Wpływ promieniowania

jonizującego na struktury

biologiczne organizmu

Ćwiczenie IV

Weterynaryjna Ochrona

Zdrowia Publicznego

PROMIENIOWANIE

ELEKTROMAGNETYCZNE

IR

IR

IR

UV

UV

90

90

c

c

m

m

Pb

Pb

A

T

M

O

S

F

E

R

A

Zawartość i udział

pierwiastków

promieniotwórczych

w

naszym środowisku

naszym środowisku

:

:

↓Rad Ra
↓Uran U
↓Tor Th
↓Potas K
• a w mniej znaczącym stopniu:
Pluton, Neptun, Lutet, Lantan.

226

238

232

40

Promieniowanie sztuczne

Do którego zalicza się promieniowanie:
• rentgenowskie, wykorzystywane w

medycynie.

• pierwiastków promieniotwórczych -
materiału radioaktywnego, wykorzystywanych

w rozbudowie urządzeń atomowych.

WPŁYW PROMIENIOWANIA NA

MATERIAŁ BIOLOGICZNY

R

ADIOBIOLOGIA

Nauka, która bada

mechanizmy

mechanizmy i zasady

oddziaływania promieniowania na

oddziaływania promieniowania na

materiał biologiczny

materiał biologiczny.

Podejmuje:
• problem ochrony organizmów przed

szkodliwym działaniem

promieniowania

promieniowania

jonizującego

jonizującego,

• pracę nad wykorzystaniem

promieniowania

promieniowania

jonizującego

jonizującego w medycynie, rolnictwie i
bioprzemyśle.

Promieniowanie

• elektromagnetyczne o różnych długościach fal :

– radiowe,

– podczerwone,

– światło widzialne,

– nadfioletowe,

–

rentgenowskie,

rentgenowskie,

–

gamma,

gamma,

•

korpuskularne

korpuskularne

–

cząstki alfa,

cząstki alfa,

–

beta,

beta,

–

neutrony,

neutrony,

–

Protony

Protony

–

i inne cząstki jądrowe

i inne cząstki jądrowe

Do

promieniowania

jonizującego

zalicza się

promienie rentgenowskie X,
gamma ɤ i promienie
korpuskularne.

Zjawisko jonizacji

Zjawisko jonizacji w

tkankach

Pochłonięcie

Pochłonięcie przez żywą tkankę

energii

energii

promieniowania

promieniowania, która powoduje między innymi

wzbudzenie jonizacji

wzbudzenie jonizacji związków chemicznych

wyzwalającej następnie łańcuch wtórnych reakcji

biologicznych.

Jonizacja i pobudzenie atomów

Jonizacja i pobudzenie atomów
wchodzących w skład żywej materii
są

pierwszym ogniwem

pierwszym ogniwem w łańcuchu

przemian prowadzących do

biologicznego efektu

biologicznego efektu

promieniowania

promieniowania.
Co do tego w jaki sposób jonizacje
zakłócają prawidłowy tok tkankowych
procesów biologicznych istnieją dwie
teorie…

• trafienia w cel

• radiochemiczna.

Teoria radiochemiczna

(pośrednia)

Kluczowe znaczenie w

patogenezie uszkodzeń

posiada

woda

woda, jako

główny składnik układów

biologicznych.

Produkty radiolizy wody

cechuje wielka

reaktywność i silne

działanie biologiczne =

wywołują Zmiany

chemiczne następujące

uszkodzeniem substancji

komórkowej.

Teoria trafienia w

cel

Kwant energii lub cząstka korpuskularna

trafiając

w funkcjonalnie ważna

strukturę

lub

ugrupowanie

chemiczne

,

J

ONIZACJA

może bezpośrednio powodować

zmianę lub wypadniecie funkcji biologicznej,

a nawet uszkodzenie komorki.

Teoria trafienia w cel

Niezbędnym warunkiem wystąpienia

zaburzeń popromiennych

jest

Trafienie w cel.

Uszkodzenia w organizmach złożonych :
• 20% powstaje na drodze bezpośredniej (trafienie w

cel),

• 80% to zmiany pośrednie – rezultat zmian

radiochemicznych.

Radiotoksyczność nuklidów

promieniotwórczych

Toksyczność radionuklidów (określa MAEA)

jako zdolność wywołania uszkodzeń poprzez

emitowanie promieniowanie jonizujące po wniknięciu

radionuklidu do ustroju.

Cechy:

• Radionuklidy - źródło promieniowania jonizującego, które

jest

nieuchwytne dla naszych zmysłów

nieuchwytne dla naszych zmysłów oraz

nie da się go

nie da się go

zneutralizować

zneutralizować poprzez żaden proces fizyko-chemiczny

• Radionuklidy emitujące:

– promienie alfa i beta są niebezpieczne głównie w kontakcie z

organizmem

– gamma szkodzi nawet bez kontaktu z ustrojem – efekt

pośredni

• Promieniowanie neutronowe – może przekształcać

pierwiastki organizmu w promieniotwórcze przykłady:
Ca

40

na Ca

45

; Na

23

na Na

24

P

31

na P

33

Porównanie toksyczności

radionuklidów

Związane ze zdolnością do

jonizacji

jonizacji:

1.Najbardziej szkodliwym

promieniowaniem jest

promieniowanie alfa.

