Ντετερμινιστικα Και Στοχαστικα Βιολογικα...

ΝΤΕΤΕΡΜΙΝΙΣΤΙΚΑ ΚΑΙ ΣΤΟΧΑΣΤΙΚΑ ΒΙΟΛΟΓΙΚΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΛΟΓΩ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΗΣΗΣ

ΑΝΔΡΟΥΛΑΚΗΣ ΙΩΑΝΝΗΣ ΑΕΜ: 12815

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ• Στοιχεία ακτινοβιολογίας

• Κυτταρική Βλάβη• Άμεση• Έμμεση

• Χρονοδιάγραμμα βιολογικής βλάβης• Διαχωρισμός βιολογικών αποτελεσμάτων

• Ντετερμινιστικά• Acute Radiation Syndrome• Τερατογένεση

• Στοχαστικά• Καρκίνος• Λευχαιμία• Κληρονομικά

ΕΡΕΘΙΣΜΟΣ ΚΥΤΤΑΡΟΥ

Όταν κύτταρα εκτίθενται σε (ιονιστική) ακτινοβολία αρχικά επιδρούν με τα άτομα και

μόρια των κυττάρων και πιθανή βιολογική (επίδραση) βλάβη ακολουθεί μετά.

Οι βιολογικές βλάβες που προκαλούνται προέρχονται κυρίως από βλάβη στο DNA των

κυττάρων.

Είναι και ο πιο κρίσιμος στόχος εντός του κυττάρου που εάν προσβληθούν μπορούν να

οδηγήσουν σε θάνατο κυττάρου.

ΑΜΕΣΗ ΔΡΑΣΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ ΣΤΗΝ ΚΥΤΤΑΡΙΚΗ ΒΛΑΒΗ

 Σε άμεση δράση η ακτινοβολία αλληλεπιδρά απευθείας με το κρίσιμο στόχο στο

κύτταρο.

Τα ίδια τα άτομα του στόχου μπορούν να ιονιστούν ή να διεγερθούν μέσω

αλληλεπιδράσεις Coulomb

οδηγούμαστε έτσι σε μια αλυσίδα χημικών και φυσικών γεγονότων που ενίοτε

δημιουργούν βιολογική βλάβη.

ΕΜΜΕΣΗ ΔΡΑΣΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ ΣΤΗΝ ΚΥΤΤΑΡΙΚΗ ΒΛΑΒΗ

Σε έμμεση δράση η ακτινοβολία αλληλεπιδρά με άλλα μόρια και άτομα (κυρίως νερό) μέσα στο κύτταρο ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑ:

• δημιουργεί ελεύθερες ρίζες• μέσω διάδοσής τους εντός του κυττάρου

προσβάλλουν ένα κρίσιμο στόχο εντός του κυττάρου • Σε αλληλεπιδράσεις ακτινοβολίας με νερό,

απελευθερώνονται ρίζες όπως και • αυτές μπορούν να προσβάλλουν με τη σειρά τους το

στόχο εντός του κυττάρου.• Οι ελεύθερες ρίζες που σπάνε τους χημικούς δεσμούς

και προκαλούν χημικές μεταβολές οι οποίες με τη σειρά τους οδηγούν σε βιολογική βλάβη, είναι πολύ δραστικά μόρια

• 1/3 των βιολογικών βλαβών από χαμηλής LET ακτινοβολίες, όπως ακτίνες Χ ή ηλεκτρόνια είναι αποτέλεσμα έμμεσης δράσης

ΤΙ ΜΠΟΡΟΥΝ ΝΑ ΠΑΘΟΥΝ ΟΙ ΙΣΤΟΙ ΑΠΟ ΤΗΝ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΗΣΗ;

1. Καμία επίδραση2. Καθυστέρηση διαίρεσης: Το κύτταρο καθυστερεί α διαιρεθεί3. Απόπτωση: Το κύτταρο πεθαίνει προτού διαιρεθεί ή έπειτα από τη

διαίρεσή του, με κατακερματισμό σε μικρότερα σώματα που απορροφώνται από γειτονικά κύτταρα.

4. Αποτυχία αναπαραγωγής: Το κύτταρο πεθαίνει κατά τη προσπάθεια της πρώτης ή επακόλουθης μίτωσης.

