JONIZ ĒJOŠA STAROJUMA IEDARB ĪBAS EFEKTI …– ko efekts var tikt izpausts tikai sekojoš ās paaudz ēs • Ietekme uz aug Ĝi RTU un LU starpaugstskolu ma ăistrant ūras studiju

RTU un LU starpaugstskolu maăistrantūras studiju modulis “Medic īnas fizika”L īgums 2006/0250/VPD1/ESF/PIAA/06/APK/3.2.3.2./0079/0007

JONIZĒJOŠA STAROJUMA IEDARB ĪBAS EFEKTI

BIOLOĂISKĀJĀ OBJEKTĀ

Radiobioloăijas un radioterapijas pamati2006/0250/VPD1/ESF/PIAA/06/APK/3.2.3.2./0079/0007 2

JONIZĒJOŠA STAROJUMA IEDARBĪBAS EFEKTI BIOLOĂISKĀJĀ

OBJEKTĀ

• Laiks starp ėīmisko saišu bojājumu un bioloăisko efektu var sastādīt no stundām līdz gadiem, atkarībā no bojājuma veida

• Jonizējoša starojuma iedarbības efekti pēc attīstības laika sadalās uz:

agr īniem un vēlīniem


Jonizējoša starojuma iedarbības agrīnie efekti

• Agrīno reakciju pamatā ir organisma reakcijas uz šūnu bojāeju

• Šūnu bojāeja ar turpmāko šūnu skaita samazināšanos izraisa normālo audu bojājuma manifestāciju neilgi pēc apstarošanas (pirmā nedēĜa, mēnesis)

• Sekundārais šūnu bojāejas efekts ir kompensatori paaugstināta šūnu dalīšana, kura notiek gan normālos audos, gan audzējā


Jonizējoša starojuma iedarbības agrīnie efekti

• Šūnu bojāeja (agr īnie joniz ējoša starojuma efekti ), var notikt stundu līdz dienu laikā, kad bojāta šūna mēăina uzsākt dalīšanu

Šis efekts ir ātri reaăējošo audu reakciju attīstības pamatā, kad vienlaicīgi iet boja liels šūnu daudzums


Jonizējoša starojuma iedarbības vēlīnie efekti

• Vēlīno reakciju attīstības mehānismi līdz galam nav noskaidroti pat līdz šodienai

• Ilgus gadus vadoša teorija komplikāciju attīstībai bija šūnu teorija – cilmes šūnu bojāeja un to atjaunošanas spējas samazināšana

• Pašreiz eksistē viedoklis, ka paralēli ar šūnu mehānismu organisma notiek arī humorālasreakcijas – tika noteikti iekaisuma mediatoru un fibrogeno citokinu kaskādi kas iniciējas uzreiz pēc apstarošanas



• Humor ālas teorijas pamātā ir dažādu šūnu populāciju mijiedarbība, kuru izraisa citokinu (iekaisuma mediatori, kas izdala šūna) un augšanas faktoru ietekme

• Vēlīno komplikāciju attīstības patofizioloăiskie ceĜi dažādos audos atšėiras, bet eksistē daži kopēji mehānismi



• Ar jonizējošo starojumu izraisīts endotelija(asinsvadu iekšējais pārklājums) bojājums noved pie trombu veidošanās, kas savukārt palielina asinsvada permeabilitāti (caurlaidību) un intersticiālo (iekš audu) tūsku

• Šīs izmaiĦas var būt izraisītas gan taisnā ceĜā, gan ar iekaisuma mediatoriem, kurus ražo makrofagi (imūnsistēmas šūnas) vai specifiskās parenhimālas šūnas (iekšējo orgānu šūnas)


Attēlā shematiski parādīta šūnu-humorāla teorija komplikāciju attīstībai plaušās.



