Wpływ promieniowania

jonizującego na materiał

biologiczny.

Agnieszka Olszewska
Aleksandra Padło
Izabela Pikuła

Hormeza

Zjawisko hormezy polega na tym, że słabe oddziaływanie

czynnika występującego w przyrodzie, który w większych
dawkach jest szkodliwy dla organizmu, nie szkodzi, a nawet
wywołuje korzystny dla organizmu skutek.

Mimo, iż hormeza traktuje o promieniowaniu jonizującym,

które powszechnie uznane jest za szkodliwe w każdej
dawce, okazuje się, że daje ona wiele pozytywnych efektów:

- przyspieszenie wzrostu skorupiaków i owadów
- zwiększona przeżywalność myszy
- wzrost nieśności i wylęgania kur
- wzmocnienie układu immunologicznego królików

• Zjawisko hormezy ma również swoich przeciwników,

którzy twierdzą że promieniowanie jonizujące w każdej
dawce jest szkodliwe, a stopień szkodliwości zależy
liniowo od wielkości dawki.

Strach przed rzekomymi skutkami ujemnymi prowadzi do

błędnych decyzji, jak np. do powstrzymywania się od
badań profilaktycznych w medycynie, czy do niechęci
budowania elektrowni jądrowych.

Zjawisko jonizacji

• Przypominjmy, że jonizacją ośrodka nazywane jest

oderwanie jednego lub kilku elektronów od atomu lub
cząsteczki, czy też ich wybicie ze struktury krystalicznej.

• Jonizacja i pobudzenie atomów wchodzących w skład

żywej materii stanowią pierwsze ogniwo w łańcuchu
przemian prowadzących do biologicznego efektu
działania promieniowania.

• Energia jonizacji, energia potrzebna do jednostkowej

jonizacji atomu, tzn. oderwania jednego elektronu z
atomu.

• W jaki sposób jonizacja zakłóca prawidłowy tok

tkankowych procesów biologicznych opisują 2 teorie :
„trafienia w cel” i radiochemiczna.

Teoria „trafienia w cel”

i radiochemiczna

– Teoria ,,trafienia w cel'' opiera się na założeniu, że

kwant energii lub cząstka promieniowania trafiając

w określone miejsce - ważne z biologicznego punktu

widzenia może bezpośrednio spowodować zmianę,

lub uszkodzenie biologiczne istotnej funkcji a co za

tym idzie, uszkodzenie komórki.

– Teoria ,,radiochemiczna'' - bezpośredniego

oddziaływania zakłada, że kluczowe znaczenie w

patogenezie tych uszkodzeń odgrywa woda, jako

główny składnik systemów biologicznych, która

ulega radiolizie. 

• W chwili obecnej zakłada się, że w organizmach złożonych

około 20% uszkodzeń powstaje na drodze bezpośredniego
oddziaływania promieniowania (trafienie w cel), a 80%
poprzez zmiany radiochemiczne. 

Radiotoksyczność

nuklidów

promieniotwórczych

Radiotoksyczność nuklidów określa jako zdolność wywoływania

uszkodzeń przez emitowane promieniowanie jonizujące po
wniknięciu radionuklidu do ustroju.

Toksyczne działanie radionuklidów na organizm określają następujące

specyficzne cechy:

- radionuklidy są źródłem szkodliwego promieniowania jonizującego,

którego nie jesteśmy w stanie wyczuć, ani zauważyć, ani w
jakikolwiek sposób ochronić się przed nim

- Emitują promieniowania alfa i beta, które są niebezpieczne po

wniknięciu do organizmu, a promienie gamma mogą na nas działać
z dużej odległości

- Promieniowanie neutronowe może przekształcać w organizmie

pierwiastki trwałe na promieniotwórcze np.

40

Ca na

45

Ca

,

23

Na

na

24

Na.

Klasyfikacja radioizotopów ze

względu na stopień szkodliwości

przy skażeniach wewnętrznych.

• I. Bardzo duża toksyczność: izotopy Pb, Po, Al , Ra, U,

Pu

• II. Duża toksyczność: Ca, Fe
• III. Średnia toksyczność: Na, P, S, Co, Cu, Ag, Cs, Au,

Pb(izotop o mniejszej ilości neutronów)

• IV. Mała toksyczność: H, C, F, Cr

Zmiany komórkowe

spowodowane działaniem

promieni jonizujących

• 1. Poziom molekularny:

Najbardziej wrażliwe na promieniowanie jest DNA. Jego

uszkodzenie kończy się dla komórki klęską. Uszkodzenie
DNA o ile nie zostaną bezbłędnie naprawione, mogą
prowadzić do transformacji nowotworowej lub śmierci
komórki.

