Chorobotwórcze działanie
promieniowania jonizującego:
etiopatogeneza choroby
popromiennej,
skutki stochastyczne
promieniowania
jonizującego.

CHOROBA

POPROMIENNA

- ogólna nazwa chorobowych zmian

ogólnoustrojowych
powodowanych przez
promieniowanie jonizujące
oddziałujące na całe (lub prawie
całe) ciało.

PRZYCZYNA CHOROBY
POPROMIENNEJ JEST:

- ekspozycja na nadmierne dawki promieniowania w
następstwie wypadków radiacyjnych (np. wskutek wadliwego
działania reaktora jądrowego lub uszkodzenia systemu
ochrony przy pracy z urządzeniami generującymi
promieniowanie rentgenowskie).
- narażenie na promieniowanie przy wybuchu atomowym lub
termojądrowym.
- pochłonięcia pierwiastków i izotopów promieniotwórczych
(doustna lub wziewną), także tych po wybuchu jądrowym
(opad promieniotwórczy).

Mianem choroby popromiennej nie nazywa się miejscowych
skutków oddziaływania promieniowania jonizującego, takich
jak oparzenia popromienne czy martwica tkanek
wywoływanych przez lecznicze stosowanie promieniowania w
leczeniu onkologicznym z wykorzystaniem radioterapii.

OGÓLNY PATOMECHANIZM
CHOROBY POPROMIENNEJ

1.Promieniowanie jonizujące wnikające do
ustroju żywego powoduje radiolizę wody
zawartej w tkankach.

2.Uwolnione w jej wyniku rodniki tlenowe i
wodorotlenowe rozrywają wiązania wodorowe
pomiędzy parami zasad purynowych i
pirymidynowych w łańcuchach kwasów
nukleinowych (DNA i RNA), powodując
uszkodzenie cząsteczki.

3. Skutkiem tego oddziaływania są mutacje genetyczne
lub martwica kom. Szczególnie wrażliwe na
oddziaływanie rodników tlenowych i wodorotlenowych są
te odcinki DNA które ulegają procesowi replikacji, a zatem
w komórkach które ulegają podziałowi mitotycznemu
(znajdują się w fazie S, G2 lub M cyklu komórkowego).
Fakt ten tłumaczy słuszność prawa Bergonie i Tribondeau,
określającego wrażliwość tkanek na promieniowanie.
Prawo to głosi, że promieniowrażliwość tkanek jest wprost
proporcjonalna do aktywności proliferacyjnej danej tkanki
i odwrotnie proporcjonalna do stopnia jej zróżnicowania
(dojrzałości).

4. Nadmierna ilość wolnych rodników blokuje wiele
enzymów wewnątrzkomórkowych, zwłaszcza katalazy i
peroksydazy.

Przy wyższej gęstości promieniowania i wysokiej energii
promieniowania (powyżej 100 keV) istotną rolę w wywołaniu skutków
choroby popromiennej odgrywa bezpośrednie oddziaływanie
promieniowania na materię, pod postacią efektu Comptona. Uważa
się, że ta postać oddziaływania ma znaczenie w postaci mózgowej i
enzymatycznej choroby popromiennej.

W rejonie skażonym mogą

występować porażenia wywołane:

●

napromieniowaniem zewnętrznym (ma

dominującą rolę w rejonie bardzo skażony)

●

napromieniowaniem wewnętrznym (ma

dominującą rolę w rejonie słabo skażony)

Skażenia zewnętrzne

●

Porażające działanie opadu promieniotwórczego na
skórę występuje głównie w pierwszym okresie
(minuty, godziny) po powstaniu skażeń, natomiast
pierwsze objawy napromieniowania skóry
występują znacznie później

●

Emitowane przez substancje radioaktywne
promieniowanie beta, dzięki dużym właściwościom
jonizującym wywołują specyficzne uszkodzenia
skóry i błon śluzowych o charakterze swoistych
oparzeń, tzw. beta oparzeń

●

W zależności od tego w jakich warunkach nastąpi
skażenie skóry, różne jej odcinki będą różnie
porażone.

