Radiobiološki efekti jonizujućih zračenja

Akutna i hronična radijaciona bolest

Prof. dr Petar Bulat

Sadržaj

• Izvori ekspozicije jonizujućem zračenju

• Radiobiološki efekti jonizujućeg zračenja

• Akutni radijacioni sindrom

• Hronični radijacioni sindrom

Izvori izloženosti jonizujućem zračenju

• Nuklearni akcidenti na reaktorima, akceleratorima i u nuklearnim centralama

• Radioterapija • Radiološka dijagnostika • Nuklearne elektrane • Proizvodnja i primena nuklearnog oružja • Industrijska primena radioemitera • Nepravilna distribucija radioaktivnog otpada • Nuklearne probe i eksperimenti • Merenje debljine filmova • Merenje nivoa u industrijskim postrojenjima • Eksploatacija uranijumskih ruda • ...

Radiobiološki efekti jonizujućih zračenja

ćelija putanje ATOM elektroni jezgro

Radiobiološki efekti

• Indirektni

–Radioliza vode i stvaranje slobodnih radikala u citoplazmi

• Direktni

–Radijacioni grozdovi na DNK u jedru

OH2

O2 H2O2

OH

H2

H2O

Indirektno dejstvo : Radioliza vode u citoplazmi ćelije=slobodni radikali (SR)

Direktno dejstvo – na jedro ćelije

• Jonizacija DNK - radijacioni grozdovi

• Kidanje lanaca DNK

• Poremećaji replikacije i transkripcije

• Nastanak mutacija

• Nepravilna popravka lezije – nastanak aberacija

Hromozomske lezije izazvane jonizujućim zračenjem

1. Nespecifične – Hromozomski prekidi,

– Hromozomske razmene,

– Delecije hromozoma,

– Translokacije homozoma i hromatida

2. Specifične – Dicentrični hromozomi

– Prstenasti hromozomi

3. Multiple aberacije

1. Nespecifične lezije hromozoma Prekidi, razmene, delecije, translokacije delova homozoma i hromatida

1. Nespecifične lezije hromozoma Hromatidna izmena

Dicentrik

Acentricni fragment

2. Specifične lezije hromozoma Dicentrik

Mehanizam formiranja dicentrika

Ring hromozom

2. Specifične lezije hromozoma Ring hromozom

2. Specifične lezije hromozoma Ring hromozom

Mehanizam formiranja ring hromozoma

Ring

3. Multiple aberacije hromozoma Ring i dicentrik

Efekti jonizujućih zračenja

• Stohastički (dozno nezavisni) – Mutacije i stabilne hromozomske aberacije

• Maligne bolesti

• Genetske malformacije u potomstvu

• Nestohastički (dozno zavisni) – Nestabilne hromozomske aberacije tipa dicentrika

• Dozno zavisni poremećaji radiosenzitivnih tkiva

• Sterilitet

• Teratogeni poremećaji

Akutni radijacioni sindrom

• Akutni radijacioni sindrom je skup znakova i simptoma u toku 6-tonedeljnog perioda posle ozračenja ljudi dozom većom od 0,5 Gy u kratkom vremenskom periodu, od nekoliko sati do 1-2 dana

Patogeneza

• Oštećenje membrana ćelija

• Zaustavljanje deoba ćelija

• Povećana propustljivost zidova krvnih sudova

• Poremećaj sprovodljivosti

• Hemoragijska dijateza

• Inhibicija enzima

• Isuficijencija hematopoeze

• Hipovolemija i acidoza

DOZA Prodromalni Latentni Manifestni

1-3Gy Gubitak apetita, muka, povraćanje

Oštećenje ćelija u krvotoku

Infekcija

4-6Gy Intenzivno povraćanje, malaksalost, zamaranje

Pštećenje ćelija kostne srži

Hemoragijski sindrom

7-10Gy Dijarea, alopecija Aplazija, acidoza

Intoksikacija – endogena sepsa

Klinička slika

Dijagnoza

• Fizička dozimetrija

• Biodozimetrija

• Biološki pokazatelji

– Pojava prvih simptoma u prodromalnoj fazi

– Dužina latentnog perioda

– Laboratorijski pokazatelji

Fizička dozimetrija

• Personalni dozimetri-TLD

• Merenje u okolini akcidenta

• Monitoring životne i radne sredine

Biodozimetrija

• Radioaktivnost urina

– Alfa spektrometrija

– Gama spektrometrija

• Analiza hromozomskih oštećenja

– Aberacija

– Lezija

– Mikronukleusa

LABORATORIJSKI POKAZATELJI Kretanje broja Limfocita u zavisnosti od doze

Doza (Gy) Ly x 109/l Vreme (Dani)

