電離輻射對組織器官的作用是很廣泛的，可以影響到全身所有組織系統。但在一定劑量水平上，由于組織細胞的輻射敏感性不同，各器官的反應程度也不一致。

　　一、造血器官

　　造血器官是輻射敏感組織，電離輻射主要是破壞或抑制造血細胞的增殖能力，所以損傷主要發生在有增殖能力的造血干細胞、祖細胞和幼稚血細胞。對成熟血細胞的直接殺傷效應并不十分明顯。

　　（一）造血干細胞損傷

　　造血干細胞（hematopoietic stem cell），有很高的輻射敏感性。常以脾結節生成單位（colony forming unit-spleen，CFU-S）作為造血干細胞的代名詞。

　　根據測得的CFU-S的D0值可估算出照射后體內殘存造血干細胞的數量。小鼠全身約有1.5～2×106個造血干細胞，以D0值0.9Gy計，照射2Gy，體內殘留的造血干細胞約為10-1，照射4Gy約為10-２，照射6Gy則為10-3。一般認為，小鼠體內殘留10-3CFU-S時，要恢復到原先的造血水平約需2周。在此期間動物可能死于感染或其它并發癥。故把6Gy作為小鼠死亡的臨界值。當受到＞8Gy照射后，則需要輸入外源性造血干細胞以重建造血。

　　（二）造血祖細胞損傷

　　了解人的造血細胞損傷只能測定造血干細胞的后代造血祖細胞（hematipoietic progenitor cell），造血祖細胞是造血干細胞分化為形態上可辨認的幼稚血細胞之前的中間階段。照射后造血細胞隨照射劑量增加而成指數下降。根據小鼠實驗，CFU-S和CFU-GM的劑量存活曲線有很好的一致性。故可用骨髓細胞體外培養法來估價其它動物乃致人類造血干細胞的損傷程度。不同種系動物所測得的CFU-GM的D0值不同，人、犬和小鼠CFU-GM（粒單系集落形成單位）的D0值分別為1.27～1.37，0.59和1.9Gy。這與它們輻射致死的敏感程度是一致的。

　　（三）對造血調控的影響

　　正常情況下，血細胞生成有賴于造血微環境和體液因子的支持和調控。照射后造血微環境受到明顯的損傷。

　　造血微環境（hemaopoietic microenvironment）由微血管系統、基質細胞和神經成分等構成。微血管系統對輻射比較敏感，照射后血管通透性增加，血流緩慢甚至完全中斷，影響物質運輸，產生活性代謝產物，加重造血損傷。血管系統的變化與造血細胞退變壞死幾乎同步發生，且與照射劑量密切相關。

　　造血基質細胞是造血微環境的重要的構成成分，它包括纖維細胞、巨噬細胞、網狀細胞、脂肪細胞和上皮樣細胞。造血基質細胞通過釋放體液因子和細胞間短距離調控參與血細胞生成，基質細胞的數量，類型和比例改變，都可影響造血過程。成纖維細胞被認為是基質細胞祖細胞（fibroblast colony forming unit，CFU-F），對輻射有較高的敏感性。小鼠CFU-F的D0值為1.4～2.5Gy γ線，小鼠全身照射6Gy以后，股骨內CFU-F立即減少且難以恢復。造血微環境的破壞顯然可加重造血損傷，延緩恢復，既不利于內源性干細胞的生長增殖，也不利于外源性造血干細胞的植入和生長。

　　集落刺激因子（colony forming stimulator，CFS）是調節血細胞增殖分化的一種體液因子。照射后血清CFS含量增加，可能是一種反饋調節。在有完善的造血干細胞和造血微環境下，CFS可促進造血的恢復。目前已將CFS試用于放射損傷的臨床治療。

　　二、胃腸道

　　胃腸道也是輻射敏感器官之一，尤以小腸最敏感，胃和結腸次之。輻射對胃腸道的影響是多方面的，最顯著的是照后早期惡心嘔吐、腹瀉，和小腸粘膜上皮的損傷。輻射對胃腸道的運動、吸收、分泌功能也有影響，如胃排空延遲，胃酸分泌減少；早期小腸收縮和張力增高，分泌亢進，腸激酶活力增強，但吸收功能降低。后期運動、分泌功能都降低。

　　（一）早期惡心嘔吐和腹瀉

　　全身照射或腹部照射都可在照后早期出現惡心嘔吐，照射1Gy左右即可發生，持續數小時之久。其出現的快慢、嘔吐次數和持續時間長短，都與照射劑量有關。

　　在較大劑量（＞4～5Gy）照射后，早期還可出現腹瀉，大于10Gy照射可發生多次或頻繁腹瀉。可能是繼發于小腸運動功能紊亂，也可能是照射后體內釋放的某些體液因子如乙酰膽堿、5-羥色胺、組織胺等作用的結果。