Zmiany w DNA polegają na;
-

p

p

ę

ę

kni

kni

ę

ę

ci

ci

u

u

DNA,

DNA,

-

uszkodzeni

uszkodzeni

u

u

lub utraty zasad azotowych, reszt

lub utraty zasad azotowych, reszt

cukrowych i fosforanowych

cukrowych i fosforanowych

-

Tworzeniu się wiązań krzyżowych w podwójnej nici DNA

Tworzeniu się wiązań krzyżowych w podwójnej nici DNA

2. Poziom komórkowy

Skutki działania promieniowania jonizującego na

Skutki działania promieniowania jonizującego na

komórki zależą od:

komórki zależą od:

-

rodzaju promieniowania jonizującego,

rodzaju promieniowania jonizującego,

-

energii promieniowania

energii promieniowania

-

rodzaju komórki oraz stadium jej rozwoju

rodzaju komórki oraz stadium jej rozwoju

W przypadku komórek zwierzęcych mamy do czynienia z

dwoma rodzajami komórkowej śmierci popromiennej:

1) mitotyczna
2) interfazalna

Śmierć mitotyczna

(reprodukcyjna)

• Przyczyną są zaburzenia morfologii

chromosomów zwane aberracjami

chromosomowymi.

Aberracje chromosomowe

Aberracje chromosomowe

w komórkach rozrodczych mogą

w komórkach rozrodczych mogą

powodować śmierć osobnika, który je odziedziczy lub

powodować śmierć osobnika, który je odziedziczy lub

poważne defekty fizjologiczne

poważne defekty fizjologiczne

Aberracje chromosomowe

Aberracje chromosomowe

w komórkach somatycznych

w komórkach somatycznych

odgrywają decydującą rolę w indukcji nowotworów,

odgrywają decydującą rolę w indukcji nowotworów,

przyspieszają również starzenie się organizmu.

przyspieszają również starzenie się organizmu.

Aberracje nie ujawniają się dopóki nie nastąpi podział

Aberracje nie ujawniają się dopóki nie nastąpi podział

komórki…

komórki…

Reguła Bergoniego i

Tribondeau

Wrażliwość komórek na

Wrażliwość komórek na

promieniowania jonizującego jest

promieniowania jonizującego jest

wprost proporcjonalna do ich

wprost proporcjonalna do ich

aktywności proliferacyjnej i

aktywności proliferacyjnej i

odwrotnie do stopnia

odwrotnie do stopnia

zróżnicowania

zróżnicowania

Śmierć interfazalna

• Następuje w dowolnej części cyklu

na dwa sposoby:

• Śmierć apoptotyczna lub

nekrotyczna.

Promieniowrażliwość

tkanek i narządów

• EFEKTY STOCHASTYCZNE
• Są to efekty takie jak nowotwory

lub schorzenia dziedziczne,
których prawdopodobieństwo
wystąpienia jest niezależne od
dawki. Nie da się ustalić wartości
progowej.

Promieniowrażliwość

tkanek i narządów

• EFEKT DETERMINISTYCZNY
• Są to takie efekty jak choroba

popromienna, zaćma, których
stopień nasilenia jest wprost
proporcjonalny do dawki. Można
ustalić wartość progową.

Do ciężkich efektów niestochastycznych

należą:

-

ostry zespół popromienny, który w większości

ostry zespół popromienny, który w większości

przypadków kończy się śmiercią w wyniku niemożliwej

przypadków kończy się śmiercią w wyniku niemożliwej

do zatrzymania infekcji (uszkodzenie układu

do zatrzymania infekcji (uszkodzenie układu

immunologicznego)

immunologicznego)

-

lokalne zmiany martwicze skóry

lokalne zmiany martwicze skóry

-

uszkodzenie układu krwiotwórczego

uszkodzenie układu krwiotwórczego

-

zmiany zwyrodnieniowe w różnych narządach np.

zmiany zwyrodnieniowe w różnych narządach np.

zaćma popromienna

zaćma popromienna

-

utrata zdolności reprodukcyjnej w wyniku

utrata zdolności reprodukcyjnej w wyniku

napromienienia gonad

napromienienia gonad

-

uszkodzenie zarodka (w póżniejszych fazach rozwoju)

uszkodzenie zarodka (w póżniejszych fazach rozwoju)

i płodu prowadzące do ich śmierci.

i płodu prowadzące do ich śmierci.

Czynniki wpływające na

oddziaływanie

promieniowania

jonizującego na organizm

• Przenikliwość promieniowania
• Wielkość dawki
• Natężenie dawki

• Obszar ciała narażony na promieniowanie
• Wiek
• Płeć
• Wrażliwość osobnicza i gatunkowa
• Temperatura
• Czynność metaboliczna
• Równowaga hormonalna
• Nawodnienie i utlenienie mat. biolog.

Źródła:

• „Człowiek i promieniowanie

joniuzujące” praca zbiorowa pod
red. A. Z. Hrynkiewicz

• „Promieniowanie jonizujące w

środowisku człowieka” P. Jaracz

• „Promieniotwórcze skażenie

środowiska”

S. Kossakowski