5. Γενετική αστάθεια: Υπάρχει επιβραδυμένη μορφή αναπαραγωγικής αποτυχίας, ως αποτέλεσμα γενετικής αστάθειας.

6. Μετάλλαξη: Το κύτταρο επιβιώνει αλλά περιέχει μετάλλαξη.7. Μεταμόρφωση: Το κύτταρο επιβιώνει αλλά η μετάλλαξη οδηγεί σε

μεταμορφωμένο φαινότυπο και πιθανότατα και σε καρκινογένεση.8. Επίδραση των παρευρισκομένων: Ένα ακτινοβολημένο κύτταρο μπορεί

να στείλει σήμα σε γειτονικό μη-ακτινοβολημένο κύτταρο και να του επιφέρει γενετική βλάβη.

9. Προσαρμοστική απόκριση: Το ακτινοβολημένο κύτταρο παρακινείται να αντιδράσει και γίνεται περισσότερο ανθεκτικό σε επακόλουθη ακτινοβόληση.

ΧΡΟΝΟΔΙΑΓΡΑΜΜΑ

ΔΙΑΧΩΡΙΣΜΟΣ ΒΙΟΛΟΓΙΚΩΝ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ

Βιολογικά αποτελέσματα

Ντετερμινιστικά Στοχαστικά

ΔΙΑΧΩΡΙΣΜΟΣ ΒΙΟΛΟΓΙΚΩΝ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ

Τα Ντετερμινιστικά αποτελέσματα αναπτύσσονται λόγω θανάτωσης κυττάρων από υψηλή δόση ακτινοβολίας, εμφανίζονται πάνω από ένα συγκεκριμένο κατώφλι το οποίο είναι κατά πολύ υψηλότερο από την φυσική ακτινοβολία, ή την ακτινοβόληση από τεχνητά μέσα σε κανονική λειτουργία. Η βαρύτητα του αποτελέσματος εξαρτάται από την δόση. Σε δοσμένη υψηλή δόση το αποτέλεσμα που παρατηρείται είναι στην υπερθετική του μορφή σε όλα τα εκτεθειμένα κύτταρα του στόχου. Σε υψηλότερη από αυτή δόση, δεν μπορεί να αυξηθεί η βαρύτητα του αποτελέσματος.

Στοχαστικά αποτελέσματα αναπτύσσονται λόγω του φαινομένου μετάλλαξης από χαμηλές δόσεις ακτινοβολίας, ενώ το κατώφλι δόσης δεν είναι γνωστό. Έχει παρατηρηθεί ότι καρκίνος σε διάφορα σημεία εμφανίζεται σε διαφορετικές τιμές δόσης, η βαρύτητα του αποτελέσματος δεν εξαρτάται από την δόση, αλλά η συχνότητα εμφάνισης του (πιθανολογικού) αποτελέσματος στην εκτεθειμένη ομάδα πληθυσμού είναι εξαρτώμενη από την δόση, (στις περισσότερες περιπτώσεις) γραμμικά αυξανόμενα με τη δόση

ΔΙΑΧΩΡΙΣΜΟΣ ΒΙΟΛΟΓΙΚΩΝ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ

ΝΤΕΤΕΡΜΙΝΙΣΤΙΚΑ ΒΙΟΛΟΓΙΚΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ

ΝΤΕΤΕΡΜΙΝΙΣΤΙΚΑ ΒΙΟΛΟΓΙΚΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ

ΝΤΕΤΕΡΜΙΝΙΣΤΙΚΑ ΒΙΟΛΟΓΙΚΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ

ARS - ΟΞΥ ΣΥΝΔΡΟΜΟ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΗΣΗΣ Οξύ σύνδρομο ακτινοβόλησης (ΑRS) είναι το πιο αξιοσημείωτο Ντετερμινιστικό αποτέλεσμα ακτινοβόλησης από ιονίζουσα ακτινοβολία.

Το ARS χωρίζεται σε τρείς κύριες εκφράσεις: αιματοποιητική, γαστρεντερική και νευρολογική και αγγειακή. Αυτά τα συμπτώματα μπορεί αλλά μπορεί και να μην προηγηθούν από ένα πρόδρομο σύμπτωμα. Η ταχύτητα ανάπτυξης του συνδρόμου εξαρτάται στο μέγεθος της δόσης έκθεσης, με τις μεγαλύτερες δόσεις να οδηγούν σε ταχύτερη εμφάνιση των συμπτωμάτων.