　　（二）小腸粘膜上皮損傷

　　小腸粘膜絨毛表面覆蓋著完整的上皮細胞，是保持小腸正常分泌吸收和屏障功能的基礎。絨毛表面的上皮細胞是一種持續更新的細胞系統，腸上皮干細胞位于隱窩底部，不斷增殖分化向絨毛表面移動。小腸上皮干細胞的輻射敏感性很高，D0值約1.3Gy。照射后很快可見隱窩細胞分裂停止，細胞破壞、減少。其破壞程度與照射劑量有關。照射劑量小者，隱窩細胞數輕度減少，且很快修復，對絨毛表面細胞影響不大。照射劑量大時，隱窩破壞，隱窩數減少。更大劑量（＞10Gy）照射時，可使大部以至全部隱窩被破壞，絨毛被覆上皮剝脫，失去屏障功能。

　　三、神經內分泌系統

　　就形態而言，神經細胞對輻射不敏感，需很大劑量才能引起間期死亡。但就機能改變而言，0.01Gy就可出現變化。在亞致死量或致死量照射后，高級神經活動出現時相性變化，先興奮而后抑制，最后恢復。各時相時間長短與劑量有關，較小劑量時，興奮相較長，或不出現抑制相。劑量較大時，則興奮相短，較快轉入抑制相。植物神經系統也有類似現象，照后初期丘腦下部生物電增強，興奮性增高，神經分泌核的分泌亦增強。

　　內分泌腺除性腺外，形態上對輻射亦不甚敏感，在致死劑量照射后垂體、腎上腺、甲狀腺等功能都出現時相性變化，初期功能增強，分泌增多，隨后功能降低。損傷的極期腎上腺功能可再次升高。低劑量率慢性照射時，腎上腺皮質功能常降低，血漿皮質醇含量和尿中17-羥類固醇排出量減少。

　　性腺是輻射敏感器官，睪丸的敏感性高于卵巢。睪丸受0.15Gy照射即可見精子數量減少，照射2～5Gy可暫時不育，5～6Gy以上可永久不育。睪丸以精原干細胞最敏感，D0值為0.2Gy；其次為精母細胞，精細胞和成熟精子則有較高的耐受力。低劑量率慢性照射者，常出現性功能障礙。

　　卵巢是沒有干細胞、不增殖的衰減細胞群，成年卵巢含有一定數量的不同發育階段的卵泡。照射破壞部分卵泡可暫時不育，若全部卵～10Gy。卵泡被破壞的同時，可引起明顯的內分泌失調，出現月經周期紊亂，暫時閉經或永久性停經。

　　四、心血管系統

　　心臟對輻射的敏感性較低，10Gy以下照射所見主要為造血損傷引起的出血和感染。10Gy以上照射可引起心肌的變化，包括心肌纖維腫脹，變性壞死甚至肌纖維斷裂等。

　　血管方面以小血管較為敏感，尤其是毛細血管敏感性最高。照射后早期即有毛細血管擴張，短暫的血流加速后，即出現血流緩慢。臨床可見皮膚充血、紅斑。紅斑出現快慢與照射劑量有關，10Gy照射后數小時即可出現，照射1Gy則數日后才出現。可見血管內皮腫脹，空泡形成，基底膜剝離，以后內皮增生突向血管腔，血管壁血漿蛋白浸潤，繼而膠原沉著，致使管腔狹窄甚至堵塞。小血管的這些病變是受損傷器官晚期萎縮，功能降低的原因。

　　由于小血管內皮細胞損傷，血管周圍結締組織中透明質酸解聚增強，加上照射后釋放的組織胺，緩激肽以及細菌毒素等的作用，小血管的脆性和通透性增加。

　　五、免疫系統

　　（一）非特異性免疫的變化

　　1．皮膚粘膜的屏障功能減弱：照射后皮膚粘膜通透性增加，皮膚粘膜分泌酶和酸的抑菌、殺菌能力減弱。

　　2．細胞吞噬功能減弱：由于造血損傷，嗜中性粒細胞和單核細胞急劇減少，殘存細胞的吞噬功能和消化異物的功能都降低。

　　3．非特異性體液因子殺菌活力降低：照射后血清和體液中溶菌酶、備解素和補體系統的含量減少，殺菌效價降低。照射劑量愈大，下降愈甚，恢復愈慢。

　　（二）特異性免疫的變化

　　無論是中樞免疫器官（骨髓、胸腺、類囊器官）或外周免疫器官（淋巴結、脾臟等）都是輻射敏感器官，所以照射后對體液免疫和細胞都有影響。但體液免疫較細胞免疫敏感性高。漿細胞具有很高的輻射抗性，有人認為即使受數十Gy照射，亦不影響其分泌抗體。

　　細胞免疫的輻射敏感性低于體液免疫。文獻資料認為機體受到小于LD50/30的射線照射，則細胞免疫變化不大。大于LD50/30照射時，則細胞免疫和體液免疫都同時受抑制。

　　在免疫活性細胞中，B淋巴細胞的輻射敏感性高于T淋巴細胞。人外周血中B細胞的D0值約0.5Gy，T細胞約0.55Gy。

　　在免疫活性細胞中還有一類天然細胞毒性淋巴細胞（NK細胞），對射線不敏感。能殺傷腫瘤細胞的NK細胞γ線照射的D0值為7.5～8.5Gy。

　　（三）某些調節免疫功能的細胞因子的變化

　　小鼠全身照射后，脾臟生成白細胞介素2（IL-2）和干擾素（IFN）的功能受抑，抑制的程度都隨照射劑量增加而加深，它們受抑的D0值分別為2.53和1.91Gy。