第八章電離輻射對生殖系統(tǒng)的作用

第八章

電離輻射對生殖系統(tǒng)的作用輻射的遺傳效應(yīng)

輻射對生物體生殖細胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)的損傷，即誘發(fā)基因突變和染色體畸變，可能會在子一代(F1)中表達為各種先天性畸形，而且還會在以后的許多世代中出現(xiàn)，這就是輻射的遺傳效應(yīng)人們對輻射遺傳效應(yīng)的研究，是通過兩個途徑進行的:一是對受到輻射照射人群的調(diào)查，主要是對廣島、長崎原爆幸存者所生后代的調(diào)查；二是用動物進行的實驗研究，主要是對果蠅，特別是對小鼠的實驗研究。第一節(jié)

性腺的放射敏感性一、生殖細胞的更新方式1、雄性生殖細胞更新方式其發(fā)育階段分為：精原干細胞、精原細胞、初級精母細胞、次級精母細胞、精細胞和成熟精子6個時期。從精原細胞分裂開始，發(fā)育到成熟的精子，在小鼠體內(nèi)需要6周，在人體內(nèi)需要10周的時間圖儲備型精原干細胞（Asingle,As）；更新或增殖型精原細胞，即成對（Apairede,Apr）或成鏈的（AAligned,Aal）；分化型精原細胞，包括Al～A4；中間型精原細胞（In）B型精原細胞精原細胞分為精原細胞增殖分化的Clermont模式返回2、雌性生殖細胞更新方式人胚第3周出現(xiàn)低分化的原始生殖細胞6周分裂增殖形成卵原細胞出生時為初級卵母細胞：處于靜止期SequenceofEventsinOogenesis

3、兩性生殖細胞發(fā)育上的差異雌性哺乳動物生殖細胞(卵子)的發(fā)育、成熟與精子在時間過程上相比是不同的。每個雌性個體的所有卵原細胞，在胚胎期就已經(jīng)發(fā)育到了卵母細胞的階段。出生3d后，小鼠和人的全部卵母細胞都進入了休止期．此時無細胞分裂。所以在成熟的雌性個體中沒有生殖干細胞(卵原細胞)，而只有3種卵泡：末成熟的、接近成熟的和成熟的卵泡。4、兩性生殖細胞的胞質(zhì)差異卵子富有細胞質(zhì)成分，精子幾乎全無，主體僅為一個細胞核。所以DNA存在的狀態(tài)在兩種生殖細胞中是不同的，由此造成的鈍化(inactivation)電離粒子能力的差異，必然引起對輻射損傷敏感性的不同。此外，線粒體、紡錘體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)等都是通過細胞質(zhì)遺傳來自母體的。雖然細胞核中含有全部染色體的遺傳物質(zhì)，但是它并不是唯一的攜帶遺傳信息的細胞器，現(xiàn)在已經(jīng)知道線粒體中含有一個獨立的由16000多個堿基對構(gòu)成的基因組，其自發(fā)突變率明顯高于細胞核基因。5、輻射對生殖細胞的損傷常用的方法是對受到照射個體現(xiàn)察其生殖細胞的染色體畸變；動物實驗中還可以檢查顯性致死突變。顯性致死突變，即雄性生殖細胞受到輻射損傷后，誘發(fā)的死亡事件(吸收點、吸收胎塊及死胎數(shù))占全部著床數(shù)的百分率。即用受過照射的雄鼠與未受照射的正常雌鼠交配，雌鼠受孕后，在仔鼠出生前處死母鼠．對其子宮內(nèi)容物所做的解剖檢查。輻射誘發(fā)生殖細胞的染色體畸變：精原、初級精母以及次級精母3類細胞的染色體畸變，都會隨受照射劑量的增加而增加。輻射對不同發(fā)育階段上雄性生殖細胞的損傷：在小于1Gy的x射線照射實驗中，就輻射誘發(fā)染色體畸變劑量效應(yīng)曲線的斜率而言，以次級精母細胞最高，精原細胞居中，初級猜母細胞最低(圖)。這似乎與精原細胞的輻射敏感性最高相矛盾，但是這也提示了次級精母細胞對輻射的敏感性也是較高的。由于受精卵分析技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)能夠直接觀察輻射誘發(fā)精子的染色體畸變。研究輻射誘發(fā)小鼠精子發(fā)生不同階段的染色體畸變，以及顯性致死實驗結(jié)果提示，二者的撿出率都較高，并且是正相關(guān)的，而且減數(shù)分裂后的檢出率均高于精原細胞。這方面的研究說明，生殖細胞不同發(fā)育階段的輻射敏感性、染色體畸變、遺傳危害三者之間的概念是不同的，必須考慮到細胞分裂的選擇作用。返回二、睪丸的放射敏感性敏感性：曲細精管上皮>間質(zhì)細胞（Leydigcell）生精細胞>支持細胞（Sertolicell）精原細胞>精母細胞>精子細胞>精子精原：B>A1～A4>In>As第二節(jié)輻射生殖效應(yīng)電離輻射對生殖的影響主要引起人或動物暫時或永久性不育后果取決于照射劑量、劑量率、射線種類、照射方式及動物種類年齡。一、輻射雄性生殖效應(yīng)

