电离辐射对神经和内分泌系统的作用

1、1第七章第七章 电离辐射对神经和电离辐射对神经和内分泌系统的作用内分泌系统的作用第一节第一节 电离辐射对神经系统的作用电离辐射对神经系统的作用第二节第二节 电离辐射对内分泌系统的作用电离辐射对内分泌系统的作用2第七章第七章3第一节第一节 电离辐射对神经系统的作用电离辐射对神经系统的作用4一、神经系统的特点及其放射敏感性一、神经系统的特点及其放射敏感性 二、电离辐射对神经系统的影响二、电离辐射对神经系统的影响三、分次照射和特大剂量照射对神经系统的作用三、分次照射和特大剂量照射对神经系统的作用第一节第一节一、神经系统的特点及其放射敏感一、神经系统的特点及其放射敏感性性（一）神经系统的结构和功能特点

2、（一）神经系统的结构和功能特点中枢神经系统中枢神经系统：脑脑、脊髓脊髓周围神经系统周围神经系统：脑神经、脊神经、自主性神经脑神经、脊神经、自主性神经、 神经节神经节 神经元神经元：结构和功能单位结构和功能单位（胞体、树突胞体、树突、轴突轴突） 神经胶质细胞神经胶质细胞：对神经元起到支持、保护、分对神经元起到支持、保护、分 隔和营养等作用隔和营养等作用神经系统神经系统含有含有神经干细胞神经干细胞，具有增殖和多向分化，具有增殖和多向分化的特点，的特点，可可能分化为能分化为神经元和神经胶质细胞神经元和神经胶质细胞。 神经系统的功能：神经系统的功能： 反射、联系、整合反射、联系、整合、调节调节电传递电

3、传递：化学性突触传递化学性突触传递： 神经递子：神经递子：氨氨基酸类、乙酰胆碱、单胺类（多巴胺、基酸类、乙酰胆碱、单胺类（多巴胺、 去甲肾上腺素、肾上腺素去甲肾上腺素、肾上腺素、5-羟色胺）和羟色胺）和 NO等等 神经肽：神经肽：下丘脑神经肽、垂体肽、脑肠肽、内源性阿下丘脑神经肽、垂体肽、脑肠肽、内源性阿 片肽片肽、其他神经肽其他神经肽等等6（二）神经系统的放射敏感性（二）神经系统的放射敏感性1. 依神经系统依神经系统功能功能衡量衡量 神经系统神经系统具有具有很高很高的的放射敏感性放射敏感性 高、高、低剂量电离辐射可引起低剂量电离辐射可引起 中枢神经系统的功能变化中枢神经系统的功能变化2. 依

4、神经系统依神经系统结构结构衡量衡量 神经系统的神经系统的辐射抗性较高辐射抗性较高3. 依神经细胞衡量依神经细胞衡量 成熟的神经细胞出生后不再分裂增成熟的神经细胞出生后不再分裂增 殖，殖，对射线不敏感对射线不敏感二、电离辐射对神经系统的影响二、电离辐射对神经系统的影响（一）神经系统的功能变化（一）神经系统的功能变化 1高级神经活动的变化高级神经活动的变化l 人受急性照射的初期有惊恐、焦虑、烦燥不安、头痛和失眠等症状人受急性照射的初期有惊恐、焦虑、烦燥不安、头痛和失眠等症状；l 受受超致死剂量超致死剂量时时，出现出现发生运动失调、定向障碍、痉挛和意识丧失等发生运动失调、定向障碍、痉挛和意识丧失等。

5、 2. 条件反射和皮层生物电的变化条件反射和皮层生物电的变化l 出现出现时相性变化，可能与神经递质、细胞因子及血管、炎症反应等有关时相性变化，可能与神经递质、细胞因子及血管、炎症反应等有关。 3自主神经系统功能的变化自主神经系统功能的变化l 皮层下和脑干中枢皮层下和脑干中枢发生明显的形态学变化发生明显的形态学变化；l 大剂量急性放射病时出现的心脏节律异常、体温调节障碍、消化系大剂量急性放射病时出现的心脏节律异常、体温调节障碍、消化系 统机能低下、免疫系统功能抑制及血压下降等，在一定程度上都是统机能低下、免疫系统功能抑制及血压下降等，在一定程度上都是 自主神经调节障碍自主神经调节障碍的后果。的后

6、果。l 大剂量照射后初期，视上核、室旁核和下丘脑其它大剂量照射后初期，视上核、室旁核和下丘脑其它神经元的分泌活神经元的分泌活 动显著增强动显著增强，由下丘脑向垂体分泌和输送的神经类物质增多，由下丘脑向垂体分泌和输送的神经类物质增多 （促肾上腺皮质激素释放激素促肾上腺皮质激素释放激素、促甲状腺激素释放激素促甲状腺激素释放激素、）、） 4神经感受器的变化神经感受器的变化l 神经系统神经系统的内、外感受器的内、外感受器具有高度具有高度辐射辐射敏感性敏感性 5. 学习和记忆功能的变化学习和记忆功能的变化l 海马的前体神经细胞对辐射很敏感海马的前体神经细胞对辐射很敏感，新生神经细胞减少是其主要原因，新生