W miejscach porażonych stwierdza się:

●

Początkowo przekrwienie, lekki obrzęk i świąd

●

Potem epilację i łuszczenie nabłonka, w
miejscach nieowłosionych tworzą się pęcherze

●

Oddziela się naskórek, rozpoczyna się proces
ropienia i powstają owrzodzenia o
postrzępionych i podminowanych brzegach

●

Równocześnie u zwierząt następuje pogorszenie
stanu ogólnego, niekiedy z oznakami rozwijającej
się intoksykacji

Skażenia wewnętrzne

●

Substancje promieniotwórcze znajdujące się w opadzie
promieniotwórczym mogą dostać się do organizmu:

●

Drogą pokarmową

●

Drogą oddechową

●

Przez uszkodzoną skórę

●

Poziom wewnętrznego skażenia jest uwarunkowany
stopniem wchłaniania się radioizotopów, co z kolei zależy
od:

●

Rodzaju wybuchu (naziemny lub powietrzny)

●

Wieku mieszaniny radioizotopów i ich rozpuszczalności

●

Wieku zwierząt

●

Wchłonięte do krwi radioizotopy są rozprowadzane po całym
organizmie, przy czym wykazują one często szczególne
powinowactwo z niektórymi tkankami i narządami
nazywanymi krytycznymi

●

W zależności od tego można podzielić pierwiastki
promieniotwórcze na:

●

Rozmieszczające się na ogół równomiernie (

24

Na,

3

H,

35

Cl)

●

Gromadzące się głównie w układzie siateczkowo-
środbłonkowym (Po, Th)

●

Odkładające się w kościach (

7

Be,

14

C,

45

Ca,

90

Sr,

140

Ba,

226

Ra)

●

W wątrobie (

60

Co,

64

Cu)

●

W nerkach (

76

As )

●

W płucach (

223

U,

239

Pu)

●

We krwi (

55,59

Fe)

●

W cebulkach włosowych (

210

Po,

226

Ra )

●

W trzustce (

65

Zn )

●

Klinika choroby popromiennej przy skażeniach
wewnętrznych młodymi ( do 10 tyg.)
produktami rozpadu różni się nieco od choroby
wywołanej napromieniowaniem zewnętrznym:

●

Na plan pierwszy wysuwają się zaburzenia
przewodu pokarmowego spowodowane
porażeniami radioizotopami ( owrzodzenia)

●

Charakterystycznym objawem jest też
znaczny wzrost radioaktywności tarczycy

●

Przy równoczesnym oddziaływaniu
napromieniowania zewnętrznego i skażeń
wewnętrznych nasilenie choroby popromiennej
ma przebieg znacznie cięższy, śmiertelność jest
znacznie wyższa

Choroba popromienna

W zależności od dawki promieniowania,

czasu jej pochłonięcia i indywidualnej
podatności może mieć przebieg:

●

Ostry

●

Przewlekły

Przewlekła choroba popromienna

- rozwija się po długotrwałym lub wielokrotnym napromieniowaniu

organizmu niedużymi dawkami małej mocy. Ta forma choroby
występuje głównie przy promieniotwórczych skażeniach
wewnętrznych.

Główne skutki:

●

zwiększona zapadalność na nowotwory złośliwe (zwłaszcza
nowotwory układu krwiotwórczego: białaczki i chłoniaki oraz
nowotwory tarczycy, układu kostnego a także glejaki).

●

przyspieszone starzenie się i skrócenie życia

●

bezpłodność (zwykle przemijająca)

●

uszkodzenia genomu komórek płciowych (zwiększona liczba wad
wrodzonych u potomstwa)

●

zaburzenia hormonalne

●

zaćma

Ostra choroba popromienna

●

Występuje po jednorazowym lub kilkakrotnym
napromieniowaniu całego ciała lub większej
jego części dużymi dawkami w stosunkowo
krótkim czasie.

●

Charakteryzuje się przebiegiem fazowym, w
czasie którego można wyróżnić 4 okresy:

I.Reakcji początkowej

II.Utajenia choroby

III.Pełnego rozwoju choroby

IV.Zejścia choroby

I.Okres reakcji początkowej

●

Trwa od kilku godzin do 1-2 dni

●

Objawy: osowiałość, nieprzyjmowanie
pokarmu, chciwe picie wody

●

U psów i świń mogą występować biegunki i
wymioty

●

Po dużych dawkach promieniowania – drżenie
kończyn lub nawet całego ciała

●

Ten okres po wybuchu jądrowym może być
nieuchwytny, ponieważ inne skutki rażącego
wybuchu mogą zaciemniać właściwy obraz
choroby popromiennej

II.Okres utajenia choroby

●

Charakteryzuje się prawie zupełnym
zanikaniem objawów chorobowych (zwierzęta
chore na ogół nie różnią się od zdrowych)

