环境样品放射性监测：电离辐射引发细胞染色体畸变

遗传保证生物体的特征从亲代传给后代，绝大部分遗传物质被载带在染色体上，其功能单位为基因，生物体特有的基因型是由其染色体上的基因数目、类型及其排列方式来决定的。电离辐射可使基因的化学结构或基因之间的排列发生改变，称基因突变。染色体畸变也是致癌效应和遗传效应的基础。

（一）染色体的一般特征

每个物种都有其特定的染色体数目和形态特征，体细胞中染色体都是成对的，各种生物经过无数世代相传，而其染色体的形态和数目始终保持相对稳定；人类的染色体中把22对常染色体编为1～22号，分为7组（A～G组），性染色体为X和Y，男性为XY，女性为XX。

正常情况染色体数目和形态结构都是恒定的，在某些诱变剂作用下可发生数目和结构的改变。正常人体细胞含有23对同源染色体，由父方精子带来的一组染色体（单倍体）和母方卵子带来的一组染色体共同组成，因而称为二倍体。

（二）电离辐射引起的染色体改变

1.染色体数目异常

如果体细胞中染色体不是正常的23对，就是数目异常，常见的数目异常有多倍体和非整倍体，前者是染色体成倍地增加，形成三倍体、四倍体，甚至更多。后者是染色体非成倍地增加。数目异常与照射剂量间无规律性定量关系，因此一般不把染色体数目变化作为估算辐射剂量的定量指标。

2.染色体的结构改变

染色体结构变化可根据靶细胞或受试因子所处的细胞周期阶段，以及染色体击断后的重接方式分为两类，即染色单体型畸变和染色体型畸变。染色体结构改变的最初变化是断裂，断裂以后有3种结局：①断端照原样重新愈合，这在细胞学上无法辨认；②两断端保持原先的断裂面，形成缺失和游离断片；③和其他断端发生交换重接而导致各种类型的畸变（图6-2）。(www.xing528.com)

染色单体型畸变：当细胞处于S期或G2期受到电离辐射作用时，这时染色体经过复制成为两个染色单体，因此断裂可以发生在一条单体上，也可以发生在两条单体上。常见的染色单体畸变有以下类型：染色单体间隙、染色单体等点间隙、染色单体断裂，染色单体缺失、三射体、四射体。大部分化学诱变剂和环境中一些有害因素均可诱发染色单体畸变，对评价辐射效应染色单体畸变意义不大。

染色体型畸变：处于G1期或G0期的细胞受到电离辐射作用时，因为这时染色体尚未复制，其中单根染色丝被击断，经S期复制后，在中期分裂细胞见到的是两条单体在同一部位显示变化，因此导致的是染色体型畸变。按畸变在体内的转归，可以分为非稳定型畸变和稳定型畸变两类。前者包括双着丝粒、双着色环和无着丝粒断片，后者包括相互易位、倒位和缺失（图6-2）。

图6-2　染色体畸变示意图

（三）染色体的辐射剂量估算

染色体对电离辐射具有高度的敏感性，即使受照剂量在0.05Gy，受照射后早期即可见畸变率增高。人类受到一定剂量的电离辐射作用后，早期在外周血淋巴细胞和骨髓细胞中即可见到染色体的畸变，染色体的畸变可作为照射剂量估算和事故照射近期及远期效应的观察指标。用于生物剂量估算的主要有双着丝粒、着丝粒环和无着丝粒畸变，其中以“双着丝粒”或“双着丝粒+着丝粒环”较为准确。

通过建立的射线诱发染色体畸变-剂量效应关系，在发生电离辐射事故时，可尽快（不晚于60天）抽取受照者血液分离淋巴细胞体外培养，做染色体畸变分析，通过染色体畸变-剂量效应关系估算受照剂量。但该方法只能用于比较均匀的急性照射，对不均匀和局部照射只能给出相当于均匀照射的剂量，也不能用于内照射、分次照射和慢性小剂量照射的剂量估算。可估算的剂量范围一般为0.1～5.0Gy。用这种细胞遗传学方法推测的剂量下限，对X射线及γ射线约为0.1Gy，裂变中子为10～20mGy（需要分析大量细胞，否则很不可靠）。

染色体畸变分析被公认为较可靠的生物剂量估算方法，但在实际应用中由于分析畸变费时、费力，对检验人员识别畸变的技能要求较高，无法满足大群体受照人员的剂量估算。目前微核试验也被广泛应用作为染色体畸变的辅助检测手段，由于微核主要来源于染色体的断片和整条染色体，微核试验与染色体畸变分析的敏感性、特异性、准确性都几乎相当，也是一个较好的估算生物剂量的方法。