核泄漏一般情况对人们的影响表现在核辐射,也叫做放射性物质,放射性物质可通过呼吸吸入,皮肤伤口及消化道吸收进入体内,引起内辐射,外辐射可穿透一定距离被机体吸收,使人员受到外照射伤害。不过,外照射多见于核电站工作人员。体内污染引起的内照射一般没有明显的早期症状,除非摄入量很高,但这种情况非常罕见。
第一节 核辐射常见症状
一、各种常见症状
1、内外照射形成放射病的症状
疲劳、头昏、失眠、皮肤发红、溃疡、出血、脱发、白血病、呕吐、腹泻等。有时还会增加癌症、畸变、遗传性病变发生率,影响几代人的健康。一般来讲,身体接受的辐射能量越多,其放射病症状越严重,致癌、致畸风险越大。
2、接受不同程度的辐射将产生不同的症状
接受中等程度的辐射将导致辐射病。
在接受辐射的几小时之内,人会出现恶心与呕吐,随后可能经历腹泻、头痛和发烧。在最初症状之后,人体可能会在一段时间内不再显示任何症状,然而往往在几周之内,又有新的、更加严重的症状发生。
接受高等程度的辐射,以上所述的所有症状都可能立即出现,并伴随着全身性的、甚至可能致命的脏器损害。
接受4戈瑞(Gray,简写为Gy,核辐射吸收剂量的标准单位)的辐射后,大约一半的健康成年人会因此丧命。
3、照射部位不同导致不同的症状
从被辐射部位造成的损伤可以分为身外照射损伤和局部照射损伤。
核辐射导致的全身外照射损伤主要症状为恶心、呕吐、疲劳、发热和腹泻,主要出现在急性放射病典型病程的初期,“假愈期”患者持续时间长短不同,症状有所缓解。严重的发展到了极期,则有感染、出血和胃肠症状。经恰当治疗后上述症状逐渐缓解。
局部照射损伤是随受照剂量的不同,在受照部位可能出现红斑、水肿、干性脱皮和湿性脱皮、起水泡、疼痛、坏死、坏疽或脱发等症状。局部皮肤损伤通常持续几周到几个月严重者常规方法难以治愈。
4、各种常见症状
①恶心和呕吐
恶心和呕吐是典型的辐射病的最早症状。射剂量 越多,这些症状出现越早。受到辐射后一个小时开 始呕吐的人极有可能会死亡。
②自发性出血
放射病可引起鼻腔,口腔,牙龈和肛门出血。它 可以很容易引起人们的挫伤和内部出血,甚至吐血。这些问题发生的原因是辐射耗尽了体内控制出血的血小板。
③出血性腹泻
辐射“瞄准”体内细胞迅速繁殖,这细胞该行肠道。放射病的原因主要刺激肠壁,严重时引起带血腹泻。
④皮肤脱落
暴露于辐射外的皮肤区域可能会变成水泡,变红——几乎像一个严重的晒伤。在某些情况下,形成开放性溃疡,皮肤甚至脱落。
有时与放射病起初让人感觉不好,然后开始感觉好多了。但通常更严重的症状将出现在几小时,几天,甚至“潜伏”阶段几个星期。
⑤脱发
辐射伤害毛囊。因此,人们谁获得大剂量的辐射往往会在在两周或三周内持续脱发。有时,这种脱发是永久性的。
⑥失眠
辐射会令神经系统功能紊乱,导致神经功能兴奋或抑制,突出表现为植物神经功能紊乱,临床症状为头痛、头晕、头胀、失眠、多梦、疲劳无力、四肢酸痛等。
⑦严重疲劳
放射病会导致人感到虚弱和不舒服,几乎就像有一个严重版本的流感。红血细胞明显减少,导致贫血并增加了昏厥的危险。
⑧口腔溃疡
放射病会导致或口可见溃疡。
此外,溃疡还可能形成在食道,胃和肠。
⑨感染
随着红细胞减少,可减少放射性疾病的抗感染的白细胞也减少。因此,细菌,病毒和真菌感染的风险提高。
二、急性辐射综合症:短时间,大剂量