2. Kolejne to beta.
3. Najmniej szkodliwym jest

gamma.

Ważna w ocenianiu radiotoksyczności jest również

zdolność do przenikania tkanek

zdolność do przenikania tkanek przez
poszczególne radionuklidy , która może się
znacząco

różnić

różnić.

Porównanie toksyczności

radionuklidów

Okres półtrwania (ang. half life)
Ma znaczenie, gdy okres półtrwania izotopu jest

krótszy niż czas życia badanego zwierzęcia.

Polon 210 - T½ = 140 dni
Rad 226 - T½ = 1590 lat ! ! !

Polon wypromieniuje w tym samym czasie więcej

cząstek niż Rad
=> Polon dużo bardziej niebezpieczny i

radiotoksyczny.

Wniosek:

Radiotoksyczność izotopów promieniotwórczych jest

tym większa im więcej energii dany radioizotop

potrafi wyemitować.

Wędrówka radionuklidów

Radionuklidy po wniknięciu

do organizmu z plazmą i

tkankami mogą tworzyć

zarówno dobrze

rozpuszczalne i zdolne

do dysocjacji związki jaki

i źle rozpuszczalne.

Dzięki temu

rozmieszczenie

rozmieszczenie

izotopów

izotopów

w organizmie może być

różne

różne.

• Na wchłanianie

danych

danych

radioizotopów

radioizotopów ma wpływ stan

fizykochemiczny organizmu.

Półokres efektywnego

(Tef)

Wyznacznik szkodliwości radioizotopu.

Im dany izotop ma wyższy ten wskaźnik tym jest on

uważany za bardziej niebezpieczny

Zależny od:

 półokresu fizycznego (Tf) który jest ściśle związany ze

spadkiem aktywności nuklidu poprzez fizyczny okres

półtrwania oraz

 półokres biologicznego (Tb) który mówi o spadki

aktywności radioizotopu włączonego już w tok przemiany

materii.
Stąd wzór:

Tef= Tf x Tb / Tf + Tb

Tef= Tf x Tb / Tf + Tb

Stąd też w medycynie do naświetlań wykorzystuje się

radioizotopy o możliwie najkrótszym Tef.

Toksyczność radionukleidów

Względny stopień szkodliwości radioizotopów promieniotwórczych w
oparciu o jego ilość

Badania nad

radiotoksycznością

3 formy porażenia popromiennego:

1. ostra,

2. podostra,

3. przewlekła.

Umownie ustalone dawki promieniowania, które powodują takie skutki

to:

1. Dawki wywołujące

ostry

przebieg = śmierć w ciągu 2-3 tyg.

(typowy syndrom popromienny)

2. Dawki wywołujące

podostry

przebieg = śmierć w przeciągu kilku

miesięcy (anemia, leukopenia, infekcja popromienna)

3. Dawki wywołujące

śmierć w ciągu 1 roku

(brak charakterystycznych

popromiennych zmian chorobowych; we krwi mogą być zaburzenia

w kształcie i wieku krwinek; przed śmiercią występuje znaczne

wychudzenie i anemia

4. Dawki wywołujące następstwa

późne

– zaburzenia w ukł.

Rozrodczym; osłabienie potencji; skrócenie przeżywalności

potomstwa; zaburzenia w laktacji; skrócenie długości życia; zaćma;

przedwczesne starzenie)

Stężenia radionuklidów

Zaobserwowano również, że wysokie stężenie

radioizotopów w poszczególnych tkankach wcale nie

musi oznaczać poważnych zmian patologicznych

(promieniowrażliwość).

Przykładem może być kora mózgowa w której relatywnie małe

stężenie radionuklidu w porównaniu z resztą ciała powoduje

znaczące zaburzenia i zmiany czynnościowe. Takie same zjawisko

można zaobserwować w wątrobie która zmieniona patologicznie

zawiera mało radioaktywnego izotopu. Dzieje się tak dlatego że

część narządów jest czynnościowo związana z innymi. Jako przykład

można dać radiojod mający powinowactwo do tarczycy daje zmiany

czynnościowe w przysadce.

Zwierzęta młodsze

Zwierzęta starsze

Wyższe stęzenie

Niższe stężenie

Hormetyczne działanie

promieniowania jonizującego

Rozwój koncepcji, dzięki stwierdzeniu:

„Słabe stymulatory przyspieszają życiową aktywność.
Średnie pobudzają.
Mocne unieczynniają,
a Bardzo mocne zabijają”. To pozwoliło na wprowadzenie

pojęcia :

H

ORMEZY - z gr. (hormesis) = pobudzenie, stymulowanie,

- oznacza użycie małych dawek czynnika toksycznego

(tu promieniowania jonizującego) do stymulacji organizmu.

