Radiobiologia - FULL 3

Wykłady 1-3 pojęcia

Radiobiologia

bada wpływ promieniowania na organizmy żywe i ich procesy życiowe

Promieniotwórczość

zdolność jąder atomowych do rozpadów z emisją cząsteczek alfa, beta lub gamma. Jest naturalna lub sztuczna.

Oddziaływania fizyczne

wzbudzanie, jonizacja i transfer energii

Oddziaływania chemiczne

radioliza wody, powstanie wolnych rodników i wstępne uszkodzenia DNA

Oddziaływania biologiczne

Utrwalanie uszkodzeń, mechanizmy naprawcze, apoptoza lub mutacje - nowotwory

LET

Lineral Energy Transfer, czyli gęstość jonizacji w ośrodku na długość toru cząstki naładowanej. Jej wartość jest niewielka dla promieniowania gamma (2keV), ale znacząca dla promieniowania alfa (40keV)

RBE

Skuteczność biologiczna, czyli porównanie referencyjnego stosunku dawki, o znanym działaniu biologicznym, do nowej dawki o tym samym działaniu. Im większa wartość - tym większe uszkodzenia. Jest zależne od LET.

Efekt tlenowy

Obecność tlenu potęguje negatywny wpływ promieniowania przez stabilizację uszkodzeń DNA.

SSB i DSB

Pęknięcie jednej lub obu nici DNA

Trzy scenariusze napromieniowanej komórki

naprawa, mutacja lub śmierć (apoptoza, nekroza lub katastrofa mitotyczna)

Efekty deterministyczne

wynikają z masowej śmierci komórek np. ostry zespół popromienny. Posiadają próg dawki.

Efekty stochastyczne

wynikają z błędów w naprawie DNA np. mutacje = rak. Nie posiadają progu dawki, ale rosną liniowo. Mogą dotykać osoby napromienionej lub jej potomstwa (DNA gamet)

Dozymetria biologiczna

metoda szacunkowa oceniająca napromieniowanie u osoby, która nie posiada dozymetru osobistego. Opiera się na analizie FISH

FISH

fluorescencyjna analiza aberracji chromosomowej

Choroba popromienna

pojawia się od 1Sv dla całego ciała. Powoduje trzy zespoły

Z. hematopoetyczny

destrukcja szpiku i zanik komórek krwi - anemia

Z. jelitowy

zapalenie śluzówki, biegunka i gorączka - odwodnienie

Z. mózgowo-naczyniowy

obrzęk mózgu, utrata koordynacji i równowagi, drgawki - śmierć

Skutki somatyczne

objawiają się u osoby napromienionej wcześnie lub późno

Wczesne skutki somatyczne

należą do nich głównie rumień i inne objawy skórne

Skutki genetyczne

pojawiają się w następnym pokoleniu

Późne skutki somatyczne

niepłodność, mutacje prowadzące do nowotworów, skrócenie czasu życia, aberracje i zahamowanie rozwoju

Rumień skórny

występuje najwcześniej i powoduje go rozszerzenie naczyń. Dawka progowa to 6-8Gy pojedynczej ekspozycji

Zaćma popromienna

słabo rozróżniana od starczej. 5Gy powoduje postępującą chorobę

Hipoteza liniowa bezprogowa

każda dawka jest w jakimś stopniu szkodliwa

Dawka ekspozycyjna - X

miara jonizacji w powietrzu dla prom. gamma lub X. suma ładunków (jony jednego znaku) w masie powietrza dzielona przez jego masę. kulomb na kilogram

Dawka pochłonięta - D

dawka przyswojona przez znaną masę materii. Jednostką jest grej. Masa średniej energii przez masę materii ośrodka.

Dawka równoważna - Ht

dawka z uwzględnieniem rodzaju promieniowania i współ. wagowych (w przypadku różnych rodzajów prom.) Pochłaniane przez obiekt. Jednostką są siwerty.

Dawka skuteczna - E

suma iloczynu dawek równowaznych wewnętrznego i zew. narażenia. Uwzględnia czynniki wagowe i wrażliwość narządów. Nie uwzględnia promieniowania tła. W siwertach.

Moc dawki

przyrost dawki w czasie. Jednostka różni się od rodzaju dawki (eksp. - amp./kg; pochł. Gy/s; równ. Sv/s & Sv/h)

Kerma

początkowa energia kinetyczna cząstki naładowanej uwolnionej od cząstki promieniowania jonizującego bez ładunku.

Fluencja

suma iloczynu dawki pochłanianej przez tkankę o współczynnikach wagowych i określonej radiosensytywności i możliwości wywołania efektów biologicznych.

Krzywa przeżycia komórkowego

zależność dawki i ilością komórek żywych

PE

początkowa wydajność kolonii bazowana na próbie kontrolnej

SF

frakcja komórek przeżywających, wymaga PE.

Model liniowo-kwadratowy

służy do opisu zdarzeń biologicznych po przyjęciu dawki prom.

Stała alfa

wprost proporcjonalna do dawki

Stała beta

wprost prop. do kwadratu dawki

Współczynnik a/b

możliwość naprawy tkanek z uwzględnieniem zmian dawek frakcyjnych. Duża wartość - małe zdolności - guz

Biologiczne dawki równoważne

efekty w tkankach przy różnym frakcjonowaniu z uwzg. radiowr.