急性核辐射损伤:照射剂量超过1 G y(单位:戈)时,可引起急性放射病或局部急性损伤;在剂量低于1 G y时,少数人可出现头晕、乏力、食欲下降等轻微症状;剂量在1~10 G y时,出现以造血系统损伤为主;剂量在10~50 G y时,出现以消化道为主症状,若不经治疗,在两周内100%死亡;50 G y以上出现脑损伤为主症状,可在2天死亡。急性损伤多见于核辐射事故。
当人短期暴露在高剂量辐射中时,会引发急性放射综合症(ADS),这些症状包括呕吐、腹泻、高烧甚至电解质紊乱。但慢性疾病以及辐射可能诱发的癌症并不属于ADS。美国武装部队放射生物学研究所(AFRRI)的表格可以帮助我们更好的了解ADS。当人们短时间内接触到大剂量的离子辐射时,会出现一系列急性的症状。在临床上被称为急性放射综合症(acute radiation syndrome,ARS)。而慢性症状则通常会在患者长期暴露在辐射后出现。此外,辐射可能导致的辐射也不属于急性放射病。
三、慢性核辐射损伤
全身长期超剂量慢性照射,可引起慢性放射性病。局部大剂量照射,可产生局部慢性损伤,如慢性皮肤损伤、造血障碍、白内障等。慢性损伤常见于核辐射工作的职业人群。
四、在辐射面前,胎儿和儿童更脆弱
各种人群受核辐射影响排序:
①胎儿:细胞分裂是最快的,辐射的影响就会越明显;
②儿童:受辐射较大的儿童若干年后得甲状腺癌的概率要比普通儿童高出3-5倍;
③青少年:甲状腺功能正常,代谢活跃;
④老人:甲状腺功能相对青壮年不活跃,代谢较迟缓;
胚胎和胎儿对辐射比较敏感,在胚胎植入前接触辐射可使死胎率升高;在器官形成期接触,可使胎儿畸形率升高,新生儿死亡率也相应升高。据流行病学调查显示,在胎儿期受照射的儿童中,白血病和某些癌症的发生率较对照组为高。
因为儿童正值长身体的时期,他们体内正处于分裂期的细胞也多得多,从而因辐射而产生错误与损伤的可能性也大得多。1986年乌克兰的切尔诺贝利事件之后,世界卫生组织在附近儿童中发现甲状腺癌的风险显著提高。这是因为泄露事件中的辐射物质中含有大量的放射性碘元素,而碘元素在甲状腺中的含量特别高。
五、远期效应
在中等或大剂量范围内,核辐射致癌已为动物实验和流行病学调查所证实。在受到急慢性照射的人群中,白细胞严重下降,肺癌、甲状腺癌、乳腺癌和骨癌等各种癌症的发生率随照射剂量增加而增高。
1、辐射有多严重?
人体有躯体细胞和生殖细胞两类细胞,它们对电离辐射的敏感性和受损后的效应是不同的。电离辐射对机体的损伤其本质是对细胞的灭活作用,当被灭活的细胞达到一定数量时,躯体细胞的损伤会导致人体器官组织发生疾病,最终可能导致人体死亡。躯体细胞一旦死亡,损伤细胞也随之消失了,不会转移到下一代。在电离辐射或其他外界因素的影响下,可导致遗传基因发生突变,当生殖细胞中的DNA受到损伤时,后代继承母体改变了的基因,导致有缺陷的后代。因此,人体一定要避免大剂量照射。
核物质产生的射线作用于人体(核辐射),会使机体大分子发生畸变,甚至激发体内水分子产生自由基,继而损伤生物分子,导致放射病。切尔诺贝利核泄漏事故造成的放射性污染遍及前苏联15万平方公里的地区,那里居住着694.5万人。由于这次事故,核电站周围30公里范围被划为隔离区,附近的居民被疏散,庄稼被全部掩埋,周围7000米内的树木都逐渐死亡。在日后长达半个世纪的时间里,10公里范围以内将不能耕作、放牧;10年内100公里范围内被禁止生产牛奶。
2、辐射最可能导致哪些“长期”的健康损害?