●

Może trwać 3-14 dni

●

W tym okresie rozwijają się zmiany w różnych
narządach i układach, zwłaszcza w układzie
krwiotwórczym (zmniejszenie ilości krwinek
białych i czerwonych)

III.Okres pełnego rozwoju

choroby

●

Może wystąpić nagle i w stanach ciężkich jako ostateczny,

może trwać 5 -10 dni

●

Stan zwierząt ulega gwałtownemu pogorszeniu, zwierzęta

leżą, słabo reagują na bodźce zewnętrzne, nie pobierają

pokarmu

●

Skóra: traci elastyczność, staje się sucha, łuszczy się,

nasila się wypadanie sierści; pojawiają się wybroczyny i

wylewy krwawe ( też na błonach śluzowych)

●

Duże zaburzenia w przewodzie pokarmowym (krwawe

biegunki)

●

Zahamowanie laktacji u krów

●

Wzrasta ciepłota wewnętrzna

●

Spada ilość krwinek białych i czerwonych

IV.Okres zejścia choroby

●

Zdrowienie zwierząt (następuje bardzo
powoli)

●

Stan ogólny zwierząt ulega stopniowej
poprawie, spada wewnętrzna ciepłota
ciała, powraca apetyt, zwierzęta
zaczynają reagować na bodźce, stają się
ruchliwe

●

Powoli, w ciągu 8-12 tygodni odrasta
sierść, która jest pozbawiona barwnika

●

Następuje powrót do normy czynności
krwiotwórczych

INNE POSTACI

CHOROBY

POPROMIENNEJ

POSTAĆ SUBKLINICZNA

Pochłonięta dawka: 0,5–2 Gy

Objawy: ogólne osłabienie, zmniejszenie
ilości limfocytów we krwi obwodowej
(limfopenia) występujące kilkanaście dni po
napromieniowaniu

Bezpośrednia przyczyna: depresja narządów
limfatycznych (limfocyty są najbardziej
promieniowrażliwymi komórkami u
człowieka)

Śmiertelność u człowieka: 0%

POSTAĆ HEMATOLOGICZNA

Pochłonięta dawka: 2–4 Gy

Objawy: ogólne osłabienie, zmniejszenie
ilości limfocytów we krwi obwodowej
(limfopenia) występujące kilka dni po
napromieniowaniu, później pojawia się
anemii i obniżenie odporności ustroju,
niekiedy skaza krwotoczna

Bezpośrednia przyczyna: depresja szpiku

Śmiertelność u człowieka: do 25% chorych

POSTAĆ JELITOWA

Pochłonięta dawka: 4–8 Gy

Objawy: dominują objawy ze strony przewodu
pokarmowego z charakterystycznymi krwawymi
biegunkami, skaza krwotoczna oraz zaburzenia
gospodarki wodno-elektrolitowej z obrzękami.
Objawy pojawiają się wkrótce po
napromieniowaniu, najpóźniej do kilkunastu
godzin

Bezpośrednia przyczyna: popromienne
uszkodzenie nabłonka p. pokarmowego z
pojawieniem się owrzodzeń

Śmiertelność u człowieka: 50–100% chorych

POSTAĆ MÓZGOWA

Usta mężczyzny 21 dni po ekspozycji, w której
otrzymał dawkę 10–20 Gy. Widocze uszkodzenia
skóry, warg i języka
Pochłonięta dawka: 8–50 Gy

Objawy: drgawki, utrata przytomności wkrótce po
napromieniowaniu

Bezpośrednia przyczyna: uszkodzenie przewodnictwa
nerwowego, zwłaszcza synaptycznego

Śmiertelność: 100% napromienionych (jest to postać
obserwowana u zwierząt eksperymentalnych; u
człowieka może być ona obserwowana przy
wypadkach radiacyjnych, przy bardzo dużej dawce
pochłoniętej).

Kanadyjski fizyk i chemik Louis Slotin, który
brał udział w Projekcie Manhattan, został
śmiertelnie napromieniowany dawką 21 Gy.
Zmarł na skutek ostrej choroby
popromiennej 9 dni po wypadku w Los
Alamos National Laboratory.

POSTAĆ ENZYMATYCZNA

Pochłonięta dawka: powyżej 50 Gy

Objawy: utrata przytomności, prawie natychmiastowa
śmierć "pod promieniami"

Bezpośrednia przyczyna: zablokowanie aktywności
enzymatycznej w wyniku bezpośredniego rozerwania
wiązań chemicznych białek enzymatycznych przez
kwanty promieniowania jonizującego (tzw. efekt
tarczy)

Śmiertelność: 100% napromienionych (jest to postać
obserwowana u zwierząt eksperymentalnych,
poddanych napromienieniu o bardzo dużej mocy).
Ocenia się, że dwukrotnie w wypadkach radiacyjnych
ludzie ulegli napromieniowaniu dawką powyżej 50 Sv
(>5000 REM).

