自20世纪以来,随着医学影像学技术的飞速发展和广泛应用,电离辐射已经成为人类生活中无法避免的存在。电离辐射合理利用有助于患者的临床诊断和治疗,但误用或滥用可能会对健康造成损害,因此客观准确地对电离辐射的健康效应进行评价对于降低辐射暴露风险具有重要意义。最早关于电离辐射对健康影响的流行病学证据来自1944年报道的一项关于职业暴露于医用X射线的研究,该研究表明美国放射科医生患白血病的风险较大,但缺乏关于剂量数据的记录[1]。近些年来随着辐射剂量的降低和防护技术的提高,电离辐射对人类健康尤其是对心血管系统的影响逐渐引起关注并成为研究热点。由核电站的工人和医疗工作者等组成的加拿大国家剂量登记处(NDR)的纵向研究数据显示,该队列中心血管疾病死亡率的风险估计值高于大多数其他职业队列,且辐射剂量与心血管疾病死亡风险之间存在正相关[2]。一项系统评价和Meta分析结果提示,高剂量和低剂量的电离辐射暴露与心血管疾病之间均存在因果关系,但可能由于混杂因素的差异导致该文研究异质性较大[3]。国内对新疆医疗放射工作人员的回顾性调查显示,在较低水平的电离辐射暴露下,放射组心血管系统异常风险仍高于对照组(OR = 1.846)[4]。基于以上分析,本文旨在对电离辐射与心血管系统的关系及其可能机制进行综述,探讨目前研究的进展和可提供的启示,为采取针对性的防护和干预措施,减少电离辐射危害提供参考。
1 对心脏的影响关于电离辐射对心脏的影响,之前的动物实验显示,予以10 Gy/d的X线照射3 d后,与对照组相比,X线照射组大鼠心肌组织TNF-αmRNA及蛋白表达明显升高(P<0.05),从而造成放射后心脏炎症反应,引起心脏的损伤[5]。对8只雄性健康比格犬进行单次照射20 Gy,结果半年后有2只、1年后有6只出现心包积液;半年后有1只、1年后有3只出现心肌高信号;且1年后的射血分数(EF)、左心室舒张期容积(EDV)、左心室收缩期容积(ESV)与照射前比较差异均有统计学意义[6]。
人群研究中,在受雇于核工厂工人的随访中观察到,在调整非辐射因素和内部辐射剂量后,缺血性心脏病(IHD)的发病率随外部γ射线总剂量呈线性增加趋势(ERR/Gy = 0.10),但射线剂量与死亡率的关联无统计学意义(P>0.05)[7]。来自韩国国家剂量学登记处(NDR)的数据也显示,职业辐射剂量与缺血性心脏病的死亡率不存在剂量反应关系[8]。但对法国、英国和美国核工人的队列研究显示,低剂量累积辐射暴露会增加缺血性心脏病的发生风险,且与辐射剂量相关(ERR/Sv = 0.18)[9]。对加拿大63 707 名和马萨诸塞州13 568名结核患者的评估发现,在0.5 Gy的小剂量辐射暴露下,缺血性心脏病发生率呈上升趋势(超额相对危险度/Gy = 0.267,P<0.05)[10]。研究结果的不一致性可能与随访时间、辐射剂量以及其他未调查的混杂因素等有关。
在放射性心脏病的机制研究中,与对照组相比,1 Gy和8.5 Gy电离辐射后,大鼠心脏成纤维细胞(CFs)中纤维化标志物Col-1α和α-SMA以及miR-21表达水平均增高;在1Gy和8.5 Gy电离辐射沉默miR-21的CFs中,Col-1α均降低,说明miR-21表达水平与电离辐射后CFs纤维化密切相关,而沉默miR-21的表达可以增强辐射后CFs的细胞凋亡、抑制细胞增殖和阻滞细胞周期[11]。
2 对血压的影响高锦[12]研究中,将40只雄性小鼠分为对照组和不同剂量电离辐射照射组,200 d之后的监测结果显示,对照组小鼠收缩压和舒张压均没有异常变化,但各照射组收缩压和舒张压均有增加,且随着剂量的增加呈上升趋势。
张倩[4]对医疗放射工作人员的研究显示,该人群血压异常检出率较高,且存在性别、年龄和工龄间的差异,男性、年龄越大、工龄越长者血压异常检出率越高;以杭州进行放射职业健康检查的5 720名放射工作人员为研究对象的调查同样显示,男性和工龄越长者的血压异常检出率越高[13]。但上述2项研究均缺少空白对照,且没有调整其他可能影响血压值的因素,因此无法确定电离辐射暴露是否是引起组间差异的主要原因。对天津市1 883名医疗机构在岗放射人员的血象、血压、血糖、甲状腺激素和眼晶状体等健康监护资料进行分析显示,异常率最高的为血压值(19.4%)[14],提示要重视放射工作人员的血压状况。
对山东省医疗机构放射工作者的体检资料分析结果提示,在岗组的血压异常检出率高于岗前组(P<0.01),但在调整性别、年龄和工龄后的多因素Logistic回归分析中,年均有效照射剂量与血压异常的关联无统计学意义(P>0.05)[15],可能由于调查中的混杂因素过多,相关结论仍需更多研究证据支持。在一项对涉核单位职工开展的辐射流行病学调查中,将不接触电离辐射者设为对照组,结果显示,普通暴露组和对照组的高血压者占比差异无统计学意义(P>0.05),但是高剂量组职工中高血压者占比显著高于对照组;且以普通暴露组为对照时,高剂量组的高血压患病风险明显升高(OR = 2.01)[12]。
