质子剂量和DNA浓度对DNA损伤的影响

隋 丽 王 潇 周平坤 倪嵋楠 孔福全杨 磊 刘建成 赵 葵

1 (中国原子能科学研究院 北京 102413)

2 (军事医学科学院放射与辐射医学研究所 北京 100850)

空间环境的辐射源主要是银河系宇宙射线和随机发生的太阳粒子辐射(质子事件)。其中，质子含量最丰富，其次为α粒子和少量重离子[1]。模型计算表明[2−4]，飞往火星途中，每隔数天宇航员体内的每个细胞就会被一个质子击中。因此，为合理估算空间辐射危害，质子是需考虑的关键粒子之一。

质子的电离本领和穿透能力强，径迹结构复杂，穿过生物介质时，可通过辐解水产生的自由基或直接电离分子的方式使DNA发生损伤。Hada等[5]用带电离子束(p、Fe、C、Ti 和Si)照射线性T7 基因组DNA 水溶液，发现 1 GeV质子照射产生的DNA损伤谱十分类似于高能铁离子和其它重带电粒子的DNA 损伤谱，与X 和γ射线相比，质子能引起更多的诱发生物体潜在致死的DNA双链断裂。DNA具有传递遗传信息、启动细胞分裂及控制蛋白质(包括酶)生物合成等生理功能[6]，是电离辐射引致细胞杀伤或转化的主要靶分子。因此，测量DNA 损伤，评估质子所致生物效应，对于太空人员的健康危险性防护及放射治疗肿瘤最优化等具重要意义。

Leavitt等[7]用 32–2300 MeV 的质子照射了2000只恒河猴和5000只小鼠，研究了不同能量质子诱发的相对生物学效应(RBE)。研究结果表明，较低能量质子的穿透力有限，高剂量照射会引起严重的表面损伤；高能质子(>38 MeV)的生物效应与相同剂量的60Co γ射线相似，其RBE≈1。Clapp等[8]用 60 MeV质子辐照小鼠，得质子诱发肿瘤的RBE≤1。B……