• Pēc apstarošanas veidojas vēlīnās normālo audu reakcijas (fibroze, ādas teleangiektāzijas, muguras smadzeĦu un asinsvadu bojājumi)

• Radiācijas kanceroăenēzes rezultātā pēc ilgāka laika var parādīties sekundārie audzēji

• Bioloăiskā fāze ilgst no dažām minūtēm līdz pat vairākiem gadiem pēc apstarošanas


Jonizējoša starojuma iedarbības efekti

• Lai izraisītu augsti diferencēto šūnu bojāeju (funkcionālā nāve) ir nepieciešama doza ap 100 Gy

• Lai izraisītu zemu diferencētas šūnas bojāeju (reproduktīvā nāve) ir nepieciešami tikai 2 Gy



• Vēža attīstība kanceroăenēzes rezultātā var būt aizkavēta uz gadiem (vēlīnie joniz ējošā starojuma efekti )

Ir pieradīts, ka jonizējošais starojums izraisa leikēmiju, un var būt par cēloĦi vairāku citu vēžu attīstībai tādos audos kā kauli, plaušas, āda, vairogdziedzeris un krūts



Vēlīnie jonizējošā starojuma efekti (izĦemot kanceroăenēzi):

• Vēlīnas audu reakcijas– tādus kā fibroze un citas reakcijas izraisītas ar

asinsvadu sklerozi un sekundāro nepietiekamību (vaskulāras reakcijas)

• Dzīves ilguma saīsināšana– pārsvarā mirstības vēža dēĜ

• Ăenētiskie bojājumi (mutācijas)– ko efekts var tikt izpausts tikai sekojošās paaudzēs

• Ietekme uz augĜi

RTU un LU starpaugstskolu maăistrantūras studiju modulis “Medic īnas fizika”L īgums 2006/0250/VPD1/ESF/PIAA/06/APK/3.2.3.2./0079/0007

AR JONIZĒJOŠO STAROJUMU IZRAISĪTO BOJĀJUMU

KLASIFIK ĀCIJA


Ar jonizējošo starojumu izraisīto bojājumu klasifikācija

Zīdītāju šūnu bojājumi, ko izraisa jonizējošais starojums iedalās trīs kategorijās:

– letālie boj ājumi – neatgriezeniskie, neatjaunojamie un noved pie šūnu bojāejas

– sublet ālie boj ājumi – var tikt atjaunoti dažu stundu laikā, ja šajā laikā netiks radīti papildus subletāli bojājumi, kas novedīs pie letāliem bojājumiem

– potenci āli let ālie boj ājumi – var tikt atjaunoti ar šūnu reparācijas mehānismiem, ja šūna aizkavējas interfāzē un nepāriet dalīšanās fāzē


Ar jonizējošo starojumu izraisīto bojājumu klasifikācija

Somatiskie un ăenētiskie efekti

Jonizējošā starojuma ietekme uz cilvēku populāciju var tikt nosacīti sadalīta uz somatiskoun ăenētisko:

• Somatiskie efekti ir kaites, no kam apstarotie indivīdi cieš savas dzīves laikā– ar jonizējošo starojumu izraisīts vēzis

(kanceroăenēze), sterilitāte, acu lēcas necaurredzamība un dzīves ilguma saīsinājums

• Ăenētiskie vai p ārmantotie efekti ir ar jonizējošo starojumu izraisītas mutācijas indivīda gēnos un DNS, kas var izraisīt iedzimtus defektus pēctečos


Ar jonizējošo starojumu izraisīto bojājumu veidiSomatiskie un ăenētiskie efekti

• Kanceroăenēze izpaužas kā vēlīns somatiskais efekts• Eksistējošie datu avoti par cilvēka kanceroăenēzi:

– Zema līmeĦa profesionāla apstarošana– Kodolbumbu sprādzienu izdzīvojošie Hirosimā un Nagasaki– Pacientu medicīniskā apstarošana:

• deformējošas spondiĜozes ārstēšana ar ortovoltāžasrentgenstarojumu

• vairogdziedzera slimību ārstēšana ar jonizējošo starojumu• staru terapija vēža ārstēšanai

– Personāla apstarošana medicīnisko procedūru laikā:• Pirmie ārsti-radiologi• Pirmie staru terapeiti, kas izmantoja kontakta terapiju (brahiterapiju)