最大的长期健康风险是癌症。通常当体细胞受损或老化到一定程度时,它们会自我消除。当这种自我消除的能力消失时,细胞获得“永生”,可以不受控制地不断地分裂,这就演化成癌症。我们的机体有许多机制来阻止细胞癌变,并替换受损的组织。然而辐射所带来的损害可以严重搅乱机体中的这些机制,从而让癌症风险大大提高。此外,如果机体不能很好的修复辐射带来的对化学键的破坏和改变,我们的基因里有可能会产生突变。这些突变不但增高自身的癌症风险,还有可能被传递下去,使得辐射的作用在子孙身上展现出来。这些作用包括较小的头部与脑部、眼部发育缺陷、生长缓慢和严重的认知学习缺陷。对原子弹爆炸幸存者、接受放射诊疗的病人、职业受照人群以及前苏联切尔诺贝利核事故受照人群的辐射流行病学研究表明,在全身辐射剂量低于100毫西弗(m Sv)时,未发现明显的辐射致癌效应。对日本原子弹爆炸幸存者的调查研究表明,在遭受辐射后数年里,患白血病的风险增加;10年后患癌症的风险增加。
六、受核辐射污染后的后遗症问题
受辐射污染后6个月,会发生的机体变化,包括晶体浑浊、白内障、男性睾丸和女性卵巢受影响导致永久不育、骨髓受损出现造血功能障碍,以及出现各种癌症。另亦会有遗传效应,令生殖细胞基因或染色体发生变异,导致畸胎等问题。
第二节 核辐射会损伤人体吗?
DNA是细胞增殖、遗传的物质基础,是引起细胞生化、生理改变的关键性物质,是核辐射作用的靶分子,在细胞辐射损伤中起重要作用。那么核辐射是如何破坏我们人体的DNA、器官甚至是系统的,这样的伤害是怎么造成的?
一、核辐射破坏我们人体的DNA
第一,使DNA分子损伤
碱基变化(DNA base change):有下列几种:
碱基环破坏;碱基脱落丢失;碱基替代,即嘌呤碱被另一嘌呤碱替代,或嘌呤碱被嘧啶碱替代;形成嘧啶二聚体等。4种碱基的辐射敏感性依次为T>C>A>G。
第二,DNA链断裂(DNA molecular breakage),是辐射损伤的主要形式。
磷酸二酯键断裂,脱氧核糖分子破坏,碱基破坏或脱落等都可以引起核苷酸链断裂。双链中一条链断裂称单链断裂,两条链在同一处或相邻外断裂称双链断裂(doublestrand breaks)。双链断裂常并发氢键断裂。双链断裂难以修复,是细胞死亡的重要原因。
第三,DNA交联(DNA cross-linkage):
分子受损伤后,在碱基之间或碱基与蛋白质之间形成了共价键,而发生DNA-DNA交联和DNA-蛋白质交联。嘧啶二聚体即是一种链内交联,还可发生链间交联。
第四,DNA合成抑制
DNA合成抑制是一个非常敏感的辐射生物效应指标,受0.01Gy照射即可观察到抑制现象。小鼠受0.25~1.25Gy γ线全身照射3小时后,3H-Td R 掺入脾脏DNA的量即明显下降,下降程度与照射剂量成正比。照射后DNA合成抑制与合成DNA所需的4种脱氧核苷酸形成障碍、酶活力受抑制、DNA模板损伤、启动和调控DNA合成的复制子减少,以及能量供应障碍等都有关。
第五,DNA分解增强
在DNA合成抑制的同时,分解代谢明显增强。原因可能是辐射破坏了溶酶体和细胞核的膜结构,DNase释放直接与DNA接触,增加了DNA的降解。在一定剂量范围内,降解的程度决定于照射剂量。照射后DNA代谢产物尿中排出量明显增多。
二、核辐射损伤我们体内的器官
长期以来,我们都知道如果人体内某个器官坏了,就像机器的某个零件坏了一样,人的活动便不能照常运行,那么核辐射是如何对人体的各种器官造成损害的呢,我们分别从造血器官,对造血调控的影响,胃肠道,小肠粘膜上皮损伤,神经内分泌系统,心血管系统,免疫系统来一一说明。
(一)造血器官
核辐射主要是破坏或抑制造血细胞的增殖能力,所以损伤主要发生在有增殖能力的造血干细胞、祖细胞和幼稚血细胞。对成熟血细胞的直接杀伤效应并不十分明显。