Αιματοποιητική: Το σύνδρομο προκαλεί πτώση του αριθμού των κυττάρων του αίματος. Αυτό μπορεί να οδηγήσει σε λοιμώξεις λόγω μικρών συγκεντρώσεων λευκών αιμοσφαιρίων, αιμορραγία λόγω έλλειψης αιμοπεταλίων και αναιμία λόγω έλλειψης ερυθρών αιμοσφαιρίων

Γαστρεντερική: Αυτό το σύνδρομο τυπικά εμφανίζεται σε δόσεις έκθεσης των 6-10 Gy. Ναυτία, εμετός, απώλεια όρεξης, κοιλιακός πόνος είναι μερικά συνηθισμένα συμπτώματα στην περίοδο 1-2 ωρών μετά την ακτινοβόληση

Νευρολογική: Αυτό το σύνδρομο τυπικά εμφανίζεται σε δόσεις άνω των 10 Gy. Παρουσιάζει συμπτώματα όπως ζαλάδες, πονοκέφαλο ή αδυναμία διατήρησης των αισθήσεων

ARS - ΟΞΥ ΣΥΝΔΡΟΜΟ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΗΣΗΣ

ΤΕΡΑΤΟΓΕΝΕΣΗ

Η τερατογένεση είναι ειδική περίπτωση ντετερμινιστικού αποτελέσματος

Η έκθεση του αναπτυσσόμενου εμβρύου μπορεί να οδηγήσει σε τερατογενετικά συμπτώματα στο νεογνό.

Η έκθεση των ωοθηκών ή των όρχεων μπορεί να οδηγήσει σε γενετικά αποτελέσματα (ή κληρονομική ασθένεια) στους απογόνους.

ΤΕΡΑΤΟΓΕΝΕΣΗ

Τα εμβρυικά αποτελέσματα εμφανίζονται σε σχετικά χαμηλές δόσεις ακτινοβολίας (κατώφλι στα 0.1 Gy). Το έμβρυο είναι ένα ιδιαίτερα παραγωγικό σύστημα με πολλά αδιαφοροποίητα κύτταρα. Ως εκ τούτου, είναι εξαιρετικά ευαίσθητο στις επιδράσεις της ακτινοβόλησης.

Τα κλασικά αποτελέσματα της ακτινοβολίας επί του εμβρύου είναι:

• ενδομήτρια καθυστέρηση της ανάπτυξης (IUGR)

• εμβρυικός ή νεογνικός θάνατος

• συγγενή δυσπλασία

ΤΕΡΑΤΟΓΕΝΕΣΗηλικία κυοφορίας Στάδιο Αποτέλεσμα

0 – 9 ημέρες προεμφύτευση Όλα ή τίποτα

10 μέρες – 6 εβδομάδες

Μορφογένεση – Οργανογένεση

καθυστέρηση ανάπτυξης,Γεννητικές ανωμαλίες

6 – 40 εβδομάδες Όψιμη εμβρυϊκή περίοδος

καθυστέρηση ανάπτυξης,Μικροκεφαλία, νοητική υστέρηση

ΣΤΟΧΑΣΤΙΚΑ ΒΙΟΛΟΓΙΚΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ

ΣΤΟΧΑΣΤΙΚΑ ΒΙΟΛΟΓΙΚΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ

• Η πιθανότητα εμφάνισης των βιολογικών αποτελεσμάτων αυξάνει με τη δόση

• Αν η ακτινοβόληση έχει οδηγήσει σε βιώσιμα αλλά τροποποιημένα κύτταρα, τότε κατά κάποιο χρονικό διάστημα – την λανθάνουσα περίοδο – αυτά μπορούν να εμφανίσουν κακοήθεια (κοινώς καρκίνο)

ΣΤΟΧΑΣΤΙΚΑ ΒΙΟΛΟΓΙΚΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ

Στοχαστικά Αποτελέσματα

Καρκινώματα

Λευχαιμία

(ως ειδική περίπτωση καρκίνου)

Κληρονομικές Επιπτώσεις

ΚΑΡΚΙΝΟΣ

Επιβιώσαντες από:

• Ατομικές βόμβες

• Πυρηνικά ατυχήματα

• Ιατρογενής έκθεση– Περιλαμβάνει δεύτερους καρκίνους σε ασθενείς που υπεβλήθησαν σε ακτινοθεραπεία

