节以及维持人体内环进的稳定性。胎儿时期肝、脾为主要造血器官.出生后骨髓成为造血器官，肝、脾造血功能基本停止，但在特定造血功能应激情况下，可再恢复造血功能，称为髓外造血。医学辐射防护学第六章电离辐射对造血和免疫系统的影响正常骨髓有两种：一种为生成红细胞、粒细胞、单核细胞和巨噬细胞及其所产生的血小板的红骨髓；另一种为脂肪组织所占的黄骨髓。红细胞、白细胞和产生血小板的巨核细胞均来源于共同的多功能的造血干细胞，各种血细胞的产生过程需要一系列造血细胞生长因子的参与及调控，其中有代表性的包括：①与红细胞生成有关的促红细胞生长素（erythropoietin,EPO）医学辐射防护学第六章电离辐射对造血和免疫系统的影响④与T淋巴细胞和B淋巴细胞生长有关的白细胞介素-2【T细胞生长因子（t-cellgrowthfactor,TCGF）】和B细胞生长因子（B-cellgrowthfactor，BCGF）等。②与粒细胞和单核细胞生成有关的粒细胞-单核细胞集落刺激因子（granulocyte-macrophagecolony-stimulatingfactor,GM-CSF）③与巨核细胞生产有关的巨核细胞刺激因子（megakaryocytecolonystimulatingfactor,MK-CSF）人们常将造血干细胞比喻为种子，集落刺激因子比喻为肥料，而土壤就是造血微循环。医学辐射防护学第六章电离辐射对造血和免疫系统的影响二、造血系统的辐射损伤特点小肠黏膜上皮细胞祖细胞造血干细胞皮肤生发上皮睾丸生精上皮等较高的辐射敏感性均属于更新活跃、增值旺盛的细胞和组织具有造血组织受照后损伤出现早而且较重。其辐射损伤的修复能力却相对较弱，造血系统辐射损伤后需数周甚至数月才能恢复因此医学辐射防护学第六章电离辐射对造血和免疫系统的影响9机体适应防御维持正常生命活动保障生命活动正常进行不断生成备用细胞以补充稳态造血造血组织承担造血系统辐射损失的程度与照射剂量关系密切。造血干细胞是造血系统受损伤后重建造血的根系，放射线作用于机体后，造血干细胞数量虽呈指数性减少，如果受照剂量不是很大，还可以自行恢复、自我重建造血功能。医学辐射防护学第六章电离辐射对造血和免疫系统的影响但人体受到大剂量照射时，造血功能低下甚或衰竭，红细胞、白细胞和血小板数明显减少，容易诱发感染、贫血、出血等并发症，这些并发症相互影响彼此加重。一方面是并发症日趋严重，另一方面又增加造血组织的负担，从而形成恶性循环，最后可导致机体死亡。一般当造血系统辐射损伤达到1Gy时就可诊断为轻度急性放射病当人体受到＞10Gy(肠型)和＞50Gy(脑型)照射造成急性放射病时，虽然胃肠道和神经系统的临床表现掩盖了血液系统的症状，但血液系统辐射损伤实际上比骨髓型的损伤更为严重。医学辐射防护学第六章电离辐射对造血和免疫系统的影响通常骨髓会有若干变性、退化、不成熟的造血细胞，出现结构模糊的血窦，甚或出现大片荒芜区域和“血湖”状的骨髓腔。血窦是由于真体腔不发达，微血管和一部分静脉腔扩大，而且无血管壁包围，于是便形成了组织间不规则得空隙，血液在空隙流过便成了血窦。特点：管腔较大，形状不规则，主要分布于肝、脾、骨髓和一些内分泌腺中。