1、造血干细胞损伤
造血干细胞(hematopoietic stem cell),有很高的辐射敏感性。常以脾结节生成单位(colony forming unit-spleen,CFU-S)作为造血干细胞的代名词。根据测得的CFU-S的D0值可估算出照射后体内残存造血干细胞的数量。小鼠全身约有1.5~2×106个造血干细胞。一般认为,小鼠体内残留10-3CFU-S时,要恢复到原先的造血水平约需2周。在此期间动物可能死于感染或其它并发症。故把6Gy作为小鼠死亡的临界值。当受到>8Gy照射后,则需要输入外源性造血干细胞以重建造血。
2、造血祖细胞损伤
了解人的造血细胞损伤只能测定造血干细胞的后代造血祖细胞(hematipoietic progenitor cell),造血祖细胞是造血干细胞分化为形态上可辨认的幼稚血细胞之前的中间阶段。照射后造血细胞随照射剂量增加而成指数下降。根据小鼠实验,CFU-S和CFU-GM的剂量存活曲线有很好的一致性。故可用骨髓细胞体外培养法来估价其它动物乃致人类造血干细胞的损伤程度。不同种系动物所测得的CFU-GM的D0值不同,人、犬和小鼠CFU-GM(粒单系集落形成单位)的D0值分别为1.27~1.37,0.59和1.9Gy。这与它们辐射致死的敏感程度是一致的。
(二)对造血调控的影响
正常情况下,血细胞生成有赖于造血微环境和体液因子的支持和调控。照射后造血微环境受到明显的损伤。
造血微环境(hemaopoietic microenvironment)由微血管系统、基质细胞和神经成分等构成。微血管系统对辐射比较敏感,照射后血管通透性增加,血流缓慢甚至完全中断,影响物质运输,产生活性代谢产物,加重造血损伤。血管系统的变化与造血细胞退变坏死几乎同步发生,且与照射剂量密切相关。
造血基质细胞是造血微环境的重要的构成成分,它包括纤维细胞、巨噬细胞、网状细胞、脂肪细胞和上皮样细胞。造血基质细胞通过释放体液因子和细胞间短距离调控参与血细胞生成,基质细胞的数量,类型和比例改变,都可影响造血过程。成纤维细胞被认为是基质细胞祖细胞(fibroblast colony forming unit,CFU-F),对辐射有较高的敏感性。小鼠CFU-F的D0值为1.4~2.5Gy γ线,小鼠全身照射6Gy以后,股骨内CFU-F立即减少且难以恢复。造血微环境的破坏显然可加重造血损伤,延缓恢复,既不利于内源性干细胞的生长增殖,也不利于外源性造血干细胞的植入和生长。
集落刺激因子(colony forming stimulator,CFS)是调节血细胞增殖分化的一种体液因子。照射后血清CFS含量增加,可能是一种反馈调节。在有完善的造血干细胞和造血微环境下,CFS可促进造血的恢复。目前已将CFS试用于放射损伤的临床治疗。
(三)胃肠道
胃肠道也是辐射敏感器官之一,尤以小肠最敏感,胃和结肠次之。辐射对胃肠道的影响是多方面的,最显著的是照后早期恶心呕吐、腹泻,和小肠粘膜上皮的损伤。辐射对胃肠道的运动、吸收、分泌功能也有影响,如胃排空延迟,胃酸分泌减少;早期小肠收缩和张力增高,分泌亢进,肠激酶活力增强,但吸收功能降低。后期运动、分泌功能都降低。
(四)小肠粘膜上皮损伤
小肠粘膜绒毛表面覆盖着完整的上皮细胞,是保持小肠正常分泌吸收和屏障功能的基础。绒毛表面的上皮细胞是一种持续更新的细胞系统,肠上皮干细胞位于隐窝底部,不断增殖分化向绒毛表面移动。小肠上皮干细胞的辐射敏感性很高,D0值约1.3Gy。照射后很快可见隐窝细胞分裂停止,细胞破坏、减少。其破坏程度与照射剂量有关。照射剂量小者,隐窝细胞数轻度减少,且很快修复,对绒毛表面细胞影响不大。照射剂量大时,隐窝破坏,隐窝数减少。更大剂量(>10Gy)照射时,可使大部以至全部隐窝被破坏,绒毛被覆上皮剥脱,失去屏障功能。