W wypadku w Wood River, w stanie Rhode
Island (Stany Zjednoczone) 24 lipca 1964
jeden z pracowników otrzymał dawkę 100 Sv
(10 000 REM) i przeżył 49 godzin po
ekspozycji, a operator, który otrzymał
pomiędzy 60–180 Sv (18 000 REM) na górną
cześć ciała w wypadku w Los Alamos, w
stanie Nowy Meksyk (Stany Zjednoczone) 30
grudnia 1958 przeżył 36 godzin.

STOPNIE

NASILENIA

CHOROBY

POPROMIENNEJ

1.Lekki stopień choroby popromiennej:

●

Choroba trwa 4-5 tygodni

●

Nie stwierdza się wyraźnych granic

pomiędzy poszczególnymi okresami

●

Na ogół przebiega bez wyraźnych

objawów klinicznych

●

Występują tylko zmiany we krwi

2.Średni stopień choroby

popromiennej

●

U zwierząt nie obserwuje się reakcji

pierwotnej

●

Okres utajenia trwa 10 dni i dłużej

●

Okres pełnego rozwoju choroby nasila się

stopniowo, zwierzę traci apetyt, ciepłota

nieznacznie wzrasta, niekiedy biegunki z

domieszką krwi

●

U niektórych zwierząt występuje

nieznaczna epilacja

●

Okres trwania choroby: 8-10 tygodni

3.Ciężki stopień choroby

popromiennej

●

Występuje reakcja pierwotna trwająca do
2 dni

●

Okres utajenia utrzymuje się około 7 dni,
z typowymi zmianami we krwi

●

Potem rozwija się okres pełnego rozwoju
choroby z klasycznym zespołem
krwotocznym, zaburzeniami jelitowymi i
zmianami w obrazie krwi - w tym okresie
ginie większość zwierząt

●

Zdrowienie następuje niekiedy z
nawrotami choroby i trwa szereg
miesięcy

4.Bardzo ciężki stopień choroby

popromiennej

●

Rozwija się po bardzo wysokich dawkach
promieniowania

●

Choroba przebiega szybko z oznakami
porażenia OUN

●

Okres utajenia trwa 3 dni

●

Zwierzęta nie przyjmują pokarmu,
biegunki i wymioty o gwałtownym
charakterze

●

Zwierzęta giną w ciągu 3-5 dni wśród
objawów niewydolności krążenia

Zmiany

anatomopatologiczne

●

Skaza krwotoczna z zapaleniem płuc u 86%

zwierząt w przebadanej grupie bydła, głównie

włóknikowe zapalenie płuc oraz zapalenie płuc

i opłucnej a także zapalenie osierdzia

●

Degeneracja wątroby – martwica komórek

śródzrazikowych

●

Zmiany w jelicie cienkim – gastrointestinal

radiation syndrome, spowodowane gwałtowną

modyfikacją motoryki jelit i zmienioną

strukturą błony śluzowej jelita (utrata komórek

i zmiana integralności krypt)

Diagnostyka choroby

popromiennej

Rozpoznawanie ostrej choroby

popromiennej przeprowadza się w
oparciu o:

●

Dane z wywiadu

●

Objawy kliniczne

●

Badania laboratoryjne

WYWIAD:

●

Staramy się ustalić poziom

promieniowania w regionie pobytu
zwierząt i czas ich pobytu w tym
regionie

●

Na podstawie tych danych można

orientacyjnie obliczyć dawkę
pochłoniętego przez zwierzęta
promieniowania

DANE KLINICZNE:

-

główne znaczenie w diagnostyce posiadają:

●

Ogólne podniecenie przechodzące
szybko w depresję

●

Ogólna niezborność ruchowa

●

Wymioty (pies i świnia)

●

Zaburzenia żołądkowo-jelitowe

●

Mocno zaznaczony syndrom krwotoczny

BADANIE LABORATORYJNE KRWI:

●

Występuje szybko nasilająca się leukopenia
ze zmianami degeneracyjnymi w jądrach
komórkowych i protoplazmie (liczba
limfocytów znacznie zmniejsza się już po 1-
2 dniach)

