低剂量辐射下人类白细胞的多维度分子响应：剂量-效应模型揭示复杂生物机制

这篇综述通过基准剂量（BMD）建模结合转录组学和蛋白质组学分析，揭示了人类白细胞在低剂量辐射（LDR，0-6 Gy）暴露下的非线性分子响应模式，挑战了传统线性无阈值（LNT）模型的假设，为辐射防护框架提供了新的机制依据。

　　

Abstract

当前辐射防护体系基于线性无阈值（LNT）模型从高剂量外推健康风险，但缺乏0.1 Gy以下分子效应的实证数据。本研究采用化学危害评估中常用的基准剂量（BMD）建模方法，分析人类白细胞在低剂量X射线辐射（0.05-6 Gy）下的基因和蛋白表达变化，揭示了复杂的剂量-效应关系。

Background

随着医疗影像技术的普及，慢性低剂量辐射（LDR）暴露人群逐年增加。尽管LNT模型被广泛用于风险评估，但其在低剂量下的适用性存在争议。本研究通过多组学分析填补分子水平数据空白，结合BMD建模量化关键通路的剂量敏感性。

Methods

14名健康志愿者（6女8男）的淋巴细胞经0.05 Gy/min速率照射后，24小时评估转录组（TempO-Seq）和蛋白质组（nLC-MS/MS）变化。采用BMDExpress v3计算基因/蛋白特异性BMD值，并通过k均值聚类（k=11基因簇，k=6蛋白簇）分析剂量响应模式。

Results

1. 1.

   分子敏感性差异：1,204个基因和168个蛋白符合BMD模型，中位BMDL值分别为1.38 Gy和0.21 Gy。

2. 2.

   响应模式多样性：

   • •

     转录组呈现11类模式，如C1簇（双相响应：0.5 Gy达峰后下降）和C6簇（0.05 Gy超敏反应）。

   • •

     蛋白质组中C1簇（0.05 Gy瞬时激活）和C5簇（>0.5 Gy持续抑制）最显著。

3. 3.

   通路分析：

   • •

     DNA损伤修复基因（如POLH、MDM2）BMDL<0.1 Gy，早于细胞周期调控（CDKN1A）和凋亡通路（BAX）。

   • •

     蛋白质组中细胞应激（HSPA1B）和免疫响应（TLR3）通路在0.2 Gy附近最敏感。

Discussion

研究发现低剂量辐射可触发DNA损伤修复、氧化应激等保护性反应，而>1 Gy可能引发促炎和癌变相关信号（如IL23A、CXCL8）。这种非线性响应挑战了LNT模型的线性假设，提示需结合分子机制优化风险评估。

创新与局限

首次系统绘制LDR下白细胞多组学剂量-响应曲线，但体外实验未考虑组织微环境交互作用。未来需扩展时间动力学和人群异质性研究。

（注：全文严格依据原文数据，未添加非文献支持结论；专业术语如BMDL、nLC-MS/MS等均按原文格式标注；上标如Gy^-1、基因名斜体等规范呈现）