Οι επιπτώσεις της ιοντίζουσας ακτινοβολίας Β. Μακρόπουλος, Πρόεδρος ΕΛ.ΙΝ.Υ.Α.Ε. Καθηγητής Ε.Σ.Δ.Υ.

Tο ΑΤΟΜΟ Θετικά φορτισμένα πρωτόνια (+) αφόρτιστα νετρόνια αρνητικά φορτισμένα ηλεκτρόνια (-) Πυρήνας : Πρωτόνια & νετρόνια Ο πυρήνας είναι διαφορετικός στα στοιχεία - υλικά & καθορίζει το ατομικό βάρος του στοιχείου

ΑΣΤΑΘΕΙΣ ΡΑΔΙΕΝΕΡΓΟΙ ΠΥΡΗΝΕΣ ΡΑΔΙΕΝΕΡΓΕΙΑ Ακτινοβολία γ Ακτινοβολία β Ακτινοβολία α ΑΣΤΑΘΕΙΣ ΡΑΔΙΕΝΕΡΓΟΙ ΠΥΡΗΝΕΣ Ακτινοβολία : εκπομπή ενέργειας με τη μορφή ηλεκτρομαγνητικού κύματος ή σωματιδίων Ραδιενέργεια : ιδιότητα ορισμένων υλικών να εκπέμπουν ακτινοβολία ΣΤΑΘΕΡΟΣ ΠΥΡΗΝΑΣ

ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ - ΥΛΗΣ incident photon (Eip) scattered photon (Esp) electron (Ese) loosely bound electron (Eie)

Τύποι ακτινοβολίας Πλαστικό β Χαρτί Μόλυβδος Μπετόν Νετρόνια γ α

ΦΥΣΙΚΟ ΣΤΑΔΙΟ : Αλληλεπίδραση ακτινοβολίας - Ύλης Εναπόθεση Ενέργειας μέσω ιοντισμών & διεγέρσεων ΧΗΜΙΚΟ ΣΤΑΔΙΟ : Ρήξη χημικών δεσμών Δημιουργία ελεύθερων ενεργών ριζών Πολύ ενεργές - δραστικές ρίζες ΟΗ- Η- ΒΙΟΛΟΓΙΚΟ ΣΤΑΔΙΟ : Επιδιορθωτικοί Μηχανισμοί του κυττάρου

Η ακτινοβολία επιδρά στο κέντρο της ζωής : στο κύτταρο Η ακτινοβολία επιδρά στο κέντρο της ζωής : στο κύτταρο Χρωμοσώματα

Ακτινοβόληση του κυττάρου Η ακτινοβολία “κτυπά” τον πυρήνα

Ακτινοβόληση του κυττάρου Καμμία αλλαγή Η ακτινοβολία “κτυπά” τον πυρήνα Μετάλλαξη DNA

Αποτελέσματα ακτινοβόλησης κυττάρου Επιζόν κύτταρο Επιδιόρθωση Βλάβης Άμεσα αποτελέσματα Θάνατος κυττάρου Απώτερα αποτελέσματα Μετάλλαξη DNA Το κύτταρο επιζεί μεταλλαγμένο

ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΩΝ ΑΜΕΣΑ (Ερύθημα, Καταρράκτης, Νέκρωση δέρματος) ΣΤΟΧΑΣΤΙΚΑ (Καρκινογένεση, Λευχαιμία, Γενετικά) Δόση Πιθανότητα Κατώφλι Δόση Πιθανότητα Δόση Σοβαρότητα Δόση Σοβαρότητα

ΑΜΕΣΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ - ΜΗ ΣΤΟΧΑΣΤΙΚΑ ΘΑΝΑΤΟΣ ΚΥΤΤΑΡΟΥ : ΑΜΕΣΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ - ΜΗ ΣΤΟΧΑΣΤΙΚΑ Πιθανότητα & Σοβαρότητα 100% Dose (mSv) D

Διάκριση Οξέος Συνδρόμου ανάλογα με τη δόση Σύνδρομο Αιμοποιητικού Συστήματος : 2-4 Gy, 24 h Λεμφοκύτταρα --> Λεμφοπενία Ερυθροκύτταρα --> Απλαστική αναιμία Αιμοπετάλια --> Αιμορραγία Σύνδρομο Γαστρεντερικού Συστ/τος : >7 Gy, 4-6 εβδ. Ναυτία, έμετο & διάρροια (ΑΡΧΙΚΑ) Έλκη & αιμορραγίες λόγω καταστροφής επιθηλιακών κυττάρων Σύνδρομο Κεντρικού Νευρικού Συστ/τος : >50 Gy, θάνατος σε 1-4 ημέρες Εγκεφαλικό οίδημα Μείωση του ενδοαγγειακού όγκου αίματος