●

Przy ciężkim i średnim nasileniu choroby
rozwija się pod koniec utajonego okresu
choroby trombopenia, zmniejsza się
krzepliwość krwi, przyśpiesza reakcja
opadania erytrocytów, a następnie
zmniejsza się liczba erytrocytów

W diagnostyce należy uwzględnić następujące

wskaźniki:

1.Spadek w 1 mm

3

krwi liczby limfocytów o 30- 50%

i leukocytów o 20-30%- lekka forma choroby

2.Spadek limfocytów o 75% i leukocytów o 50%-
średnia forma choroby

3.Spadek limfocytów pięcio–dwudziestokrotny i
leukocytów trzy-pięciokrotny - ciężka forma
choroby

4.Spadek limfocytów ponad dwudziestokrotny i
leukocytów dziesięcio-dwudziestokrotny – bardzo
ciężka forma choroby

BADANIE SZPIKU KOSTNEGO:

●

W okresie utajenia choroby popromiennej
stwierdza się zmniejszenie liczby komórek
zawierających jądra i megakariocytów

●

W okresie pełnego nasienia choroby znacznie
maleje ilość komórek jądrzastych i podziałów
komórkowych, ulega upośledzeniu proces dojrzewania
i transformacji komórek oraz zwiększa się ich rozpad

●

Nie stwierdza się mieloblastów, promielocytów,
proerytroblastów, erytroblastów zasadochłonnych i
megakariocytów

●

W znacznej ilości stwierdza się komórki plazmatyczne
i siateczkowe

Prognozowanie przebiegu choroby

popromiennej

●

Stopień nasilenia i szybkość rozwoju zmian

hematologicznych oraz objawów klinicznych choroby w

początkowym jej okresie umożliwia ustalenie orientacyjnej

prognozy przebiegu choroby

W okresie pierwotnej reakcji za prognostycznie bardzo

niekorzystne uważa się:

●

Bardzo szybkie wystąpienie objawów

●

Znaczne pobudzenie szybko przechodzące w depresję

●

Niechęć do jedzenia z równocześnie dużym pragnieniem

●

Podwyższenie ciepłoty wewnętrznej w pierwszych

godzinach po napromieniowaniu

●

Często powtarzające się wymioty ( świnie)

●

Skurcze toniczno-kloniczne

W okresie utajenia choroby za prognostycznie
niekorzystne uważa się:

●

Krótki okres utajenia choroby

●

Biegunki z domieszką krwi po 2-3 dniach

●

Gorączka

●

Nieprzyjmowanie pokarmów

●

Znaczne zmniejszenie liczby leukocytów

●

Znaczna trombopenia

W okresie rozwoju choroby prognostycznie
niekorzystnymi objawami są:

●

Osowiałość, gorączka, szybkie chudnięcie

●

Krwawe biegunki, rozległe krwawe wylewy

●

Niewydolność krążenia i układu oddechowego

●

Pojawienie się martwiczych ognisk na błonach
śluzowych pyska

●

Nasilająca się leukopenia

Wyniki badań medycznych i biologicznych umożliwiły

wydzielenie dwóch grup następstw oddziaływania

promieniowania jonizującego na organizm, które nazwano

skutkami deterministycznymi i stochastycznymi.

Skutki deterministyczne:

●

Należą do nich: poparzenia popromienne, uszkodzenia
narządów

lub

choroba

popromienna

prowadząca

w

ostateczności do skutków letalnych

●

występują przy dużej ekspozycji i są następstwem śmierci
pewnej liczby komórek

●

Z tego względu występują dopiero przy przekroczeniu
pewnego progu dawki, gdyż przy niewielkich dawkach
organizm

może

zastąpić

zniszczone

komórki,

bez

zauważalnego wpływu na zdrowie.

Skutki stochastyczne

●

Dla skutków stochastycznych charakterystyczne jest, że nie
występuje tzw. dawka progowa, poniżej której
prawdopodobieństwo wystąpienia efektu biologicznego
wynosiłoby zero.

●

Niemniej jednak prawdopodobieństwo wystąpienia danego
skutku jest zależne od dawki - im dawka promieniowania
wyższa, tym większa szansa wystąpienia danego objawu.

●

Stochastyczne skutki promieniowania to przede wszystkim
tzw. efekty późne, gdyż mogą występować wiele lat po
ekspozycji na promieniowanie. Należy do nich zwiększone
prawdopodobieństwo wystąpienia choroby nowotworowej
(czasem nazywane przewlekłą chorobą popromienną)