Biologiczne skutki promieniowania

jonizującego na poziomie

molekularnym

Autor: Nawrot Izabela

Pod kierunkiem: mgr Ewy Czupry

DNA-najbardziej promieniowrażliwa

część komórki

Rodzaj uszkodzenia Uszkodzenia spontaniczne

w komórce na 1h

Uszkodzenia w komórce

na Gy

Pęknięcie

podwójnoniciowe

<1

40

Pęknięcie

pojedynczoniciowe

5x10

3

1000

Utrata zasady

1,5x10

3

950

Uszkodzenie

zasady

1,25x10

3

950

Efekty promieniowania na

poziomie komórki



Promieniowaniem jonizującym można
zabić komórkę bakteryjną, roślinną lub
zwierzęcą, z tym większym
prawdopodobieństwem, im wyższą
zastosujemy dawkę promieniowania.
W przypadku komórek zwierzęcych
mamy do czynienia z dwoma
rodzajami komórkowej śmierci
popromiennej:

ŚMIERĆ REPRODUKCYJNA

(mitotyczna)



Znana w radiobiologii reguła Bergonie i
Tribondeau mówi, że komórki nie dzielące
się są oporniejsze na promieniowanie niż
komórki dzielące się. Dzieje się tak dlatego,
że uszkodzenie wywołane przez
promieniowanie może pozostać w stanie
utajnionym, nie zaburzając funkcji komórek
w fazie G

0

(“spoczynek” komórek

zróżnicowanych), natomiast ujawniając się w
postaci aberracji chromosomowych przy
przejściu komórki przez mitozę, co prowadzi
do śmierci.

Mutacje na poziomie DNA.



Nie wszystkie aberracje chromosomowe prowadzą do
mitotycznej śmierci komórki. Różnego rodzaju
przemieszczenia, zwane translokacjami, nie zmieniają
morfologii chromosomów, mogą być zatem przekazywane
komórką potomnym.



Translokacjom zawsze towarzyszą mutacje na poziomie
DNA, czyli zmiany informacji zawartej w materiale
genetycznym. Jeśli mutacji ulegnie gen, prowadzi to do
zmiany funkcji kodowanego przez ten gen białka.
Najbardziej niebezpieczne są mutacje w genach
odpowiedzialne za kontrole cyklu komórkowego lub
naprawy DNA. Mogą one zmienić komórkę prawidłową w
komórkę nowotworową (transformacja nowotworowa).

C.d mutacji



Wiadomo że w DNA nastąpić musi
wiele mutacji zanim komórka
ulegnie transformacji. Nie można
jednak wykluczyć, że jedna
mutacja wyzwoli kaskadę dalszych
zmian genetycznych
prowadzących do transformacji.

ŚMIERĆ INTERFAZALNA

Wpływ dawek na śmierć

komórkową



Na ogół niskie dawki promieniowanie

powodują śmierć reprodukcyjną lub

apoptotyczną. Nie wszystkie komórki

posiadają zdolność do apoptozy.

Komórkami szczególnie podatnymi na

apopotozę są komórki grasicy –

tymocyty. Wyższe dawki

promieniowania powodują śmierć

nekrotyczną wszystkich typów

komórek.

Działanie promieniowania

jonizującego na organizmy,

efekty i ryzyko.



Popromienna choroba,

zespół objawów występujących

w wyniku , których obraz kliniczny zależy od wchłoniętej
przez organizm . Dawka 400-600 powoduje pełny rozwój
choroby, atakującej oraz hamującej działanie
mechanizmów. Najgorzej rokującym objawem jest tzw.
triada objawów szybkiej śmierci popromiennej:
podwyższenie temperatury ciała, wymioty i biegunki. Przy
mniejszych dawkach promieniowania choroba może
rozwinąć się w postaci ostrych schorzeń układu
krwiotwórczego. Napromieniowanie zwiększa częstość
występowania.W wyniku napromieniowania powstają też
tzw. zmiany późne, ujawniające się nawet po kilkunastu
latach (złośliwe).

Efekty działanie

promieniowania dzielą się na

stochastyczne i

deterministyczne

-

Do tych pierwszych należą nowotwory lub
schorzenia dziedziczne, których
prawdopodobieństwo wystąpienia lecz, nie
stopień nasilenie jest wprost proporcjonalny do
dawki.

-

Deterministyczne to takie skutki
promieniowania jak choroba popromienna,
zaćma (matowienie soczewki oka), rumień czy
wypadanie włosów. Skutki te nie są
dziedziczone, ich objawy mijają z czasem, zaś
przeciętne nasilenie zależy od wysokości dawki:
poniżej pewnego progu efekt nie występuje.

Dawki



Zagrożenie skutkami promieniowania zależy od ilości
substancji promieniotwórczej (aktywności, Bq), od energii
promieniowania oraz odległości i czasu przebywania w
pobliżu materiałów, a to w sumie składa się na wartość
dawki pochłoniętej.



Dawka LD50, 50% letal dose, dawka równoważna
prowadząca do zgonu 50% napromienionej populacji
organizmów żywych danego gatunku, w przeciągu 30 dni
od ekspozycji.



Dla człowieka LD50 oceniana jest na 4÷4.5 Sv (400÷450
rem). Dawki dziesięciokrotnie mniejsze powodują już
chorobę popromienną.

C.d dawek



Dawka LD100 (letalna), 100% letal dose,
najmniejsza dawka równoważna prowadząca
do zgonu 100% populacji organizmów żywych
(danego gatunku), w 30 dni od ekspozycji
jednorazowej.



Dla człowieka LD100 ocenia się na 6÷7 Sv
(600÷700 rem). Dawka dwukrotnie większa
od LD100 prowadzi do ostrej choroby
popromiennej i zgonu w przeciągu kilku dni.