0,5-1,5 2 7

1,5-2 1 7

2-3,5 0.5 6

3,5-5,5 0 3

5,5-7,5 0 1

7,5-10 0 0dmah

Lecenje

• Spoljašnja dekontaminacija

• Eliminacija radionuklida – interna dekontaminacija

• Opsta simptomatska terapija

• Terapija infekcije

• Terapija hemoragijskog sindroma

• Terapija faktorima rasta (CSF) matičnih ćelija

• Transplantacija koštane srzi

Spoljašnja dekontaminacija

• Merenje spoljašnje kontaminacije-detektorima

• Tuširanje

Eliminacija radionuklida – interna dekontaminacija

• Primena sredstava za sprečavanje apsorpcije

• Primena helata

• Tečnosti za ubrzavanje eliminacije

• Kompeticija na nivou receptora

• Dijaliza

Osiromašeni uranijum 1999

Hronični radijacioni sindrom

Hronični radijacioni sindrom

• Skup simptoma i znaka koji su posledica kumulativnih efekata malih doza jonizujućeg zračenja na 2 i više radiosenzitivnih tkiva kroz duži vremenski period a najmanje 5 godina.

Radiosenzitivna tkiva

• Niskodiferencirana

• Visok mitotski indeks

• Veoma metabolički aktivna

Radiorezistentna tkiva

• Visokodiferencirana

• Nizak mitotski indeks

Radio osetljivost

Radio osetljiva tkiva i ćelije Radiorezistentna tkiva i ćelije

Stem ćelije gastrointestinalnog sistema Koštano tkivo

Stem ćelije epiderma Jetra

Spermatogonije Mišići

Eritroblasti Nervno tkivo

Oociti Pluća

Limfociti Bubrezi

Kostna srž Pankreas

Kornea Pljuvačne žlezde

Hipofiza

Oboljenja izazvana malim dozama jonizujućih zračenja, hronične

profesionalne bolesti

• Maligne bolesti

• Bolesti hematopoeznog sistema

• Oštećenja oka, katarakta

• Radiodermatitisi

• Sterilitet

Maligni tumori koji mogu biti izazvani jonizujućim zračenjem

• Leukemija

• Multipni mijelom • Planocelularni, skvamozni i bazocelularni

karcinom kože • Fibrosarkom potkožnog tkiva

Maligni tumori koji mogu biti izazvani jonizujućim zračenjem

Tip tumora Izvor jonizujućeg zračenja

Adenokarcinom bronha Radon

Adenokarcinom štitne žlezde Radioaktivni jod 131 i 125

Osteosarkom Uran, radijum, tehnecijum

Oboljenja hematopoeznog sistema povezane sa jonizujućim zračenjem

• Anemija • Leukocitopenija • Trombocitopenija • Trombocitoastenija • Agranulocitoza • Lukocitoza • Eozinofilija i bazofilija

Oboljenja hematopoeznog sistema povezane sa jonizujućim zračenjem

• Mijelodisplastični sindrom

• Maligne hemopatije

• Imunodeficijencije

Efekti jonizujućeg zračenja na oko

• Akutna radijaciona katarakta – direktno delovanje visokih doza na oko

• Radijaciona presenilna katarakta – hronična, progredijentna profesionalna bolest pri

kumulativnoj dozi preko 150 mSv ili manjoj kod radioosetljivih radnika ispod 50 godina starosti

Patogeneza

• Nestohastički efekat

• Doza = 150mSv ili veća

• Denaturacija belančevina

• Subkapsularno zamućenje

• Stohastički efekat

• Genetska predispozicija

• Mutacije u epitelnim ćelijama sočiva

• Poremećaj metabolizma epitela

• Nemogućnost da se održi providnost sočiva

Sočivo Epitelne ćelije

Presenilna katarakta Može biti izazvana jonizujućim (RADIJACIONA)

i nejonizujućim (infracrvenim, mikrotalasnim) zračenjem

Normalan nalaz Katarakta

Radiodermatitis

• Akutni (velika doza 3,5-40Gy)

• Hronični (dugotrajno dejstvo malih doza, preko 500 mSv)

– Radiodermatitis I stepena – Simplex

– Radiodermatitis IIstepena – Ulceronekroticni

– Radiodermatitis III stepena - Maligni

Radiodermatitis simplex Ulceronekroticni radiodermatitis

OCENA RADNE SPOSOBNOSTI kontraindikacije za rad u zoni zračenja

• Maligne bolesti

• Bolesti hematopoeznog sistema

• Autoimune bolesti

• Veće refrakterne anomalije

• Hronična oboljenja kože

• Neregulisani endokrini poremećaji

• Psihoze