队列研究中,以长期暴露于电离辐射的22 377名俄罗斯工人为随访对象,结果显示高血压发病率与γ射线的累积肝脏吸收剂量呈显著线性相关(超额相对危险度/Gy = 0.14),研究队列的高血压发病风险高于日本原子弹幸存者队列,但低于切尔诺贝利清理工人的相应估计值[16]。
3 对血管疾病的影响冠状动脉疾病是辐射诱发心血管疾病最常见的表现,其患病率达85%[17]。电离辐射对血管影响的动物实验中,对4月龄雌性小鼠给予单剂量的0.1或0.2 Gy铁颗粒照射,15个月后观察到了冠状动脉的退行性变化,主要包括平滑肌退行性变伴纤维化以及血管内层碎片和细胞外基质的积聚[18]。对雄性载脂蛋白E缺陷小鼠的特定动脉部位进行2~5 Gy 铁离子的照射,结果发现辐射加速了主动脉照射部分动脉粥样硬化的发展,并且导致晚期主动脉根部病变进展得更快[19]。
一项来自英国国家辐射工作者队列的数据显示,低剂量暴露于外部辐射后,脑血管疾病(CVD)死亡的ERR/Sv为0.57(P<0.05),表明低剂量职业辐射暴露可能会增加CVD风险[20]。对核工厂工人的队列研究显示,与暴露于较低剂量者相比,总吸收外伽马射线剂量>0.1 Gy工人的CVD发病率更高,且其发病率与射线存在剂量反应关系(ERR/Gy = 0.46)[21]。对1990年以来发表的同行评议论文进行的系统评价和Meta分析显示,低水平辐射暴露导致的循环系统疾病的人群风险从法国的2.5%/Sv到俄罗斯的8.5%/Sv不等[22]。来自以色列头癣队列研究显示,调整年龄、性别、社会经济地位、吸烟、高血压和糖尿病之后,暴露于低至中等剂量的头部和颈部电离辐射会增加颈动脉狭窄(RR = 1.32)的发生风险[23]。
在相关机制研究中,对人脐静脉内皮细胞给予2、4 Gy的X射线照射,结果在照射3 d后,β-半乳糖苷酶(SA-β-gal)染色阳性细胞数量、衰老标志蛋白p21、P16表达量、衰老相关分泌表型(SASP)因子IL-6,IL-8的mRNA相对表达量均增加;SQSTM1/p62蛋白表达水平下降,GATA4蛋白表达水平升高,提示电离辐射可诱导血管内皮细胞发生细胞早衰,并激活p62/GATA4早衰相关通路[24]。
4 总 结电离辐射可以诱导细胞发生破坏性的凋亡、坏死,进而对组织、器官功能造成影响[25]。辐射对生物体的损害取决于辐射类型、暴露的总剂量、剂量率和暴露的身体部位[26]。随着现代医疗技术的发展,医疗照射已经成为最大的人工电离辐射来源,医疗放射工作者也成为电离辐射高危人群,目前我国关于电离辐射对健康危害的相关研究对象多为医疗放射专业工作人员,而国外则有较多针对工厂暴露工人的队列研究证据。由于防护条件和工作负荷的不同,不同国家的研究结果可能会存在差异,目前关于高剂量电离辐射与健康的关联已经得到共识,但低剂量暴露下存在关联的证据仍然存在争议。有研究认为当前的流行病学和实验数据已经表明暴露于低剂量电离辐射会增加心血管病风险,但同时也指出鉴于心血管疾病的多病因和缺乏明确的病理生理机制,对流行病学结果的解释仍需谨慎[27]。而另一篇Meta分析显示,小剂量辐射暴露对职业人群红细胞计数异常的影响无统计学意义(P>0.05)[28]。一项对山东某市医务放射工作人员的调查显示,心血管健康异常的独立影响因素包括年龄和性别,与长期低剂量辐射无显著关联[29]。
综合认为现有研究尚有以下局限:(1)队列研究缺少生活方式相关信息,研究缺陷造成无法对非辐射危险因素进行调整,导致了评估结果的不确定性。(2)调查性研究中由于未设立空白对照,健康方面的损害是否是由电离辐射造成的证据尚不够充分。(3)由于研究样本量、累积剂量和个体间差异等因素,造成结果的不一致性,未来仍需开展多中心、大样本的队列研究提供更具科学性的结论。(4)对于辐射剂量与心血管疾病的关系、辐射暴露的敏感窗口等尚缺少有效证据,需进一步探索。(5)对于安全范围内小剂量电离辐射暴露对心血管系统的影响研究结论尚未统一,还需开展更多可提供高质量证据的相关研究。
总之,随着研究的不断深入,电离辐射对心血管系统的影响证据已经愈加明晰,“健康中国2030”规划纲要中明确提出要加强全国个人辐射剂量管理和放射诊疗辐射防护[30],在此背景下,本综述可为辐射防护和辐射相关心血管疾病的防治提供科学依据。建议应采取科学、合理的防护措施,尽量降低辐射剂量,减少辐射暴露;同时加强辐射防护技术的研究,提高辐射防护水平;此外,对于辐射暴露人群,应加强心血管疾病的筛查与预防,以降低辐射对心血管系统的危害;最后,要研究制定可用于预防、减轻辐射暴露对心血管系统负面效应的高效、安全的药理学干预措施。
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