暫時不育：

動物1～3Gy，精原細胞的損傷；不育期的長短及出現(xiàn)的早晚取決于輻射劑量人類：0.1～0.15Gy永久不育：

大鼠：10～20Gy

人類：>2Gy(一般5～6Gy）對生殖系統(tǒng)的影響不孕的閾值(Gy):

單次急性照射慢性照射

一時性不孕0.150.4/年永久性不孕3.5-62.0/年男

單次急性照射慢性照射

一時性不孕0.65–1.50.4/年永久性不孕2.5-60.2/年女ICRP第41號出版物

當男性受到絕育劑量（5～6Gy）照射后，除了一時性無精子外，還影響產(chǎn)生精液和前列腺液的能力。在早期睪丸沒有輻射損傷的臨床癥狀，但最后睪丸慢慢縮小并變軟，表明已喪失生育能力。然在胡須、聲音或社會行為方面均無變化。男性第二性征的改變很小或無。0.24Gyr射線二、輻射雌性生殖效應(yīng)卵巢的放射敏感性取決于卵巢的成熟程度，年輕女性的卵巢對射線有較大的耐受性永久性不育的閾值隨年齡增長而下降第二性征影響較大。二、輻射雌性生殖效應(yīng)人卵巢無卵原細胞初級和次級卵母細胞具有中度輻射敏感性顆粒細胞具有高度輻射敏感性第三節(jié)

輻射內(nèi)分泌效應(yīng)正常情況下下丘腦GnRH腺垂體LH,FSH睪丸Leydigcell:睪丸酮（TS）Sertolicell：抑制素一、輻射睪丸內(nèi)分泌效應(yīng)輻射時抑制素對青春期前的下丘腦－垂體－睪丸軸調(diào)控作用不大，隨著性成熟調(diào)節(jié)作用逐漸增強IR睪丸受損

抑制素↓TS↓LH↑FSH↑↑二、輻射卵巢內(nèi)分泌效應(yīng)影響雌、孕激素的分泌，及LH/FSH的分泌第四節(jié)

輻射對胚胎發(fā)育的影響一、輻射的發(fā)育毒性效應(yīng)