7、神经细胞减少是其主要原因（二）神经干细胞及其电离辐射效应（二）神经干细胞及其电离辐射效应图图7-1 培养培养的小鼠中脑的小鼠中脑神经干细胞神经干细胞神经干细胞（神经干细胞（neural stem cell, NSC） 生物学特征：具有生物学特征：具有多向分化潜能多向分化潜能（神经元、星形胶质细胞神经元、星形胶质细胞 和少突胶质细胞和少突胶质细胞），具有自我复制能力。，具有自我复制能力。 特征性表面标志物特征性表面标志物：神经细胞中间丝蛋白神经细胞中间丝蛋白112. 电离辐射对电离辐射对NSC的损伤效应的损伤效应l NSC 受照后（受照后（2.0 Gy）G2 和和 G1期细胞阻滞增加期细胞阻滞增

8、加，与，与cdc2 和和p53磷酸化有关，而磷酸化有关，而Notch信号失活信号失活。l 损伤的损伤的NSC无功能，不引起局部炎症反应。无功能，不引起局部炎症反应。3. 电离辐射诱导电离辐射诱导NSC分化的作用分化的作用l 电离辐射具有电离辐射具有诱导诱导NSC分化分化的作用，使其分化为神经元的的作用，使其分化为神经元的 比例增加比例增加（三）神经系统的病理变化（三）神经系统的病理变化12l 在在LD50以下的剂量作用时，主要发生充血、水肿和出血，以下的剂量作用时，主要发生充血、水肿和出血， 神经细胞无显著病变。神经细胞无显著病变。l 星形胶质细胞数目增多，胞体肿胀，突起肥大，胞核肿星形胶质细

9、胞数目增多，胞体肿胀，突起肥大，胞核肿 大、偏位及染色变淡，核仁肥大，胞质有细颗粒状物。大、偏位及染色变淡，核仁肥大，胞质有细颗粒状物。（四）神经系统的生物化学变化（四）神经系统的生物化学变化1物质代谢和能量代谢物质代谢和能量代谢的改变的改变l 电离辐射作用后，电离辐射作用后，ROS、SOD、GSH水平增加水平增加2核酸、转录因子及细胞因子核酸、转录因子及细胞因子的改变的改变 l 照射照射（20 Gy）后）后，DNA含量下降含量下降、Ap1 和和NF-B与与 DNA结合活性增加结合活性增加、TNF-分泌增加分泌增加3神经递质和神经肽神经递质和神经肽的改变的改变l 电离辐射后，交感神经节内乙酰胆

10、碱（电离辐射后，交感神经节内乙酰胆碱（Ach）减少，而）减少，而 脑内胆碱酯酶活性脑内胆碱酯酶活性、多巴胺（多巴胺（DA）含量增高。）含量增高。三、分次和特大剂量照射三、分次和特大剂量照射对神经系统的作用对神经系统的作用14（一）分次照射对神经系统的作用（一）分次照射对神经系统的作用l 脑的放射脑的放射耐受剂量耐受剂量受照射体积、时间、剂量、剂量率受照射体积、时间、剂量、剂量率 和和分割次数分割次数等因素的影响。等因素的影响。l 照射体积越小，同等剂量下所用的时间越长，剂量率照射体积越小，同等剂量下所用的时间越长，剂量率 越低，分割次数越多，其耐受剂量越高。越低，分割次数越多，其耐受剂量越高。

11、（二）特大剂量照射对神经系统的作用（二）特大剂量照射对神经系统的作用15l 特大剂量照射引起的特大剂量照射引起的脑型放射病脑型放射病是以全脑性和全脊是以全脑性和全脊 髓性神经细胞坏死和严重的血液循环障碍为其基本髓性神经细胞坏死和严重的血液循环障碍为其基本 病变。病变。l 脑性放射病脑性放射病：大脑、小脑、间脑和脑干等大脑、小脑、间脑和脑干等l 放射敏感性放射敏感性顺序：顺序：小脑小脑 基底核基底核丘脑和大脑皮层丘脑和大脑皮层l 最常见的症状是最常见的症状是共济失调共济失调，与小脑部位损伤有关，与小脑部位损伤有关16第第二二节节 电离辐射对内分泌系统的作用电离辐射对内分泌系统的作用一、内分泌系统