Małe dawki promieniowania są określone w przedziale pomiędzy

kilkunastokrotnymi dawkami tła naturalnego a 1/100 LD.

Granica małych dawek dla człowieka wynosi ok. 40-50 mGy lub 4-

5 radów.

Badania doświadczalne nad

procesem hormezy

1. Próba przeżywalności a dawka ekspozycyjna u mysz

- codziennie naświetlane małymi dawkami = dłuższą

przeżywalność ponad 2 miesiące niż próba kontrolna,
- natomiast zwierzęta poddawane wyższym dawkom

promieniowania = znacznie krótszą przeżywalność.

Podobne wyniki uzyskano badając szczury i świnki morskie.

(Luckey)

2. Wpływ soli uranu na wylęgowość kur:

- mała dawka promieniowania = zwiększyła wylęganie
- wyższe dawki powodują już nieodwracalne zmiany w OUN u

noworodków.

Stwierdzono również szybszy wzrost kurczęcia w jaju po

naświetlaniu małymi dawkami.

3. Napromieniowywanie zwierząt średnimi dawkami może

również powodować szybszy wzrost oraz zwiększenie tempa

metabolizmu jednak te zmiany mają już charakter patologiczny

i jest to określane „stymulacją rzekomą”

Pozytywne działanie promieni obserwowane było we

wszystkich układach i narządach organizmu.

• przeżywalność pourodzeniowa;
• przyrosty;
• wylęgowość;
• nieśność
• działanie na układ nerwowy
• funkcje rozrodcze
• funkcje odpornościowe

* Ciekawostki

• Trzy lata po odkryciu (1895) promieni Roentgena, dobroczynne

skutki małych dawek u roślin zauważył G. Atkinson.

• W 1902, P.Curie i lekarze Bonchardem i Balthazardem odkryli,

że promienie radu skutecznie leczą nowotwory.

• Lata do wybuchu II Wojny Światowej –okres entuzjazmu dla

dobroczynnych skutków promieniowania jonizującego. Panie
nosiły gorsety z radem. Kuracje w radonośnychwodach.

• W USA sprzedano 0,5 mln buteleczek z „eliksirem Baileya”

(80000 Bq radu-226 i radu 228 w 30 ml wody) do picia.

• Zmyślne puchary inhalacyjne z ukrytymi źródłami radu do

nasycania wody radonem.

• Przed IIWŚ wprowadzono koncepcję dawki progowej

szkodliwej.

Praktyczne zastosowanie?

Jak widać hormeza daje duże możliwości

w dalszej hodowli zwierząt.

• Pozwala na uzyskanie większych

korzyści z osiągnięć.

! Jednak musi zostać jeszcze dokładniej

przebadana i udokumentowana, aby
ustalić ewentualne skutki uboczne tego
zjawiska !

CZYNNIKI WPŁYWAJĄCE NA

CZYNNIKI WPŁYWAJĄCE NA

ODDZIAŁYWANIE

ODDZIAŁYWANIE

PROMIENIOWANIA

PROMIENIOWANIA

Wpływ promieniowania na żywy organizm zależy od

szeregu czynników.

Reakcja organizmu po zadziałaniu

różnych rodzajów promieniowania

jest uwarunkowana przez:

1.

1.

PRZENIKLIWOŚĆ PROMIENIOWANIA

PRZENIKLIWOŚĆ PROMIENIOWANIA

2.

2.

WZGLĘDNA SKUTECZNOŚĆ

WZGLĘDNA SKUTECZNOŚĆ

BIOLOGICZNA

BIOLOGICZNA

3. WIELKOŚĆ DAWKI
4. NATĘŻENIE DAWKI
5. OBSZAR CIAŁA NARAŻONY NA PROMIENIOWANIE
6. WIEK I PŁEĆ
7. WRAŻLIWOŚĆ OSOBNICZA I GATUNKOWA
8. TEMPERATURA
9. RÓWNOWAGA HORMONALNA
10.NAWODNIENIE I UTLENIENIE
11.INNE CZYNNIKI

PRZENIKLIWOŚĆ

PROMIENIOWANIA

Promieniowanie

elektromagnetyczne

X

X

i gamma

gamma

odznacza się

dużą przenikliwością

dużą przenikliwością, tym większą im twardsze jest

promieniowanie ( im krótsza jest fala, tym jest wyższa energia kwantów).

Promienie przenikają grube warstwy tkanek, stąd ekspozycja ciała pociąga

za sobą

efekty ogólnoustrojowe

efekty ogólnoustrojowe.

Także neutrony

neutrony

mają dużą zdolność przenikania w głąb tkanek ( cząst.

elektrycznie obojętne – nie ulegają siłom przyciągania i odpychania w
środowisku ).