血窦内皮细胞之间常有较大的间隙，医学辐射防护学第六章电离辐射对造血和免疫系统的影响不同剂量照射诱发的造血系统确定性效应剂量/Gy病理变化0~0.25不明显或不易察觉的病变0.25~0.5可逆性功能变化，可能有血象改变0.5~1.0功能和血象的改变，但无临床症状1.0~2.0轻度骨髓型急性放射病2.0~3.5中度骨髓型急性放射病3.5~5.5重度骨髓型急性放射病5.5~8.0极重度骨髓型急性放射病医学辐射防护学第六章电离辐射对造血和免疫系统的影响三、电离辐射出血综合征放射损伤出血的时间、部位、严重程度以及对机体影响方面均有一定的规律性，故又称为电离辐射出血综合征（ionizingradiationbleedingsyndrome）主要原因之一急性放射损伤出血电离辐射对机体造成损伤主要症状之一正常机体血液中存在着凝血和抗凝血因子，两类因子保持着动态平衡，在完整的血管系统内，血液始终处于流动状态，血液循环得以进行。医学辐射防护学第六章电离辐射对造血和免疫系统的影响血凝:血液由流动状态变成胶冻状血块的过程称为血凝。典型的急性放射病出血多发生在极期之前，出血部位主要在皮肤和粘膜，出血的严重程度与照剂量成正比，严重的患者出血可遍及全身，包括内脏器官大出血等.广泛的大量出血，加速了贫血的发生，由于患者造血功能已严重抑制，造血器官的结构破坏，各种细胞的生成已陷于停滞，终致贫血。医学辐射防护学第六章电离辐射对造血和免疫系统的影响凝血因子是参与血液凝固过程的各种蛋白质组分。它的生理作用是，在血管出血时被激活，和血小板粘连在一起并且补塞血管上的漏口。这个过程被称为凝血。它们部分由肝生成。可以为香豆素所抑制。为统一命名，世界卫生组织按其被发现的先后次序用罗马数字编号，有凝血因子I，II，III，IV，V，VII，VIII，IX，X，XI，XII，XIII等，因子XIII以后被发现的凝血因子，经过多年验证，认为对于凝血功能，无决定性的影响，不再列入凝血因子的编号。因子VI事实上是活化的第五因子，已经取消因子VI的命名。医学辐射防护学第六章电离辐射对造血和免疫系统的影响电离辐射所致出血综合征的主要原因是：1.凝血功能障碍；2.血管通透性增加；3血管脆性增加；照射后凝血障碍的主要原因是由于血小板减少所致的血小板第三因子缺乏，然后又造成凝血物质生成不足。毛细血管脆性增加是指其坚韧性减低，易破坏性增高。其发生原因:①是放射线对毛细血管内皮细胞的直接破坏作用；医学辐射防护学第六章电离辐射对造血和免疫系统的影响③尚有循环中透明质酸酶活性的增高，使血管壁内皮细胞间粘合质（透明质酸）被分解，以及照射后神经调节失去平衡，血管紧张性降低等，从而引起毛细血管脆性增高④血小板数量和质量的改变②照射后组织细胞崩解，析出组胺或类组胺物质引起小血管扩张等，造成肝解毒功能受损，毒性物质在体内集聚。起主导环节是血小板的数量和功能低下血小板的改变表现为：A、血小板数量减少医学辐射防护学第六章电离辐射对造血和免疫系统的影响由于骨髓造血抑制、巨细胞再生障碍，使血小板生成停滞，当外周血小板数低于5×1010/L时，出血分布广泛，严重的出血，如咯血、尿血、衄血、黑便等均可出现。衄血：凡非外伤所致的某些部位的外部出血证。包括眼衄、耳衄、鼻衄、齿衄、舌衄、肌衄等，发生在血小板明显减少之前，照射数小时后，就可见到血小板有血小板“左移”现象，即在血液中出现幼稚型血小板。照射后4~5天可见巨型血小板、成熟衰老型血小板，反映了生成血小板功能障碍。B、血小板形态的改变医学辐射防护学第六章电离辐射对造血和免疫系统的影响这种血小板质量的低下是骨髓巨核细胞系造血功能异常所致。巨型血小板巨型血小板：直径可达7～30μm，比红细胞还大，有时甚至会误认为点彩红细胞或淋巴细胞。