12、的特点一、内分泌系统的特点17内分泌系统内分泌系统包括腺垂体、肾上腺、包括腺垂体、肾上腺、甲状腺、甲状旁腺、性腺、胰岛、甲状腺、甲状旁腺、性腺、胰岛、松果腺和胸腺。松果腺和胸腺。神经内分泌系统神经内分泌系统主要指主要指下丘脑下丘脑-垂体轴，垂体轴，即下丘脑神经元分泌神即下丘脑神经元分泌神经激素，调节垂体促激素的释放，经激素，调节垂体促激素的释放，使神经调节和体液调节联系在一使神经调节和体液调节联系在一起。起。规律：规律：l 总的来讲，从形态学角度来看，总的来讲，从形态学角度来看，垂体的辐射抵抗垂体的辐射抵抗力较高。力较高。一般，受较大剂量照射后才发生形态结构一般，受较大剂量照射后才发生形态结构

13、的变化的变化l 全身照射后垂体的功能变化非常明显全身照射后垂体的功能变化非常明显 二、电离辐射对垂体的作用二、电离辐射对垂体的作用三、电离辐射对肾上腺的作用三、电离辐射对肾上腺的作用（一）高剂量急性照射时肾上腺皮质功能的变化（一）高剂量急性照射时肾上腺皮质功能的变化 （二）低剂量慢性照射时肾上腺皮质功能的变化（二）低剂量慢性照射时肾上腺皮质功能的变化（三）肾上腺皮质功能变化的发病学意义（三）肾上腺皮质功能变化的发病学意义1放射损伤的初期反应放射损伤的初期反应 表现表现：肾上腺皮质功能激活肾上腺皮质功能激活，表现为：，表现为： 腺体：腺体抗坏血酸和胆固醇含量减少腺体：腺体抗坏血酸和胆固醇含量减少

14、 腺体皮质类固醇合成和分泌增多腺体皮质类固醇合成和分泌增多 血浆：血浆皮质类固醇含量升高血浆：血浆皮质类固醇含量升高 尿：尿： 尿内皮质类固醇及其代谢产物增多尿内皮质类固醇及其代谢产物增多(2) 机制：机制：下丘脑的功能变化起重要作用下丘脑的功能变化起重要作用（一）高剂量急性照射时肾上腺皮质功能的变化（一）高剂量急性照射时肾上腺皮质功能的变化2放射损伤的极期反应放射损伤的极期反应 表现：表现：致死剂量照射后初期肾上腺皮质功能激活，致死剂量照射后初期肾上腺皮质功能激活，肾上腺皮质功能在照后肾上腺皮质功能在照后24 h内恢复或接近正常，内恢复或接近正常，然后在放射损伤的极期再次增强，然后在放射损伤

15、的极期再次增强，直至死前一直保持较高的水平直至死前一直保持较高的水平极期肾上腺皮质功能增强有明显的剂量依赖性极期肾上腺皮质功能增强有明显的剂量依赖性(2) 机制：机制：取决于中枢神经系统的功能状态取决于中枢神经系统的功能状态图图7-5 猴受猴受8.0 Gy照射后肾上腺皮质功能的变化照射后肾上腺皮质功能的变化（二）低剂量慢性照射时肾上腺皮质功能的变化二）低剂量慢性照射时肾上腺皮质功能的变化 1. 变化规律：变化规律： 低剂量所致肾上腺皮质功能变化与高剂量具有低剂量所致肾上腺皮质功能变化与高剂量具有截然截然不同不同。 主要表现：肾上腺皮质功能的下调，下丘脑、垂体主要表现：肾上腺皮质功能的下调，下丘

16、脑、垂体和肾上腺皮质应激性反应幅度降低，并和肾上腺皮质应激性反应幅度降低，并与受照射的剂量与受照射的剂量和剂量率大小密切相关和剂量率大小密切相关。2. 机制：机制： 主要与主要与下丘脑下丘脑-垂体垂体-肾上腺轴肾上腺轴的功能调节有关，也不的功能调节有关，也不能排出辐射对肾上腺皮质的直接作用。能排出辐射对肾上腺皮质的直接作用。 24四、电离辐射对甲状腺的作用四、电离辐射对甲状腺的作用（一）甲状腺的辐射敏感性（一）甲状腺的辐射敏感性 甲状腺对电离辐射直接作用敏感性较低，但甲状腺对电离辐射直接作用敏感性较低，但增殖的甲状增殖的甲状腺或幼年发育中的甲状腺对其作用比较敏感腺或幼年发育中的甲状腺对其作用比较敏感。（二）儿童时期甲状腺的辐射敏感性（二）儿童时期甲状腺的辐射敏感性 儿童时期的甲状腺对辐射作用是十分敏感的儿童时期的甲状腺对辐射作用是十分敏感的。（三）电离辐射致甲状腺功能低