Mniejsza przenikliwość

Mniejsza przenikliwość innych rodzajów promieniowania korpuskularnego:
•

Beta

Beta - wnikają na kilka mm,

•

Alfa

Alfa - na ułamek mm.

Skutki obu rodzajów promieniowania mają charakter miejscowych uszkodzeń

skóry i tkanki podskórnej. Stąd izotopy emitujące te promienie stanowią
niebezpieczeństwo, gdy dostaną się do wnętrza ustroju.

WZGLĘDNA SKUTECZNOŚĆ

BIOLOGICZNA

Zdolność do wywołania efektów biologicznych o różnym nasileniu przez tę samą

jednostkę fizyczną różnego rodzaju promieniowania.

Porównuje się skuteczność innych rodzajów promieniowania do promieni X lub

gamma:

WSB

WSB = dawka prom. X wywołująca efekt A

dawka prom. Innego wywołująca efekt A

 

WSB

WSB zależy od liniowej gęstości jonizacji => Im

gęstsze

gęstsze

są jonizacje

są jonizacje na drodze

przebiegu promieniowania przez tkanki, tym

większy

większy

jest efekt biologiczny

jest efekt biologiczny.

Najgęstszą jonizację powodują produkty rozszczepienia uranu. Liniowa gęstość

jonizacji warunkuje nasilenie efektów biologicznych.

Wartości dla poszczególnych rodzajów promieniowania:
• -promienie X, gamma i elektrony 1
• -protony i neutrony 10
• -cząstki alfa 10
• -produkty rozszczepienia uranu 20
 

WIELKOŚĆ DAWKI

Ilość energii

Ilość energii promieniowania jonizującego,

pochłoniętej

pochłoniętej

przez materiał

przez materiał poddany ekspozycji.

Absorpcja energii zależy od składu chemicznego materiału

napromieniowanego. Wielkość dawki wyraża się w

radach

radach.

Efekt biologiczny wymaga określonej

progowej wielkości dawki

progowej wielkości dawki, ale

istnieją efekty biologiczne, np. mutacja genów, które nie wymagają
żadnej progowej wielkości.  

Przykładowe dawki:

o 700rad - jednorazowa ekspozycja - 100% śmiertelna,
o 400rad - powoduje zgon u 50% osobników, a u pozostałych chorobę

popromienną.

o 50 rad - wyjątkowo wyzwala objawy kliniczne.
o kilka rentgenów - mogą wywołać krótkotrwały spadek liczby

limfocytów we krwi.

NATĘŻENIE DAWKI

Wielkość dawki pochłoniętej w jednostce czasu

Wielkość dawki pochłoniętej w jednostce czasu

.

Od tego w dużym stopniu zależy szybkość wystąpienia i nasilenie efektów
biologicznych. Im niższe natężenie dawki, przy stałym narażeniu na
promieniowanie lub większe rozbicie ogólnej dawki na mniejsze ekspozycje,
tym późniejsze i łagodniejsze są następstwa promieniowania. Wówczas
potrzeba też większej dawki do wywołania określonego efektu biologicznego.
Przykład:

Do wywołania rumienia skóry przy natężeniu dawki 500r / min wystarczy

jednorazowa ekspozycja na 500r promieni X.
Zmniejszając dawkę do 50r / min, aby wywołać ten sam efekt potrzeba 780r.

Opóźnienie i zmniejszenie efektu promieniowania przez obniżenie natężenia

dawki, jest następstwem działania mechanizmów obronnych organizmu.
Sprawność procesów odnowy tym większa, im dłuższe są przerwy w
napromieniowaniu lub im więcej komórek jest nienaruszonych.

Jedyny efekt biologiczny -

niezależnym

niezależnym w dużej mierze od natężenia są zmiany

dziedziczne.

OBSZAR CIAŁA NARAŻONY NA

PROMIENIOWANIE

Rozległość napromieniowanego obszaru ciała decyduje

o rozwoju uszkodzeń popromiennych.

Ważne jest też jaka okolica ciała narażona jest na promieniowanie –

najbardziej wrażliwa jest okolica brzucha.

Ta sama dawka na brzuch wywołuje ostrą burzliwą chorobę
popromienną, a na kończyny nie wywiera większego wpływu na stan
ogólny. Istnieją różnice promieniowrażliwości poszczególnych narządów
oraz różny wpływ ochronny przy ich osłanianiu.

Doświadczenie:

• Promieniowrażliwość narządów osłanianych, a % myszek przeżywających 30 dni:
• -nie osłoniony narząd – 0
• -nerka – 0
• -kończyna miedniczna – 13
• -jelito – 27
• -głowa – 28
• -wątroba – 33
• -śledziona – 78

WIEK I PŁEĆ

•

Wiek

Wiek

- reagowanie komórek na promieniowanie.

Najbardziej wrażliwe są komórki w okresie przygotowawczym

do podziału i w pierwszej fazie podziału jądra.