Βλάβες σε άλλα συστήματα του ανθρώπινου οργανισμού Βλάβες σε άλλα συστήματα του ανθρώπινου οργανισμού Αναπνευστικό Σύστημα : 8-11 Gy Ακτινική πνευμονίτις Πνευμονική ίνωση Ουροποιητικό Σύστημα : >14 Gy Νέκρωση ιστών & ίνωση Νεφρική δυσλειτουργία & υπέρταση Γεννητικό Σύστημα : 10 Gy ολόσωμη ακτινοβόληση Μόνιμες βλάβες στους όρχεις & στις ωοθήκες Παροδική ή μόνιμη στείρωση Στο έμβρυο : 8η-10η εβδ. (ανάπτυξη ΚΝΣ) Ενδοκρινικό Σύστημα : Ελάττωση της έκκρισης ορμονών Στο δέρμα : Ερύθημα, Αποτρίχωση, Απολέπιση, Νέκρωση Δέρματος

ΜΕΤΑΛΛΑΞΗ ΚΥΤΤΑΡΟΥ : ΜΑΚΡΟΠΡΟΘΕΣΜΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΜΕΤΑΛΛΑΞΗ ΚΥΤΤΑΡΟΥ : ΜΑΚΡΟΠΡΟΘΕΣΜΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΝΕΟΠΛΑΣΙΕΣ - ΚΑΡΚΙΝΟΣ (20-30 χρόνια) ΛΕΥΧΑΙΜΙΑ (8-10 χρόνια) ΓΕΝΕΤΙΚΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ

Ο κρίσιμος στόχος: το DNA

Αλληλεπίδραση ιοντίζουσας ακτινοβολίας και DNA DIRECT ACTION INDIRECT ACTION

Βλάβες στο DNA

Χρωματιδικές αλλοιώσεις

Ανάλυση χρωμοσωματικών αλλοιώσεων σε λεμφοκύτταρα στη μετάφαση

ΒΙΟΔΟΣΙΜΕΤΡΙΑ Βιοδοσιμετρία ιοντιζουσών ακτινοβολιών είναι η μεθοδολογία εκτίμησης της απορροφουμένης δόσης με βάση την απόκριση ενός βιολογικού δοσιμέτρου Ως βιολογικά δοσίμετρα χρησιμοποιούνται διάφορες ουσίες ή κυτταρικά συστήματα των οποίων η απόκριση μετά από έκθεση σε ακτινοβολία σχετίζεται ποσοτικά με την απορροφουμένη δόση

Μέθοδος Βιοδοσιμετρίας Δείγμα περιφερικού αίματος– 5 ml Καλλιέργεια με 10% εμβρυακό ορό μόσχου και Φυτοαιμαγλουτινίνη ως μιτογόνο Επώαση με Κολσεμίδιο για τη συλλογή των κυττάρων στη μετάφαση Μονιμοποίηση, χρωμοσωματικά παρασκευάσματα Μικροσκοπική ανάλυση x 1000 μεγέθυνση Κριτήριο για ανάλυση – η παρουσία 46 κεντρομεριδίων At least 24 hours must lapse between radiation exposure and blood collection to allow for the uniform distribution of lymphocytes in the body pools. Since the peripheral blood lymphocytes (PBL) are long – lived, samples collected even after a lapse of 6-8 weeks provide a reliable estimate of the dose. About 5 mL of blood sample is drawn from the exposed individual and collected in a heparinized vial. Whole blood cultures are set up with 0.5 mL of blood in 4 mL of culture medium supplemented with 10% foetal calf serum, BrdU at a final concentration of 15 mM and phytohaemagglutinin as a mitogen. After 45 h of culturing at 37oC the cells are arrested in metaphase by adding colcemid (0.05 mg/mL). After further incubation for 3 h the cells are spun down and incubated in hypotonic solution (0.075 M KCl) for 10-20 minutes at 37oC. Cells are then fixed in 3:1 Methanol Acetic acid. Cell concentrate in 0.5 mL fresh fixative are spread on precleaned glass slides and stained with Giemsa and the metaphase spreads are scored under the microscope at x 1000 magnification. The criterion for scoring is the presence of 46 centromeres. Generally induced dicentrics and centric rings are accompanied by an acentric fragments. Generally, 500 metaphase cells are scored per sample.

Χρωμοσωματικές αλλοιώσεις στη μετάφαση

Κλασική μέθοδος Βιοδοσιμετρίας με βάση τα δικεντρικά χρωμοσώματα The frequency of chromosomal aberrations (dicentrics and rings) is a linear-quadratic function of dose because the aberrations are the consequence of the interaction of two separate breaks. At low doses, both breaks may be caused by the same electron; the probability of an exchange aberration is proportional to dose (D). At higher doses, the two breaks are more likely to be caused by separate electrons. The probability of an exchange aberration is proportional to the square of the dose (D2) Hall 1994. Κλασική μέθοδος Βιοδοσιμετρίας με βάση τα δικεντρικά χρωμοσώματα

Καμπύλες αναφοράς για διάφορα είδη ακτινοβολίας και ρυθμούς δόσης

Ανάλυση χρωμοσωματικών αλλοιώσεων στη μετάφαση μετά από GTG ζωνοποίηση

Φυσιολογικός καρυότυπος άρρενος

Αμοιβαία χρωμοσωματική αντιμετάθεση μετά από ανάλυση Καρυοτύπου

FISH (Χρωμοσώματα #1, 4, 8)