BED

dawka efektywna biologicznie określajaca rzeczywisty wpływ biologiczny przy znanych frakcjach i wsp. a/b

NTD (izoefektywna)

znormalizowana dawka całkowita; normalizuje skutki dla dowolnego frakcjonowania sprowadzając je do efektu dla 2,0Gy

Tkanki reagujące wcześnie

wysokie a/b, mała wrażliwość frakcji, zależne od dawki

Tkanki reagujące późno

niskie a/b, dużą wrażliwość frakcyjną (wzrost fr. = wzrost toksyczności)

TCP

krzywa kontroli nowotworu

NTCP

prawdopodobieństwo powikłań tkanek w pobliżu obszaru naświetlania

Tkanki typu szeregowego

uszkodzenie prowadzi do destrukcji całego narządu np. rdzeń kręgowy

Tk. typu równoległego

rekompensują drobne uszkodzenia popromienne np. płuca i wątroba

Wczesne skutki uboczne

nie prowadzą do poważnych zaburzeń dla organizmu np. uszkodzenia śluzówek, pobudzenie ukł. immunologicznego

Późne skutki uboczne

dotykają tkanek dzielących się powoli (serce, mózg)

Repair

naprawa komórek w przerwach pomiędzy frakcjami

Redistribution

powrót do wyjściowej liczby komórek dla danej fazy cyklu

Reoksydacja

poprawa utlenowania i przeniesienie kom. bliżej środowisk tlenowych

Repopulation

wzrost liczby komórek ze zdolnościami podziału

Radiosensivity

promieniowrażliwość komórki w oparciu o jej genom i stan biochemiczny, indywidualne

Prawo atomowe

ogólne zasady ochrony radiologicznej

Ekspozycja celowa (ciężarna)

procedura medyczna zaplanowana wcześniej z uwzględnieniem ryzyka dla płodu

Ekspozycja niezamierzona (ciężarnej)

nie jest powiązana z procedurą medyczną i zachodzi poprzez prześwietlenie bez świadomości o ciąży

jod-131

unikany w med. nuklearnej kiedy może przeniknąć przez łożysko i uszkodzić tarczycę

9-14 dni od zagnieżdżenia

promieniowanie wiąże się ze śmiercią

15-50 dni od zag.

duże ryzyko neuropatologii i malformacji narządów, kancerogeneza

50-280 dni od zag.

możliwość neuropatologii i opóźnień wzrostu, nowotwory

okres organogenezy

wysokie ryzyko malformacji narządów i neuropatologii, wady układu sercowego i nerek, od 250mGy

Późna organogeneza

wysokie ryzyko upośledzenia intelektualnego, mikrocefalii i opóźnień wzrostu, dawka 100mGy minimalna

BEIR VII

dokument oceniający wpływ dawek niskich oparty na badaniach po wybuchach bomb atomowych i katastrofie czarnobylskiej

LSS

Life Span Study - analizuje skutki zdrowotne ocalałych z Hiroszimy i Nagasaki, ma długi okres obserwacji

LNT

model liniowy bezprogowy - ryzyko jest związane z dawką i rośnie liniowo, szansa uszkodzeń nie jest zerowa

DDREF

najniższa skuteczność dawek niskich

RR

iloraz narażonej grupy przez gr. nienarażoną

LAR

ryzyko przypisane do jednej ekspozycji na całe życie

ERR

nadwyżkowe ryzyko względne

REID

ryzyko zgonu w wyniku ekspozycji

Zasada uzasadnienia

każde badanie, zwłaszcza te rutynowo niewskazane, wymaga uzasadnienia

Zasada optymalizacji

ekspozycja powinna być dopasowana do pacjenta i obszaru zainteresowania z osłonami

Wczesny rumień

powyżej 2Gy, widoczny po kilku godzinach przez zwiększoną przepuszczalność naczyń

Rumień główny

powodowany zapaleniem umierających komórek podst. naskórka, pojawia się po ok. tygodniu

Rumień późny

pojawia się miesiące po ekspozycji, sine zabarwienie spowodowane niedokrwieniem

Hipoplazja naskórka

łuszczenie się skóry przez utratę komórek podstawnych

Wilgotne złuszczanie

cieższa forma złuszczania, długi i indywidualny czas leczenia, może powodować owrzodzenia

Owrzodzenia wtórne

ich leczenie przypomina regenerację oparzeń, znaczne uszkodzenie skóry, rana kurczy się, powstaje blizna

Ścieńczenie skóry

stwardnienie podskórne

Teleangiektazje

nasilenie zależne od dawki, wieloletnie, naczynia poszerzają się

Późna martwica

może pojawić się wyniku innego uszkodzenia długo po ekspozycji

DAP

iloczyn dawki i powierzchni napromieniowanej

Niepłodność bezpośrednia

uszkodzenie gonad poprzez promieniowanie

Niepłodność pośrednia

zaburzenia hormonalne w wyniku uszkodzenia OUN

Oddziaływanie bezpośrednie promieniowania

zniszczenie DNA poprzez jonizację. Ilość zniszczeń zależy od gęstości. Dotyczy wysokiego LET.

Oddziaływanie pośrednie promieniowania

niszczenie DNA poprzez produkty radiolizy wody. Odpowiada za 70% uszkodzeń DNA przez prom. j.

ROS

reaktywne formy tlenu. Nadtlenek wodoru (H2O2) ma zdolność tworzenia dodatkowych rodników hydroksylowych (szkody DNA).

Aberracje chromosomowe

zmiany materiału genetycznego poprzez nieprawidłowości liczby lub struktury chromosomów. Są stabilne lub niestabilne.