• Nowonarodzone osobniki -bardzo czułe na promieniowanie.

• W miarę wzrostu osobników - promienioczułość obniża się do minimum u

dorosłych.

• W okresie starzenia wzrasta.

•

Płeć

Płeć

- osobniki:

męskie - większa promieniowrażliwość

męskie - większa promieniowrażliwość,

niż żeńskie.
Sterylizacja: samców

podnosi odporność

podnosi odporność, a samic ją

obniża

obniża.

U samic stwierdzono także wahania wrażliwości na

promieniowanie wraz ze zmianami cyklu hormonalnego
(maksymalna oporność w czasie rui).

WRAŻLIWOŚĆ OSOBNICZA I

GATUNKOWA

Istnieją duże różnice osobnicze we wrażliwości na promieniowanie.

Przykład:

Połowa ludzi przeżywa ekspozycję 500r na całe ciało, a 20% umiera

po nagłym napromieniowaniu dawką 300r.

Różnice gatunkowe są ogromne. Od dawki 0,01r – hamującej wzrost

grzyba Phycomyces blakesleeanus, do 3 * 10

5

r – zabija infuzoria.

Najodporniejsze

Najodporniejsze są

organizmy jednokomórkowe

organizmy jednokomórkowe, w miarę rozwoju

organizmu odporność maleje. Wśród kręgowców, ssaki są
bardziej promieniowrażliwe niż ryby, czy ptaki. Badania
wykazały, że gołębie są pięć razy mniej wrażliwe na
promieniowanie niż szczury.

•  
• Trzeba wyszukać tabelkę z różnicami gatunkowymi we

wrażliwości na promieniowanie u zwierząt domowych

TEMPERATURA

Charakterystyczny jest wpływ zarówno w czasie napromieniowania, jak i

po nim. Ciepło wzmaga działanie promieniowania.

Wpływ zimna jest odmienny u zwierząt zimno- i ciepłokrwistych. U

zimnokrwistych obniżona temperatura w czasie i po napromieniowaniu
daje efekty ochronne. Trzymanie zwierząt ciepłokrwistych
napromieniowanych w obniżonej temperaturze, zwiększa wśród nich
śmiertelność. Natomiast obniżenie temperatury podczas ich
napromieniowania – ochrania je.

Wpływ temperatury na promieniowrażliwość wiąże się z

obniżeniem przy

obniżeniem przy

niskich temperaturach efektu utlenienia i zmniejszeniem

niskich temperaturach efektu utlenienia i zmniejszeniem

dyfuzji rodników.

dyfuzji rodników.

Przykład:

Dawka śmiertelna dla bobaka i wiewiórki będących w hibernacji wynosi

kilka tysięcy rentgenów. Zwierzęta te po wzbudzeniu i powrocie do
normalnej temperatury giną w takim czasie, jakby ekspozycja miała
miejsce w czasie ich ogrzania. Wzrastają czynności metaboliczne.

RÓWNOWAGA

HORMONALNA

Hormony

Hormony odgrywają pewną rolę w

ostrych objawach popromiennych.

Czynnik nadnerczowy odgrywa rolę w promiennej

inwolucji utkania chłonnego. Stwierdzono, że
dezoksykortikosteron ma pewne działanie
ochronne, natomiast kortyzon, ACTH i insulina
niekorzystnie wpływają na przebieg ostrych
uszkodzeń popromiennych.

NAWODNIENIE I UTLENIENIE

Wraz z rozcieńczeniem wodnych roztworów enzymów, wzrasta ich

wrażliwość na promieniowanie.

Przykład:

Napromieniowanie bakterii liofilizowanych wywiera mniejszy efekt

bakteriobójczy, niż napromieniowanie bakterii niewysuszonych.

Zmiany w organizmie wywołane przez promienie są o wiele większe

w obecności tlenu. Wielkość graniczną osiągają przy normalnym
stężeniu tlenu w powietrzu.

W warunkach beztlenowych trzeba stosować 2-3 razy większe dawki

promieni, niż w powietrzu mającym 20% tlenu.
Zastosowanie:

Tworzy się mierną anoksję przez zmniejszenie stężenia tlenu w

powietrzu – ochrona w radioterapii.

INNE CZYNNIKI

Pewną rolę odgrywa

pora roku

pora roku.

Przykład:

Odporność królików na promieniowanie jonizujące

wzrasta w okresie jesienno-zimowym. Tak samo u
psów – po dawce 600r śmiertelność w okresie
wiosenno-letnim wynosiła 94%, a w jesienno-
zimowym 85%.

Mały wpływ ma też

waga

waga zwierzęcia.

Przykład:

Jednostronne napromieniowanie dawką 600r
powoduje 100% śmiertelność wśród 14 kg psów,
natomiast 90% u psów powyżej 14 kg.

Promieniowanie a zmiany

komórkowe.

Podstawowe problemy współczesnej

radiobiologii mieszczą się w ramach
patologii molekularnej.