概念電離輻射作用于胚胎發(fā)育過程，對胚胎發(fā)育過程產(chǎn)生有害影響

包括致死效應(yīng)、致畸、生長遲緩決定因素：照射劑量、劑量率和胚胎發(fā)育階段胚胎宮內(nèi)發(fā)育的三個階段1、植入前期（m:0～5.5d）

最敏感產(chǎn)前死亡率最高特點：全或無2、器官發(fā)生期

特別敏感主要發(fā)生先天性畸形人類25～37d最敏感，以CNS為主，其他畸形少見3、胎兒期敏感性較低主要為發(fā)育障礙可能發(fā)生智力低下結(jié)論在人妊娠的18～38天之間對輻射特敏感，若受到照射易發(fā)生多器官的畸形，特別是神經(jīng)組織和眼組織非常敏感。除非出于對孕婦健康的絕對需要，不應(yīng)對她進行診斷性照射第五節(jié)輻射遺傳危險的估計在輻射遺傳危險的定量評價中，迄今所使用的方法可以分為2類：一是加倍劑量法或相對突變危險度；二是直接法或絕對突變危險度。一、加倍劑量法以遺傳性疾病的自發(fā)罹患率為參考系統(tǒng)，表達對輻射誘發(fā)的突變危險估計。加倍劑量的定義，是指在一代中誘發(fā)像自發(fā)而來的突變那樣多的突變量而所需要的輻射劑量，由自發(fā)突變率被誘變率相除得到。假定每個基因位點上，每代的平均自發(fā)突變率為P，輻射誘發(fā)的平均突變率為m，則加倍劑量加倍劑量的倒數(shù)為1／Dd，即每個單位的輻射劑量的相對突變危險。顯而易見的是，加倍劑量越低，相對突變危險就越高。該法適用于達到遺傳平衡的群體

美國橡樹嶺國家實驗室的Russells夫婦，利用可能發(fā)生7個特殊位點突變的近交系小鼠(圖16—3)，研究了各種輻照條件下誘發(fā)的突變率Russells夫婦比較了精子發(fā)生不同階段上輻射誘發(fā)的突變率，證實了劑量率的影響在小鼠中是確實存在的(圖16—4)。

二、直接法以受輻照后小鼠后代發(fā)生的表現(xiàn)型損傷程度的測定作為基礎(chǔ)的，將會預(yù)期到第一代的遺傳損傷差不多全部由誘發(fā)的顯性突變引起，包括有從完全的到低的外顯率范圍的缺陷。即以一小部分顯性突變，例如影響骨骼系統(tǒng)、眼晶體的突變，外推到輻射誘發(fā)的全部突變。其數(shù)學(xué)公式是：單位劑量的危險＝FdMN對人類而言，式中每單位輻射劑量的危險，是受照射親代第一代后代每百萬活產(chǎn)兒中可見到的顯性疾患的預(yù)期數(shù)；Fd是每單位劑量的輻射誘發(fā)顯性突變的頻率；M是倍增因子，即所研究的部分突變對全部突變的倒數(shù)，如骨骼損傷為10，白內(nèi)障為36.8；N為被進行危險估計的出生兒數(shù)，通常為1百萬。第六節(jié)輻射對人類的遺傳效應(yīng)

對廣島、長崎原爆幸存者的隨訪研究始于1946年，完整的計劃是在1948年開始的。經(jīng)過40多年的努力，積累了大量人的資料。1986年重新修訂了輻射劑量后，又重新對所有的資料進行了分析。這是當前輻射對人類的遺傳效應(yīng)所進行的最大規(guī)模的調(diào)查。對原爆幸存者受輻照后懷孕所生的子女(1946年5月以后出生)進行了登記和隨訪，近半個世紀所研究的遺傳學(xué)指標，有以下4個。

1、不利的妊娠結(jié)果：包括死產(chǎn)、嚴重的先天性畸形及出生后頭2周內(nèi)死亡。

2、死亡事件：活產(chǎn)兒童在平均為17年的預(yù)期壽命中發(fā)生的死亡。

3、攜有性染色體異常兒童的頻率。

4、攜有由于基因突變引起的血液蛋白電泳變異體兒童的頻率：每個由受照雙親所生的兒童，要檢查血漿中28個蛋白的罕見的電泳變異體、紅細胞、8個紅細胞酶亞型的活性變異體。按兒童雙親受照劑量的大小分為2個觀察組，低劑量組(0.01一0.09Gy)和高劑量組(＞1Gy)