ΚΑΡΚΙΝΟΣ

ΚΑΡΚΙΝΟΣ

ΛΕΥΧΑΙΜΙΑ• Η Λευχαιμία είναι ένας τύπος καρκίνου του

αίματος η του μυελού των οστών που χαρακτηρίζεται από τη μη φυσιολογική αύξηση ανώριμων και πρόδρομων μορφών των λευκών αιμοσφαιρίων. Η λευχαιμία είναι ένας γενικός όρος που αναφέρεται σε ένα φάσμα ασθενειών. Εναλλακτικά, είναι το σύνολο των ασθενειών που επηρεάζουν το αίμα, το μυελό των οστών και το λεμφικό σύστημα, οι οποίες είναι γνωστές ως νεοπλασίες του αίματος.

• Τα αποτελέσματα εμφανίζονται πολύ νωρίτερα από τις άλλες μορφές καρκίνου

ΛΕΥΧΑΙΜΙΑ - ΣΥΜΠΤΩΜΑΤΑ• Βλάβη στο μυελό των οστών, οδηγεί σε έλλειψη αιμοπεταλίων στο αίμα.

• μπορεί εύκολα να δημιουργηθούν μώλωπες, • να προκληθεί υπερβολική αιμορραγία ή • να αναπτυχθούν αιμορραγίες σαν κεφαλή καρφίτσας.

• Τα λευκά αιμοσφαίρια μπορεί να κατασταλούν ή να δυσλειτουργούν. Αυτό μπορεί να καταστήσει το ανοσοποιητικό σύστημα του ασθενούς ανίκανο να καταπολεμήσει μια απλή λοίμωξη ή μπορεί να αρχίσει να επιτίθεται σε δικά του σωματικά κύτταρα.

• Έτσι, επειδή η λευχαιμία εμποδίζει το ανοσοποιητικό σύστημα να λειτουργήσει φυσιολογικά, μερικοί ασθενείς εμφανίζουν συχνές λοιμώξεις, οι οποίες κυμαίνονται από αμυγδαλίτιδες, πληγές στο στόμα, διάρροια μέχρι απειλητικές για τη ζωή πνευμονίες ή ευκαιριακές λοιμώξεις.

• Ανεπάρκεια ερυθροκυττάρων: αναιμία αφού έχουν πολύ λίγα κύτταρα για να μεταφέρουν οξυγόνο και γι’ αυτό μπορεί να προκληθεί δύσπνοια και ωχρότητα.

• Ορισμένοι ασθενείς παρουσιάζουν συμπτώματα όπως αίσθημα κόπωσης, πυρετό, ρίγη, νυχτερινές εφιδρώσεις και άλλα συμπτώματα γρίπης.

• Άλλοι ασθενείς παρουσιάζουν ναυτία ή αίσθημα πληρότητας λόγω διόγκωση του ήπατος και του σπλήνα, που μπορεί να οδηγήσει σε ακούσια απώλεια βάρους.

• Ανώριμα κύτταρα του αίματος που έχουν προσβληθεί από τη νόσο μπορεί να έρθουν σε επαφή και μπορεί να έχουμε πρήξιμο στο ήπαρ ή στους λεμφαδένες που με τη σειρά του προκαλεί πόνο και οδηγεί σε ναυτία.

ΛΕΥΧΑΙΜΙΑ

ΛΕΥΧΑΙΜΙΑ

ΚΛΗΡΟΝΟΜΙΚΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ

• Σε γενετικά αποτελέσματα μπορούν να οδηγήσουν βλάβες χρωμοσωμάτων στο γενετικό υλικό των ωαρίων και σπερματοζωαρίων, τα οποία μπορούν να οδηγήσουν σε ανωμαλίες στους κοντινούς ή μακρινούς απογόνους του ακτινοβολημένου ατόμου.

• H μεταλλαξιογεννής δράση της ακτινοβολίας ανακαλύφθηκε από τους Nadson και Philipov (1925) και αποδείχθηκε στη συνέχεια σε πειράματα πάνω σε μύγες από τον Muller το 1927

• Δεν έχει υπάρξει ακόμα έρευνα που να αποδεικνύει την γενετική επίδραση της ακτινοβολίας στον άνθρωπο

ΚΛΗΡΟΝΟΜΙΚΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