电离辐射造成的细胞死亡与凋亡分析

在细胞水平上研究电离辐射效应时，细胞存活或死亡是重要的终点指标；在放射生物学中，从辐射致死效应的角度，把细胞“增殖能力”的完整性作为存活与死亡的判断标准。这里强调的是完整的增殖能力，一个细胞虽然暂时具有一定的生理和生化功能，形态无损伤，有时还能勉强再进行一两次有丝分裂，但由于它已经丧失完整的继续增殖能力，就不能看作是存活细胞，而被视为非存活细胞，即死亡细胞。

这种以“增殖能力”定义细胞死亡或存活的概念，使得“克隆形成”法成为细胞放射生物学的基本研究方法。

（一）细胞死亡的形式

细胞在受到一定照射剂量后可以发生死亡，常见的死亡方式有间期死亡和增殖死亡。细胞的死亡方式常常与细胞类型、照射剂量和方式有关。

1.间期死亡

照射后细胞在有丝分裂的间隙期立即死亡者称为间期死亡，又称即刻死亡。由于不能通过下次有丝分裂，故又称非有丝分裂死亡。间期死亡对一般细胞来说，多次出现在一次大剂量照射后迅速出现正常核形态消失，发生细胞变性而死亡。对某些细胞来说，例如A型精原细胞，卵细胞和小淋巴细胞，较小剂量即可导致间期死亡。间期死亡的原因是细胞核磷酸化抑制、ATP合成损伤、膜通透性改变、核结构的破坏等。

细胞间期死亡与机体辐射损伤程度紧密相关，例如骨髓型急性放射病就是大量小淋巴细胞和胸腺细胞间期死亡的结果，脑型急性放射病是神经细胞的间期死亡所致。目前细胞间期死亡的机制尚不完全清楚。

2.增殖死亡(www.xing528.com)

细胞接受致死剂量照射后并不立即死亡，在停止有丝分裂之前保持正常显微结构，但在经少数几次分裂后突然变性而死亡。增殖死亡与细胞分裂周期数和受照剂量有关，受照射剂量愈大则可分裂次数愈少。

增殖死亡的机制可能是有丝分裂抑制和染色体畸变所致。因此，不能进入细胞分裂的细胞，如神经细胞、横纹肌细胞等，在一般情况下不表现为这类死亡。还有一种情况是细胞照射后，既不立即变性，也不进一步分裂，而是形成巨细胞，存活一段时间后突然死亡。这些巨细胞直径可为原来的25～50倍，可存活数月，辐射诱发巨细胞死亡是增殖死亡的变形，它可能是细胞融合或核内分裂的结果。增殖死亡的分子基础可能是DNA的双链断裂、碱基损伤和错误修复引起遗传密码改变，影响蛋白质和酶的正常合成。

（二）细胞凋亡

细胞死亡和细胞变异是辐射引起的两个相互关联的现象，细胞死亡对机体是坏事，但也可能是好事，因为使变异细胞死亡是避免细胞癌变的重要机制，这种关系由于细胞凋亡概念的发展而变得更加清楚。

到目前为止，人们已经知道细胞受到照射后的结局包括细胞坏死、凋亡与损伤修复。凋亡是指为了维持内环境的稳定，由基因控制的细胞自主地有序地死亡。细胞凋亡与细胞坏死不同，凋亡是主动的过程，它涉及一系列基因的激活、表达以及调控等作用，它并不是病理条件下自体损伤的一种现象，而是为更好地适应生存环境而主动争取的一种死亡过程。凋亡与坏死结果相似，但它们的过程与表现却有很大差别。坏死是细胞受到强烈的物理化学或生物因素作用引起细胞无序变化的死亡过程，表现为细胞胀大、细胞膜破裂、细胞内容物外溢、细胞核变化、DNA降解等局部严重的反应。

电离辐射引起坏死和凋亡的机制不同，凋亡可发生在受到很高剂量照射的细胞，也可以发生于治疗剂量的正常或肿瘤组织，肿瘤细胞的辐射敏感性与照射后出现的凋亡现象呈正相关，细胞凋亡的调节是非常复杂的，参与的成分也非常多，还有很多不为人们所知的机制需要进一步探索。