Zmiany molekularne

Zmiany molekularne – najistotniejsze

są zmiany w cząsteczkach enzymów
oraz uszkodzenie i zaburzenia
przemiany kwasów nukleinowych, a
zwłaszcza DNA co wtórnie odbija się
na przemianie białek.

Zmiany w DNA:

• degradacje
• rozerwanie obu łańcuchów z

wytworzeniem mniej niż 5 nukleotydowych

jednostek

• powstanie „cross-link” (rozerwanie

jednego z łańcuchów DNA i wytworzenia

aktywnego zakończenia, które może

reagować z podobnym zakończeniem

przerwanego łańcucha w innym miejscu

cząsteczki dając wiązanie

międzyłańcuchowe)

Zmiany w organellach:

• zmniejszenie ilości kwasów nukleinowych,

• uszkodzenie błon fosfolipidowych,

zwiększenie ich przepuszczalności,

• zaburzenia biochemiczne komórki,

• zmiany w aparacie chromosomalnym jądra,

• zmiany cytoplazmy głównie w

mitochondriach – wakuolizacja połączona z

obrzmieniem co prowadzi do rozpadu

mitochondriów, podobnym zmianom ulega

aparat Golgiego.

 

Wrażliwość komórek na

promieniowanie jest tym

większa im większa jest

aktywność proliferacyjna i im

mniejsze jest zróżnicowanie

tkanki.

Różne okresy czynności mitotycznej komórki

=

zmienna wrażliwość na promieniowanie jonizujące.

Promienioczułość jest

największa

w fazie spoczynkowej

i najwcześniejszym okresie podziału, we wczesnej

profazie.

Wpływ promieniowania na

tkanki

Narządy o dużej fizjologicznej zdolności

odnowy jak:

• układ krwiotwórczy,
• nabłonek przewodu pokarmowego,
• skóra,
• gruczoły płciowe - są najbardziej

wrażliwe na promieniowanie.

Wysoko zróżnicowane komórki nerwowe i

mięśniowe nie mnożące się prawie wcale (w

dorosłym ustroju) - są najodporniejsze.

Wysoka

Wysoka

promieniowrażliwość

1.

Limfocyt – tkanka limfatyczna, węzły chłonne, śledziona,

grasica  limfopenia

2.

Erytroblast- szpik kostny  anemia

3.

Mielocyt, mieloblast, megakariocyt – szpik k. 

granulopenia

4.

Spermatogonie – jądra  aspermia

5.

Komórki jajowe – jajniki  jałowość

6.

Zapłodniona komórka jajowa - -macica  poronienia

7.

Enterocyty- jelita  zaburzenia p. pokarmowego

Średnia

Średnia

promieniowrażliwość

1. Gruczoły łojowe w skórze  suchość skóry

2. Gruczoły potowe  zahamowanie tworzenia się

potu

3. Nabłonek soczewki  katarakta

4. Chrząstka, osteoblasty w rosnących kościach 

zahamowanie wzrostu

5. Śródbłonek naczyń krwionośnych

Mała

Mała promieniowrażliwość

Wysoka promieniooporność  zaburzenia funkcjonalne,

procesy atroficzne i degeneracyjne, nekroza tkanek

• Nabłonek gruczołowy

• Miąższ wątroby

• Nabłonek kanalików nerkowych

• Komórki nerwowe

• Nabłonek oskrzeli

• Osteocyty

Wyjątek, potwierdza regułę:

Dojrzały limfocyt jest jedną z

najbardziej

najbardziej

promienioczułych

promienioczułych komórek ssaków,

Niezróżnicowana macierzysta komórka układu

siateczkowo-śródbłonkowego wykazuje

nieoczekiwanie

dużą odporność na promieniowanie

dużą odporność na promieniowanie.

Ciekawym przykładem jest OUN, który z jednej strony

wykazuje dużą promieniowrażliwość, z drugiej zaś

promieniooporność. Pierwsza cecha dotyczy

zdolności reagowania już na minimalne dawki

promieniowania, druga zaś dotyczy nie tylko

oporności na promieniowanie lecz również zdolność

odnowy funkcjonalnej po uszkodzeniu.

Wpływ promieniowania na

tkanki, narządy

Zmiany morfologiczne spowodowane

promieniowniem jonizującym dotyczą

wszystkich narządów. Stopień zmian jest różny,

zależy od promieniowrażliwości różnych tkanek.

Pewne zmiany morfologiczne są wynikiem

bezpośredniego działania

bezpośredniego działania

promieni na tkanki

promieni na tkanki,

a inne zmiany są

wtórnymi

wtórnymi

, przez zaburzenia

czynności pewnych narządów, wywołane

pierwotnymi zmianami.

Po upływie czasu, oba te czynniki nakładają się

na siebie, co powoduje, że zmiany dotyczą

całego ustroju.