(五)神经内分泌系统
就形态而言,神经细胞对辐射不敏感,需很大剂量才能引起间期死亡。但就机能改变而言,0.01Gy就可出现变化。在亚致死量或致死量照射后,高级神经活动出现时相性变化,先兴奋而后抑制,最后恢复。各时相时间长短与剂量有关,较小剂量时,兴奋相较长,或不出现抑制相。剂量较大时,则兴奋相短,较快转入抑制相。植物神经系统也有类似现象,照后初期丘脑下部生物电增强,兴奋性增高,神经分泌核的分泌亦增强。
内分泌腺除性腺外,形态上对辐射亦不甚敏感,在致死剂量照射后垂体、肾上腺、甲状腺等功能都出现时相性变化,初期功能增强,分泌增多,随后功能降低。损伤的极期肾上腺功能可再次升高。低剂量率慢性照射时,肾上腺皮质功能常降低,血浆皮质醇含量和尿中17-羟类固醇排出量减少。
性腺是辐射敏感器官,睾丸的敏感性高于卵巢。睾丸受0.15Gy照射即可见精子数量减少,照射2~5Gy可暂时不育,5~6Gy以上可永久不育。睾丸以精原干细胞最敏感,D0值为0.2Gy;其次为精母细胞,精细胞和成熟精子则有较高的耐受力。低剂量率慢性照射者,常出现性功能障碍。
卵巢是没有干细胞、不增殖的衰减细胞群,成年卵巢含有一定数量的不同发育阶段的卵泡。照射破坏部分卵泡可暂时不育,若全部卵~10Gy。卵泡被破坏的同时,可引起明显的内分泌失调,出现月经周期紊乱,暂时闭经或永久性停经。
(六)心血管系统
心脏对辐射的敏感性较低,10Gy以下照射所见主要为造血损伤引起的出血和感染。10Gy以上照射可引起心肌的变化,包括心肌纤维肿胀,变性坏死甚至肌纤维断裂等。
血管方面以小血管较为敏感,尤其是毛细血管敏感性最高。照射后早期即有毛细血管扩张,短暂的血流加速后,即出现血流缓慢。临床可见皮肤充血、红斑。红斑出现快慢与照射剂量有关,10Gy照射后数小时即可出现,照射1Gy则数日后才出现。可见血管内皮肿胀,空泡形成,基底膜剥离,以后内皮增生突向血管腔,血管壁血浆蛋白浸润,继而胶原沉着,致使管腔狭窄甚至堵塞。小血管的这些病变是受损伤器官晚期萎缩,功能降低的原因。
由于小血管内皮细胞损伤,血管周围结缔组织中透明质酸解聚增强,加上照射后释放的组织胺,缓激肽以及细菌毒素等的作用,小血管的脆性和通透性增加。
(七)免疫系统
1、非特异性免疫的变化
(1)皮肤粘膜的屏障功能减弱:照射后皮肤粘膜通透性增加,皮肤粘膜分泌酶和酸的抑菌、杀菌能力减弱。
(2)细胞吞噬功能减弱:由于造血损伤,嗜中性粒细胞和单核细胞急剧减少,残存细胞的吞噬功能和消化异物的功能都降低。
(3)非特异性体液因子杀菌活力降低:照射后血清和体液中溶菌酶、备解素和补体系统的含量减少,杀菌效价降低。照射剂量愈大,下降愈甚,恢复愈慢。
2、特异性免疫的变化
无论是中枢免疫器官(骨髓、胸腺、类囊器官)或外周免疫器官(淋巴结、脾脏等)都是辐射敏感器官,所以照射后对体液免疫和细胞都有影响。但体液免疫较细胞免疫敏感性高。浆细胞具有很高的辐射抗性,有人认为即使受数十Gy照射,亦不影响其分泌抗体。
细胞免疫的辐射敏感性低于体液免疫。文献资料认为机体受到小于LD50/30的射线照射,则细胞免疫变化不大。大于LD50/30照射时,则细胞免疫和体液免疫都同时受抑制。
在免疫活性细胞中,B淋巴细胞的辐射敏感性高于T淋巴细胞。人外周血中B细胞的D0值约0.5Gy,T细胞约0.55Gy。
在免疫活性细胞中还有一类天然细胞毒性淋巴细胞(NK细胞),对射线不敏感。能杀伤肿瘤细胞的NK细胞γ线照射的D0值为7.5~8.5Gy。
3、某些调节免疫功能的细胞因子的变化
小鼠全身照射后,脾脏生成白细胞介素2(IL-2)和干扰素(IFN)的功能受抑,抑制的程度都随照射剂量增加而加深。
人体是怎么被辐射影响的?