有的外形不规则，呈椭圆、杆状、带状等，有的拉得较长、粗细不均。医学辐射防护学第六章电离辐射对造血和免疫系统的影响照射后血小板数量减少，结构损伤，血小板各因子不足，血块退缩不良，甚至血液不能凝固。由于血小板第三因子缺乏，导致凝血过程第一阶段受阻，凝血酶原消耗减少，凝血过程障碍。C、血小板凝血功能障碍5-羟色胺是缩血管物质，同时还可以提高毛细血管壁的坚韧性及降低通透性，并能拮抗血浆中的抗凝血物质，加速纤维蛋白的形成，促进凝血过程。由于射线对血小板数量和形态的损伤，血小板携带的5-羟色胺的功能障碍，失去正常的依附场所而被分解，加重出血倾向。D、血小板携带5-羟色胺功能障碍医学辐射防护学第六章电离辐射对造血和免疫系统的影响血小板在正常血流中保持与血管壁的直接接触，对血管壁发挥机械的保护作用，同时血小板携带的5-羟色胺对维持血管壁的正常通透性和坚韧性也有一定的作用。当血小板减少且功能不全时，这时保护血管的正常作用减弱，血管壁通透性和脆性因而增高，易使血液中有形成分漏出。E、血小板对毛细血管的保护作用减弱电离辐射对纤维蛋白溶解系统的影响，使纤维蛋白溶解酶活性增高，以及放射损伤并发的感染等均可以加重出血症状。医学辐射防护学第六章电离辐射对造血和免疫系统的影响四、造血系统辐射损伤的近气和远期效应倘若损伤不重、治疗及时恰当，机体可望恢复，但辐射可能导致造血系统远期效应的发生和发展，如诱发白血病等，仍是危及健康和生命的难题。人体在中等剂量放射线作用下，首先遭受损伤并危及生命的是以骨髓为主的造血器官，此时造血功能出现严重受抑制，出现造血系统的早期辐射效应。除了造血干细胞、祖细胞增殖分裂受抑制，造血微循环调节失衡，血细胞来源功能均有所降低。在放射病的极期极易并发感染和出血，严重者可致死亡。医学辐射防护学第六章电离辐射对造血和免疫系统的影响骨髓型放射病的临床过程有明显的阶段性，可划分为初期、假愈期、极期和恢复期。极期的标志是；体温升高，食欲降低，呕吐腹泻和全身衰竭。进入极期，病情急剧恶化，是各种症状的顶峰阶段，治疗不力者多于此期死亡。（一）造血系统辐射损伤的近期效应不同剂量放射线作用后，造血器官中各类细胞和血管等的变化类型基本相同，但其损伤程度可因受照射剂量、时间、射线能量、照射方式、机体内在特点的不同而不同，使其病变的范围、严重程度、发展速度、和恢复时间上都有一定的差异。医学辐射防护学第六章电离辐射对造血和免疫系统的影响机体如能顺利通过早期辐射效应而进入恢复期，造血干细胞一旦开始再生，就能以很快的速度增长，成为造血重建的细胞来源。造血微环境具有调节造血、生成并传递造血因子信息，以及在构成血细胞成分等方面有重要作用，但造血微环境受到放射损伤后恢复较为缓慢，尤其是小血管和毛细血管的纤维化改变，表现为该造血器官局部功能持续低下，而使得造血功能不能完全恢复正常，甚至发展其他并发症。造血微环境的作用支持和调节造血细胞生长发育的内环境称为造血微环境，主要由三个部分组成：基质细胞、造血生长因子、细胞外基质医学辐射防护学第六章电离辐射对造血和免疫系统的影响(二)造血系统辐射损伤的远期效应如果造血系统辐射损伤无近期效应或近期效应得以消除，机体造血功能及健康状况可以经过数月后得以恢复，而在一段时间内无严重血液学改变。放射线最初破坏机体内在的正常造血系统后，造血干细胞被迫提高增值速率，加速干细胞、祖细胞和骨髓前体细胞的分裂、分化和成熟，这些反应可