Skażenia wewnętrzne –

ciekawostki.



Pierwszymi ofiarami skażenia pyłem promieniotwórczym,
zawierającym ,  i  emitery, byli mieszkańcy wysp Marshalla

(<200 osób) oraz kilkudziesięcioosobowe grupy rybaków
amerykańskich i japońskich wojskowych. Znajdowali się oni w
obszarze objętym opadem pyłu promieniotwórczego (200km od
centrum wybuchu) po próbnym wybuchu bomby wodorowej w
1954r. Izotopy promieniotwórcze skaziły ich organizmy od
wewnątrz jak i skórę od zewnątrz.



Zmora lat 50 i 60 były próby nuklearne przeprowadzane przez
państwa dysponujące bronią jądrową. Produkty rozszczepienia
uranu i plutonu oraz izotopy promieniotwórcze zaśmieciły nawet
niedostępne zakątki. Pył promieniotwórczy, w postaci
radioaktywnej chmury, obiegł kilkakrotnie kulę ziemską.
Dostawał się do organizmów przez płuca lub z pożywieniem.

Toksyczność pierwiastków

promieniotwórczych.

•

Pierwiastki promieniotwórcze mają również
działanie toksyczne na organizm na skutek
ich właściwości, m.in. ze względu na to, że
są to bardzo często metale ciężkie:



u górników i osób stykających się z pyłem
związków pierwiastków pochodzących z
naturalnych szeregów promieniotwórczych uranu
i toru znacznie częściej niż normalnie obserwuje
się ciężkie schorzenia układu krwionośnego,
nowotwory płuc czy schorzenia nerek.

Skażenia:



dawniej do wyrobu farb świecących, np. do malowania
wskazówek zegarków, były dodawane sole radu. Pracownicy
malując przedmioty zwilżali pędzelki ustami ulegając w ten
sposób skażeniu. U tych właśnie pracowników stwierdzono
częste przypadki nowotworów szczęk i warg.



W jednym z laboratoriów w USA zajmującym się badaniem
plutonu, radioaktywny pierwiastek wypadł z pojemnika i
trzeba go było natychmiast ponownie tam umieścić.
Pracownik, który to wykonał skaził sobie rękę-pomimo
natychmiastowej pomocy lekarskiej w miejscu skażenia
wytworzyła się nie poddająca leczeniu rana i trzeba było
rękę amputować.

C.d. skażeń



W Polsce w latach 50 i 60 prace związane z
materiałami promieniotwórczymi były często okryte
tajemnicą. Okazało się np. że członkowie jednej z
ekip, które zajmowały się transportem na Śląsk
izotopów promieniotwórczych stosowanych w
hutnictwie umarli na białaczkę w dość krótkim czasie.
Po wykonaniu badań wykazało że w gabinecie jednej z
ofiar skażone było wszystko: biurko, krzesło i sejf, w
którym były przechowywane iryd-192 i kobalt-60



Nawet miligramowe ilości izotopu
promieniotwórczego mogą być dla człowieka
śmiertelne.

Katastrofa w Czarnobylu



Wybuch rozpoczął dziesięciodniowy pożar
moderatora grafitowego, w trakcie którego rdzeń
reaktora stopił się, a do środowiska przedostało się
kilkadziesiąt izotopów promieniotwórczych o łącznej
aktywności rzędu 10

18

Bq, z czego ponad 30%

pierwszego dnia.



Pożar ugaszono dzięki bezprzykładnemu poświęceniu
gaszących strażaków i wojska, 31 osób zmarło w
wyniku bezpośredniego napromienienia i oparzeń,
ponad 200 było hospitalizowanych w związku z
chorobą popromienną

C.d katastrofy



Ocenia się, że u kilku tysięcy osób bezpośrednio
narażonych na duże dawki, na skutek napromienienia
wywiąże się (w przeciągu 10-20 lat) choroba
nowotworowa. Substancje promieniotwórcze
rozprzestrzeniały się, skażając rozległe terytoria,
głównie Białorusi, Ukrainy, Rosji, ale i krajów
skandynawskich oraz Europy Środkowej i Wschodniej.



Trzydziestokilometrową strefę wokół reaktorów
ewakuowano i zamknięto, później ewakuowano też
ludność z najsilniej skażonych terenów Białorusi (np.
wsie w rejonie Homla odległe o ponad 200 km od
reaktora).

C.d katastrofy



Szacuje się, że przeciętny mieszkaniec

Polski otrzyma w ciągu 50 lat życia od

izotopów pochodzących z Czarnobyla

równoważnik dawki równy 0,3 ÷ 0,4 mSv,

czyli jedynie 10% dawki otrzymywanej

corocznie od tła naturalnego. Na najsilniej

skażonych terenach Polski, przy

pesymistycznych założeniach, równoważnik

dawki rocznej stanowi 30% dawki od tła

naturalnego, a w pierwszym roku nie

przekroczył 50% dawki od tła naturalnego.

Statystyka zgonów

•

W ciągu 50 lat w Polsce należy się
zatem spodziewać 1800 dodatkowych
zgonów. Liczba ta aczkolwiek realna,
nie zostanie zauważona, ponieważ
zginie w wielokrotnie wyższych
statystycznych fluktuacjach
oczekiwanych 3,5 miliona zgonów na
nowotwory złośliwe wywołane innymi
przyczynami.

Bibliografia:



Andrzej Wójcik i Irena Szumiel
“Biologiczne działanie i ryzyko
promieniowania”



Andrzej Czerwiński “Blaski i cienie
promieniotwórczości”



Encyklopedia Multimedialna WIEM
ONET