三、核辐射对人体的伤害是怎么造成的?
核辐射对生物体的伤害是怎么造成的呢?生物体内有大量的各种分子,分子内部的化学键一般键能为二到十个电子伏。核辐射的各种微观粒子带有的能量都比化学键的键能高,因此有一定的可能性破坏人体内分子的化学键,造成分子的性质改变。大部分情况下,细胞内的个别分子被破坏失去生理活性之后,或者整个细胞受损死亡后,会很快被人体分解吸收、重新利用,不会造成重大的伤害。核辐射对生物体的伤害在食品生产中用来常温杀菌,食品经过高强度的射线照射之后可以保证大部分的细菌被灭杀。治疗癌症的放射疗法(放疗)是另外一种应用,通过对癌变的部位进行高强度的辐射处理,使得癌细胞(也包括正常细胞)大量死亡,达到抑制癌症的目的。
在极少数情况下,这种伤害可能会造成细胞内染色体上基因的变化,如果恰巧是生殖细胞的基因被改变了,那么如果能够产生正常的后代,就有可能获得一些新的性状。太空育种、辐射育种就是利用高强度的辐射处理种子,然后从这些受到高强度辐射之后还能够发芽的种子里面筛选培育,获得性能比较好的新品种。因为天然辐射而产生的新基因、新品种在生物进化过程中也起到了相当重要的作用,从这个角度来说,维持一个低水平的辐射对于生物种群的进化和发展是有好处的。
当然,这种伤害也有一定可能会导致正常的体细胞基因发生变化,如果这种变化不能修复并且细胞仍然存活,就有可能出现细胞不受控制地复制的情况,就成了癌细胞了。因此,长时间接受较高强度的核辐射是有导致癌症的可能性的。但是,如果受到的辐射强度不大的话,就不用去担心。像前边说过的,日常受到的核辐射是不可能完全隔绝的,这样的危险总是难以避免,担心也没有用,没有必要过于恐惧。尽量避免接触强的核辐射就好了,比如说应该小心放射性超标的大理石地板、避免直接接触核材料。居里夫人因白血病去世,邓稼先因直肠癌去世,这可能和他们长时间接触放射性物质有关系。
四、如果暴露在核辐射中,身体能立即感受到什么感觉吗?
当你暴露于核辐射环境下,你可能会得辐射病。在较低的辐射剂量下,几小时内你就会感到恶心呕吐,随后会出现腹泻、头痛或发烧等症状。在最初的症状过去之后,可能会出现一个短暂的无症状期,但数周后就会出现新的、更严重的症状。在更高的辐射剂量下,这些症状可能出现的更快,也更明显。同时,核辐射会对人体内脏造成广泛的,很多时候甚至是致命的伤害。暴露在核辐射中,一半的健康成年人无法承受4Gy的辐射剂量。
相比之下,在癌症治疗中采用的放射性疗法使用的辐射剂量约为1~7Gy,但都是高度可控的,其作用区域被严格限制在一块很小的病灶部位上。