辐射损伤的化学防护

辐射损伤的化学防护或称药物防护，是指机体受电离辐射前给予某种化学物质（或药物）能减轻机体的辐射损伤，促进其恢复，从而提高受照射机体的活存率。具有这种作用的化合物或药物，一般称为辐射防护剂，也有人将其称为“抗放药物”或“抗辐射药物”。近年来发现照后早期给予某些物质，也能促进辐射损伤的恢复，提高活存率。这与针对放射病的临床症状所采取的治疗措施不同，有人主张这也属于辐射防护剂的范畴。
辐射防护剂的研究开始于四十年代末。最早发现半胱氨酸能预防大鼠的急性放射损伤，接着发现半胱氨酸的脱羧产物半胱胺及其二硫化物胱胺有更好的防护作用。五十年代与六十年代各国广泛地开展了辐射防护剂的研究，合成和筛选了大量不同类型的化合物，目的是想为核战争、核事故、宇宙飞行以及放射治疗提供有效的防护措施。我国也于五十年代起开展了这方面的研究。
通过国内外多年的研究，找到了许多有效化合物，其中有的已作了药物代谢、药理毒性以及有关的临床研究。对不同类型有效防护剂的作用原理，以及化学结构与效价、毒性的关系等问题亦作了广泛的探讨。但是目前对这个新的研究领域还没有形成完整的科学体系，因此要把辐射防护剂进行合理的分类还缺乏科学的依据。为了便于叙述，可将辐射防护剂分为二大类：
❶照射前给药有效的防护剂。
❷照射前和照射后给药都有效的防护剂。这两类辐射防护剂中主要化合物的名称或代号、化学结构式、作用特点与相对毒性列入下表。
第一类辐射防护剂的特点是照射前短时间内（由几分钟到几小时）给药有效，照后给药无效。有效药量范围比较窄，毒副作用较大。属于这类防护剂的有含硫化合物、生物胺类等。这类辐射防护剂研究最多的是含硫化合物，它们不仅对γ射线照射有效，对中子照射也有一些防护作用，其中有的已进行了临床研究。这类化合物主要有半胱氨酸、半胱胺(MEA)、胱胺、S-2-氨基乙基异硫脲(AET)、氨乙基硫代磷酸单钠盐(AETP或WR638)、氨丙胺基乙基硫代磷酸(WR2721)、四氢噻唑等。它们含有游离的或在生理条件下容易释放出具有较强还原作用的SH基。其化学结构中，都含有强碱性质的基团，如氨基、脒基或胍基等。碱基的作用主要是诱发加强辐射防护剂中SH基的反应能力，氨基与SH基间距离为2～3个碳原子时防护效果较好，碱性基团对SH基的影响，随着它们之间距离的增加而减弱，超过3个碳原子时防护作用就明显减弱或消失。属于这一类的还有生物胺类与破坏机体内运输氧或利用氧的辐射防护剂，如吲哚烃胺、肾上腺素、乙酰胆碱、对氨基苯丙酮、亚硝酸盐、氰化物及一系列其它制剂。尽管这些化合物的化学结构各不相同，但注入机体后都可通过各种药理作用而产生低氧或缺氧效应。生物胺中主要的是吲哚烃胺类，包括色胺、5-羟色胺(5-HT)和5-甲氧基色胺(5-MOT)。吲哚烃胺类化合物的辐射防护效果并不低于含硫化合物，但有效时间较短。

主要辐射防护剂

*相对毒性： 为中毒剂量与有效剂量的比较
第二类辐射防护剂的特点是照前给药有效时间较长，照射后早期(1天以内)给药也有一定效果。有效药量范围较宽，安全系数较大； 其防护作用的种属差异性较明显，一般对小鼠的辐射防护作用较弱，对狗的效果较明显。这类药物，多数可使外周血白细胞数升高。属于这类辐射防护剂的主要有雌激素 （包括甾体和非甾体化合物）、细菌内毒素、植物多糖提取物及其它聚合物等。
随着辐射防护剂研究的发展，逐渐进入临床与应用阶段。平时很少有机会在人体验证辐射防护剂的防护效价，但可在放疗病人身上检验防护剂对于放射反应的防护效果。根据在放疗病人中试用的材料： 半胱氨酸，半胱胺，胱胺AET,WR2721,5-MOT，肾上腺素红单脒基腙甲磺酸盐(AMM),2-巯基丙酰甘氨酸(MPG)等药物都多少能减轻放射反应，部分药物如胱胺、AMM和MPG等还能减低照射引起的外周血淋巴细胞染色体畸变的发生率。由于半胱胺，胱胺，AET和5-MOT等药物都有不同程度的副作用，不能普遍被病人所接受，妨碍了它们在临床上扩大使用。AMM与MPG的副作用虽较小，但防护作用也较弱。动物实验证明，WR2721的防护效价较高，它对正常组织的辐射防护作用超过了对肿瘤组织的作用，因此在临床放疗试用中可能提高射线的剂量，从而提高疗效。根据比较药物代谢研究，按照体表面积估计WR2721对人的适宜剂量为10～20 mg/kg，此药量可能获得和在小鼠中100mg/kg药量相同的辐射防护效果。另外，在动物肿瘤放疗研究中，WR2721与少氧细胞辐射致敏剂(Misonidazole,2-硝基亚胺唑衍生物)合并用药时，对正常组织的辐射防护作用与对肿瘤组织的辐射致敏作用并无互相对抗的表现。因此，辐射防护剂与辐射致敏剂合并使用，有可能成为提高恶性肿瘤放疗效果的一种途径。
关于辐射防护剂的作用原理也进行了很多研究，提出了种种假说，主要的有形成混合双硫化物、减弱氧效应、俘获或消除自由基、氢传递、螯合对酶功能有重要作用的重金属离子、转移辐射能、“生化休克”、内源性防护剂的释放和生物膜受体等。但是每一个学说只能说明防护剂作用的某一个方面或某一环节，未能把问题作全面的解释。各类辐射防护剂的作用原理是不相同的，而且每一种药物的作用原理也不是单一的，如巯基化合物的防护作用至少与三种以上的学说有关，如消除自由基、形成混合双硫化物与抑制细胞代谢促进损伤细胞的修复等。
近年来通过造血干细胞研究发现辐射防护剂对细胞的作用是多方面的。如雌激素类药物对造血干细胞是抑制性的，但在整体动物中还可能通过间接作用加速造血功能的恢复； 氨基硫醇类等照前有效的辐射防护剂，对细胞有直接保护作用，使细胞受照射时处于短暂抑制状态，从而降低细胞的辐射敏感性，起到保护作用。