SKÓRA

• Najczęściej uszkadzana tkanka,

• Odczyn podobny do

• Natężenie i czas trwania odczynu zależy

od pochłoniętej dawki promieniowania

Wyróżnia się reakcję:

• I stopnia – przejściowy rumień.

• II stopnia – naskórek uszkodzony i powstają pęcherze

• III stopnia – rozległe zniszczenie naskórka i skóry właściwej.

• Wygląd powierzchni skóry nie oddaje istotniejszych zmian

w głębi – zmian kolagenu, tkanki podskórnej i naczyń

krwionośnych.

•

Rumień

Rumień

- jaskrawo czerwony, potem ciemnoczerwony.

Rozwija się też

obrzęk

obrzęk

, który może trwać jeszcze długi czas

po przeminięciu rumienia.

• Po ostrym odczynie

powoli odnawia

powoli odnawia się nabłonek pokrywny

i przydatki skóry.

PRZEWÓD POKARMOWY

• Najwrażliwsze narządy:

dwunastnica

dwunastnica (+pozostałe

jelito cienkie

jelito cienkie)

Znaczna promieniowrażliwość nabłonka

Znaczna promieniowrażliwość nabłonka, podowuje szybką wymianę komórek .

Zmiany

Zmiany to:
•

Obrzęk, zwyrodnienie i martwica

Obrzęk, zwyrodnienie i martwica komórek nabłonkowych błony śluzowej i obrzęk błony

podśluzowej.

•

Uszkodzone komórki krypt

Uszkodzone komórki krypt mają nieprawidłowe kształty, jądra obrzmiałe, nieregularne.

• Zmiany naczyniowe, zanik gruczołów błony śluzowej, zanik tkanki chłonnej jelita –

rzadko odrasta całkowicie.

•

Owrzodzenia

Owrzodzenia mogą dochodzić do mięśniówki, otoczony odczynem zapalnym.

•

Powolne gojenie

Powolne gojenie przez to, że tkanka łączna otaczająca jest słabo unaczyniona. Błona
surowicza w okolicy zmian jest biała i zgrubiała. Może dojść do przebicia wrzodu i
przetoki.

• Migracja flory bakteryjnej, rozwój

popromiennej autoinfekcji

popromiennej autoinfekcji.

•

Wątroba

Wątroba względnie oporna, duże dawki

powodują zwyrodnienie tłuszczowe

powodują zwyrodnienie tłuszczowe. Utrata

potasu, chloru i sodu –

zaburzenia elektrolitowe śródkomórkowe

zaburzenia elektrolitowe śródkomórkowe.

Zmiany zaburzają funkcje narządów:
- wydzielanie kwasu i pepsyny

w żołądku

w żołądku.

-

w jelicie cienkim i okrężnicy

w jelicie cienkim i okrężnicy wzrasta wydzielanie śluzu.

-

zaburzenie motoryki

zaburzenie motoryki (z początku jej nasilenie – wymioty, biegunka, a potem

upośledzenie).

KREW I UKŁAD

KRWIOTWÓRCZY

Specyficzna

promieniowrażliwość, zależna od stadium rozwoju

promieniowrażliwość, zależna od stadium rozwoju komórki:

• Duża oporność dojrzałych elementów morfotycznych.

• Szpik, erytroblasty, mieloblasty i megakariocyty są wrażliwe na dawki niższe od

śmiertelnych.

• Limfocyt jest jedyną komórką dojrzałą wrażliwą na średnie dawki promieniowania.

Skutki (silnego napromieniowania) – notuje się spadki liczby danych komórek w krwi

obwodowej:

• limfocytów – przez 3 dni, [wraca do normy w kilka

tygodni]

• granulocytów – najniższy poziom w 6 dniu, [w kilka miesięcy]

• znacznie później erytrocytów – kilka tygodni. [mija bardzo powoli, a

często niecałkowicie]

Najłatwiej uszkadzalne komórki, najwcześniej powracają do stanu prawidłowego.

Układ chłonny - bardzo wrażliwy; Zmiany:

• silne, morfologiczne w węzłach chłonnych wykrywa się już po godzinie od silnego

napromieniowania.

Objawy uszkodzenia szpiku występują później niż węzły chłonne: [w kilka tygodni]

• znika prawie cała tkanka krwiotwórcza,

• rozszerzone naczynia zatokowe, wylewy krwi.

• niewielkie włóknienie i odrost szpiku.
We krwi obwodowej leukopenia, trombocytopenia i niedokrwistość aplastyczna. Zmiany

własności fibrynogenu i fibryny, białkach osocza – spadek gamma globulin i albumin.

NARZĄDY ROZRODCZE I

ROZMNAŻANIE

Jajniki i jądra są bardzo wrażliwe, bezpłodność można wywołać po

jednym naświetlaniu. Osobniki młode i żywotne znoszą dużo

większe dawki promieniowania, niż stare i osłabione.

