Transcript Biologiczne skutki promieniowania jonizującego na poziomie
Slide 1
Biologiczne skutki
promieniowania jonizującego na
poziomie molekularnym
Autor: Nawrot Izabela
Pod kierunkiem: mgr Ewy Czupry
Slide 2
Slide 3
DNA-najbardziej promieniowrażliwa część
komórki
R odzaj uszkodz en ia U szkodz enia spon taniczn e U szkodz enia w kom órc e
w kom órc e na 1h
na G y
P ęknięcie
podw ójnoniciow e
<1
P ęknięcie
pojed yncz onic iow e
5x10
U trata zasad y
1,5x10
U szkodz enie
zasad y
1,25x10
40
3
1000
3
3
950
950
Slide 4
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:
Slide 5
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 G0 (“spoczynek” komórek
zróżnicowanych), natomiast ujawniając się w
postaci aberracji chromosomowych przy przejściu
komórki przez mitozę, co prowadzi do śmierci.
Slide 6
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).
Slide 7
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.
Slide 8
ŚMIERĆ INTERFAZALNA
Slide 9
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.
Slide 10
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).
Slide 11
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.
Slide 12
Slide 13
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.
Slide 14
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.
Slide 15
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.
Slide 16
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.
Slide 17
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.
Slide 18
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.
Slide 19
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 1018
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
Slide 20
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).
Slide 21
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.
Slide 22
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.
Slide 23
Slide 24
Bibliografia:
Andrzej Wójcik i Irena Szumiel “Biologiczne
działanie i ryzyko promieniowania”
Andrzej Czerwiński “Blaski i cienie
promieniotwórczości”
Encyklopedia Multimedialna WIEM ONET
Biologiczne skutki
promieniowania jonizującego na
poziomie molekularnym
Autor: Nawrot Izabela
Pod kierunkiem: mgr Ewy Czupry
Slide 2
Slide 3
DNA-najbardziej promieniowrażliwa część
komórki
R odzaj uszkodz en ia U szkodz enia spon taniczn e U szkodz enia w kom órc e
w kom órc e na 1h
na G y
P ęknięcie
podw ójnoniciow e
<1
P ęknięcie
pojed yncz onic iow e
5x10
U trata zasad y
1,5x10
U szkodz enie
zasad y
1,25x10
40
3
1000
3
3
950
950
Slide 4
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:
Slide 5
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 G0 (“spoczynek” komórek
zróżnicowanych), natomiast ujawniając się w
postaci aberracji chromosomowych przy przejściu
komórki przez mitozę, co prowadzi do śmierci.
Slide 6
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).
Slide 7
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.
Slide 8
ŚMIERĆ INTERFAZALNA
Slide 9
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.
Slide 10
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).
Slide 11
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.
Slide 12
Slide 13
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.
Slide 14
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.
Slide 15
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.
Slide 16
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.
Slide 17
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.
Slide 18
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.
Slide 19
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 1018
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
Slide 20
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).
Slide 21
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.
Slide 22
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.
Slide 23
Slide 24
Bibliografia:
Andrzej Wójcik i Irena Szumiel “Biologiczne
działanie i ryzyko promieniowania”
Andrzej Czerwiński “Blaski i cienie
promieniotwórczości”
Encyklopedia Multimedialna WIEM ONET