Ar jonizējošo starojumu izraisīto bojājumu veidi Stohastiskie un determenistiskie efekti

Jonizējoša starojuma kaitīgie efekti var būt iedalīti dīvas pamata kategorijas: stohastiskie un deterministiskie:– Stohastiskie efekti ir efekti ko paradīšanas

varbūtība pieaug ar jonizējošā starojuma dozu, bet šo efektu smaguma pakāpe ietekmētos indivīdos nav atkarīga no dozas (kanceroăenēze un ăenētiskie efekti)

• Efektiem, kas ir īsti stohastiskie un parādās viena šūna, sliekšĦa doza neeksistē


Ar jonizējošo starojumu izraisīto bojājumu veidi Stohastiskie un determenistiskie efekti

– Deterministiskie (ne stohastiskie) efekti ir efekti, kuru smaguma pakāpe pieaug ar dozu, parasti virs sliekšĦa dozas, un kuri tiek izraisīti ar bojājumiem šūnu populācijā (piemēram orgānu disfunkcija, fibroze, acu lecas aptumšojums, asins ainas izmaiĦas, izmaiĦasspermatoăenēzē)


Ar jonizējošo starojumu izraisīto bojājumu veidi

vēlīnās reakcijas agr īnās reakcijas

Joniz ējoš ā starojuma iedarb ība

Jonizējošā starojuma iedarbību uz normāliem audiem pēc reakcijas parādīšanās laika, attīstības mehānisma un sekām var iedalīt divās kategorijās: agrīnās reakcijas un vēlīnās reakcijas



Akūtie un vēlīnie audu un orgānu efekti

• Agrīnās reakcijas ir pārejošas, to pamatā ir organisma imūnsistēmas aizsargreakcijasuz šūnu bojāeju

• Pēc attīstības mehānisma agrīnās reakcijas atgādina iekaisuma procesu

• Agrīnās reakcijas parādās īsi pēc apstarošanas




• Agrīnās reakcijas vairāk izpaužas ātri atjaunojošos audos, tādos kā: āda, kuĦăa-zarnu trakts, kaulu smadzenes

• Agrīno reakciju smaguma pakāpe ir atkarīga no jonizējošā starojuma dozas lieluma




• Akūtām reakcijām ir raksturīgas:– iekaisums– tūska

– epiteliālo un hemopoetisko (asinsradošo) šūnu bojāeja

– asiĦošana

– ādas eritēma (apsārtums)




• Vēlīnās reakcijas var parādīties visos normālajos audos – gan ātri, gan lēni atjaunojošajos (plaušas, muguras smadzenes, galvas smadzenes, nieres)

• Vēlīnās reakcijas var parādīties pēc dažām dienām vai pat gadiem pēc apstarošanas




• Vēlīnās reakcijas ir neatgriezeniskas (hroniskās)

• Kā atsevišėu apakšgrupu var izdalīt vēlīnās reakcijas, kas attīstās pēc īpaši smagām agrīnām staru reakcijām: sekojošas vēlīnās reakcijas




• Vēlīno reakciju piemēri ir:– Fibroze– Atrofija

– Izčūlojumi– Stenoze

– Zarnu obstrukcijas




• Vēlīno reakciju attīstības mehānismi līdz galam nav noskaidroti pat līdz mūsdienām

• Ilgus gadus viena no vadošām teorijām reakciju attīstībai bija šūnu teorija – cilmes šūnu bojāeja un to atjaunošanās spēju samazināšanās




• Pašreiz pastāv viedoklis, ka paralēli šūnu mehānismiem, organismā notiek arī humorālasreakcijas – tika noteiktas iekaisuma mediatoru un citokīnu kaskādes, kas iniciējas uzreiz pēc apstarošanas

• Šīs teorijas pamatā ir dažādu šūnu populāciju mijiedarbība, kuru izraisa citokīnu un augšanas faktoru ietekme – humorālā teorija