Dojrzałe komórki jajowe, ciałko żółte i błona śluzowa macicy są

mało wrażliwe. Najbardziej promieniowrażliwe są komórki

warstwy rozrodczej pęcherzyków Graffa.

Zmiany:

• zwyrodnienie komórek, stopniowe zanikanie komórek jajowych.

• czasowa niepłodność powraca po 2-8 miesiącach od

naświetlania.

W jądrach najwrażliwszy jest nabłonek rozrodczy – spermatogonie

I rzędu są uszkadzane najwcześniej i najciężej. Nasienie

zawiera coraz mniej plemników, aż do wartości niższych –

koniecznych do zapłodnienia. Przeżywające spermatogonia

przyjmują czynność spermatogenezy i liczba plemników

wzrasta. Powrót do normy niepełny, ale wraca płodność. Jądra

zmniejszone i bardziej miękkie.

PŁÓD

Zmiany rozwojowe

Zmiany rozwojowe

(w życiu płodowym mogą

wystąpić po niskich dawkach -25r): 

• I okres – zygota nie zaimplantowana w błonie

śluzowej macicy – jego obumarcie

• II okres – implantacja zygoty ( szybki rozwój tk

zarodkowych i różnicowanie narządów tzn
maksymalna organogeneza ) – znaczna liczba
ciężkich zmian wrodzonych, rozwój potworków
z zaburzeniami rozwojowymi mózgu, oczu,
koścca itp.

• III okres – po okresie maksymalnej

organogenezy – częstość występowania
poważniejszych zaburzeń rozwojowych szybko
maleje wraz z dalszym rozwojem płodu

PŁUCA

Odczyn

Odczyn jest charakterystyczny (po

silnym napromieniowaniu):

 popromienne zapalenie płuc.,
 suchy kaszel, ból,
 płuca suche, gumowate, blade, trzeszczące,
 obrzęk i zgrubienie ścian pęcherzyków z

umiarkowanym włóknieniem,

 obrzmienie i złuszczanie wyściółki

pęcherzyków, szkliwienie ścian tętnic,

skąpy wysięk,

 Może dojść do upośledzenia oddechu,

duszności. (zmiany mogą się cofnąć, jeśli

nie dojdzie do rozległego włóknienia).

KOŚCI I CHRZĄSTKI

Dojrzała kość jest oporna

Dojrzała kość jest oporna.
U młodych –

wzrost kości na podłożu chrzęstnym

wzrost kości na podłożu chrzęstnym;

Zaburzenia:
- po średnich dawkach = szeregi komórek chrząstki

nasadowej tracą uporządkowany – równoległy układ;

obrzmienie komórek, substancja podstawowa staje się

włókienkowata; zaburzone prawidłowe zwyrodnienie

komórek chrząstki na granicy nasady i trzonu.
- naczynia włosowate nie wnikają skutecznie do zatok

chrząstki.
Skutek:

• zaburzony wzrost,

• dojrzewanie chrząstki,

• uszkodzenie osteoblastów.
(Zmiany podobne do jałowej martwicy kości – kredowata

łamliwość kości).

SERCE I UKŁAD NACZYNIOWY,

•

Mięsień sercowy

Mięsień sercowy, tak jak

mięśnie szkieletowe

mięśnie szkieletowe, jest

mało wrażliwy

mało wrażliwy.

•

Naczynia

Naczynia

bardzo wrażliwe

bardzo wrażliwe,

Zaburzenia:

• obniżona przepuszczalność i wytrzymałość ścian

włosowatych, zmienia się śródbłonek,

• wzmożona kruchość naczyń, zmiany

morfologiczno – biochemiczne krwi

( hemorragiczny syndrom),

• wybroczyny w narządach, potem krwawe wylewy.

•

Niezbyt czułe.

Niezbyt czułe.

Zmiany:

• krwiomocz,
• białkomocz,
• skąpomocz, a nawet niewydolność nerkowa. (proces wtórny –

zależny od uszkodzenia innych narządów )

NERKI

UKŁAD HORMONALNY

Gruczoły wewnętrznego wydzielania

Gruczoły wewnętrznego wydzielania początkowo wykazują

krótkotrwałą stymulację

krótkotrwałą stymulację, a następnie

upośledzenie

upośledzenie.

Komplikują to zaburzenia nerwowo-humoralnej regulacji.
Najbardziej promieniowrażliwe są

przysadka i nadnercza

przysadka i nadnercza

(część korowa),

tarczyca

tarczyca stosunkowo oporna.

Jeden

z najmniej wrażliwych

z najmniej wrażliwych narządów.

Do wywołania objawów łatwo uchwytnych, potrzeba dawki

kilkakrotnie wyższej od śmiertelnej.

UKŁAD NERWOWY

Filmy

Filmy

1. Harmful effects od ionizating

radiation

2. Cell effects

Dziękujemy za uwagę 

• Joanna Tomkiewicz
• Olga Rodak
• Paulina Uruska
• Grzegorz Woźniak

Grupa 3B stacjonarna