人体暴露辐射之下会发生怎样的变化

北京时间 11 月 8 日消息，辐射对人体有什么影响呢？简单地讲，辐射就是能量释放，我们所熟悉的常见电磁辐射和粒子辐射会在细胞内产生有毒化学物质，从而破坏细胞和细胞中的 DNA。

1926- 1927 年，科学家赫尔曼・约瑟夫・穆勒实验证明辐射的有害影响，他证实了 X 射线辐射可以导致基因突变，他将果蝇暴露在 X 射线之下，然后让它们交配，结果显示暴露在辐射下果蝇生育的后代存在一些身体缺陷。

通过研究遭受辐射果蝇的染色体，进一步研究辐射在后代遗传产生的影响时，他观察到果蝇后代的遗传基因发生了突变，1947 年，穆勒因这项发现被授予诺贝尔奖，活细胞辐射影响相关的研究领域被称为放射生物学。

什么是辐射？

简单地讲，辐射就是能量释放，它以两种形式出现，波和粒子，波辐射包括电磁场的整个光谱，例如：无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X 射线和伽马射线，声波和引力波也是辐射的一种形式；粒子辐射是由不稳定物质释放能量以达到更稳定状态时产生的，当物质释放电子时，就会产生辐射，当它们释放两个质子和两个中子时，就会产生阿尔法辐射。

▲ 图中是电磁波谱图。非电离辐射包括电磁波谱从左至紫外线之间的电磁波，不具有从其他原子中移除电子的能力，这些形式的辐射可以加热物体，例如：使用微波炉烹饪食物

依据辐射产生的影响，辐射可分为两种类型 -- 电离辐射和非电离辐射，电离辐射可以将电子从原子和分子中分离现来，电离辐射的主要类型是 X 射线、粒子和伽马射线，该辐射对人体造成损伤最大，其中伽马射线穿透性最强，能对活细胞造成最大损害；非电离辐射包括电磁波谱从左至紫外线之间的电磁波，不具有从其他原子中移除电子的能力，这些形式的辐射可以加热物体，例如：使用微波炉烹饪食物。

当活细胞接触到电离辐射时会发生什么？

如前所述，电离辐射具有剥离原子中电子的能力，并将它转化为离子，一个稳定的原子净电荷为零，电子（带负电荷）和质子（带正电荷）的数量相等。放射性原子（形成放射性物质的原子）要么有太多质子，要么有太多中子（中子指是中性电荷，其质量比质子更高），为了达到稳定阶段，放射性原子会经历所谓的"衰变"，这是释放电离辐射的原因。当该辐射遇到其他原子时，会使它们的电子脱落，从而使它们带电。

在生物层面上，电离辐射和 DNA 原子以及人体细胞中其他物质（例如水）发生相互作用，也会造成一定损害。

▲ 电离辐射具有剥离原子中电子的能力，并将它转化为离子

辐射是一种能量，任何一种能量都能产生热，当像水这样的分子暴露在辐射下时，热量会破坏将这些原子连接在一起的化学键，产生 OH-和 H + 离子，它们是带电离子，也称为自由基，因为它们不以分子的形式与其他原子结合。

因此，它们有较高倾向与其他自由离子反应，最终形成辐射暴露，例如：OH-和 H + 不会再次形成水，而是会形成破坏性更大的物质 -- 过氧化氢（H2O2），它可以破坏人体细胞，在辐射照射下，过氧化氢的形成发生在十二分之一秒内。

过氧化氢是高活性物质的一部分，其成分中含有氧气，被称为活性氧（ROS），活性氧和活性氮结合在一起，会导致辐射产生的所有损害效应。

辐射测量单位

辐射是采用两种单位进行测量，一类是测量人体遭受的辐射剂量，涉及的测量单位是：拉德（Rad）和戈瑞（Gy）；另一类是测量由于辐射暴露导致人体可能出现的生物损伤风险，涉及的测量单位是：西弗茨（Sv）和雷姆（Rem）。

电离辐射产生的生物效应是什么？

有以下几个因素决定了辐射有害影响的程度，具体如下：某人暴露在辐射下的剂量；某人暴露在辐射下的时间长度；某人暴露在辐射下的次数；短时间暴露在高剂量辐射（70 拉德以上）会导致急性辐射综合症（ARS），这是 1986 年乌克兰切尔诺利核灾难中，切尔诺贝利核电站大部分工作人员和消防员所遭受的情况。

▲ 活性氧是辐射暴露中对细胞造成损害的物质

对于涉及辐射工作的成年人，身体承受辐射暴露的安全限度是 5000 毫雷姆，在切尔诺贝利灾难中患急性辐射综合症影响的人们暴露在 7 万-134 万毫雷姆的辐射中，该等级辐射通常会杀死或者严重损害身体所有无法修复的细胞，导致受影响者死亡。

急性辐射综合症的直接症状包括：皮肤烧伤、水疱、脱发、不育、白内障，其他副作用包括：恶心、呕吐、食欲不振和疲劳。

▲ 图中是乌克兰切尔诺贝利市普里皮亚季镇的一间废弃教室。切尔诺贝利核电站事故发生后，居民被疏散，最后留下一片狼藉

受辐射影响的原始细胞是那些繁殖非常活跃的细胞，因为它们接触到最多的氧气，这是细胞繁殖所需要的。原始细胞主要是人体内对抗病毒感染的白细胞，是在骨髓中形成的，是形成卵子和精子的生殖细胞，也是构成人体胃肠道和胃内壁的细胞。

在较高水平的辐射照射下，这些细胞会死亡，无法再生，从而导致人体无法再抵抗感染，因为它们不能产生白细胞，生殖细胞死亡导致不育，遭受辐射的人不能消化食物或者食欲不振，因为他们失去了胃粘膜，最终这些状况会导致死亡。

结论

短时间暴露在极端辐射下会导致细胞死亡，使人难以生存下来，治疗方案包括：服用抗生素对抗感染、植入骨髓。

另一方面，长时间暴露在低水平辐射下，通常会对细胞 DNA 造成损害，这可能会导致生育的后代有遗传缺陷、癌症或者其他严重疾病。