Jonizējoša starojuma efekti uz cilvēka organismu

• Organisma atbildes reakcija uz jonizējošā starojuma iedarbību ir atkarīga no vairākiem faktoriem, bet pati galvenie ir:– Jonizējošā starojuma doza– Relatīvais ėermeĦa daĜas apjoms kas saĦem

jonizējošā starojuma dozu


Jonizējoša starojuma efekti uz cilvēka organismu

• 100 Gy uz visu ėermeni: nāve 6 stundu laikā (centrālas nervu sistēmas bojājumi)

• 10 Gy uz visu ėermeĦi: nāve 3 dienu laikā – bez ārstēšanas (kuĦăa-zarnu trakta bojājumu dēĜ)

• 2 Gy uz visu ėermeni: nāve 2 nedēĜu laikā – bez ārstēšanas (hemopoētiskās sistēmas bojājuma dēĜ)


Ar jonizējošo starojumu izraisīto bojājumu veidsVisa ėermeĦa apstarošana

• Organisma reakcija uz akūto visa ėermeĦa apstarošanu izpaužas kā kombinētā reakcija no visiem audiem un orgānu sistēmām

• Ja kopēja doza uz visu ėermeĦi pārsniedza 1 Gy, attīstās akūtas reakcijas kas var tikt aprakstītas ar specifisko radi ācijas sindromu :– 1 Gy < Doza < 10 Gy kaulu smadzeĦu sindroms– 10 Gy < Doza < 100 Gy kuĦăa zarnu trakta sindroms– Doza > 100 Gy centrālas nervu sistēmas (CNS)

sindroms


Ar jonizējošo starojumu izraisīto bojājumu veidsVisa ėermeĦa apstarošana

• Eksistējošie datu avoti par cilvēku specifiskiem radiācijas sindromiem:– Nelaimes gadījumi rūpniecībā un pētnieciskās

laboratorijās– Apstarošana ar radioaktīviem nokrišĦiem pēc

kodolieroču izmēăinājumiem– Nelaimes gadījums ČernobiĜa atomelektrostacijā– Cilvēku apstarošana ar augstām jonizējošā starojuma

dozām Hirosimā un Nagasaki– Cilvēku medicīniskā apstarošana ,izmantojot visa ėermeĦa apstarošanu (TBI - Total Body Irradiation)


Ar jonizējošo starojumu izraisīto bojājumu veidsAugĜa apstarošana

• Starp apaugĜošanu un dzimšanu embrijs (auglis) iziet četras attīstības pamata stadijas:– Preimplantācija(dienas 1

līdz 10)– Organoăenēze (dienas 11

līdz 42)– Augšana un attīstība

(dienas 43 līdzpiedzimšanai)

ApaugĜošanas moments

Embrijs 3 dienas pēc apaugĜošanas


Ar jonizējošo starojumu izraisīto bojājumu veidsEmbrija apstarošana

• Jonizējošais starojums ir zināms teratogēns (izraisa iedzimtus defektus)

• Jonizējošā starojuma ietekme uz embriju ir atkarīga no diviem faktoriem:– Doza embrijam– Attīstības stadija apstarošanas laikā



• Lai izvairītos no iespējamām iedzimtajām anomālijām (teratogēna efekta) pēc jonizējošā starojuma iedarbības, aborta iespējas ir jāapsver tikai, ja embrija doza pārsniedza 10 cGy



• Pamata efekti uz embriju ko var izraisīt jonizējošais starojums:

• Aug Ĝa vai jaundzimuš ā nāve (prenat ālā vai neonat ālā nāve)

• Kropl ības• Augšanas un att īst ības aizkav ēšana• Iedzimtie defekti• Kancero ăenēze (vēža att īst ība)

Documents

JONIZ ĒJOŠA STAROJUMA IEDARB ĪBAS EFEKTI …– ko efekts var tikt izpausts tikai sekojoš ās paaudz ēs • Ietekme uz aug Ĝi RTU un LU starpaugstskolu ma ăistrant ūras studiju