effetti biologici delle radiazioni

EFFETTI BIOLOGICI
DELLE RADIAZIONI
Dott.ssa G. Di Franco
Dirigente medico
U.O. Radioterapia San Cataldo
Asp 2- Caltanissetta-
RADIAZIONI IONIZZANTI
Radiazioni capaci di causare direttamente o
indirettamente la ionizzazione degli atomi e
quindi delle molecole della materia che
attraversano.
RADIAZIONI IONIZZANTI
Radiazioni capaci di causare direttamente o
indirettamente la ionizzazione degli atomi e
quindi delle molecole della materia che
attraversano.
INTERAZIONE FRA RADIAZIONI IONIZZANTI
E LA MATERIA VIVENTE
fase fisica
fase chimica
fase biologica
FASE FISICA
Effetto fotoelettrico
Effetto Compton
Formazione di coppia
(pair production)
Fotodisintegrazione
FASE FISICA
Z
120
100
80
Effetto fotoelettrico
EFFETT O FOTOELETTRICO
Effetto Compton
FORMAZIONE DI COPPIA
60
EFFETTO COMPTON
40
Formazione di coppia
(pair production)
20
0
0.01
0.1
Fotodisintegrazione
1
10
MeV 100
FASE CHIMICA
Radiolisi delle molecole d’acqua
Ionizzazione: H2O
Radicali idrossili
H2O- + O
H2+
O2O2
e¯+ H2O-
FASE BIOCHIMICABIOCHIMICA-BIOLOGICA
I fenomeni fisici di ionizzazione
si traducono in modificazioni
chimiche e biochimiche della
sostanza vivente con
conseguenti alterazioni
funzionali e morfologiche che
conducono ad un danno
biologico.
FASE BIOCHIMICABIOCHIMICA-BIOLOGICA
Proteine
Carboidrati
Lipidi .... e quindi le membrane citoplasmatiche e
nucleari
FASE BIOCHIMICABIOCHIMICA-BIOLOGICA
Proteine
DNA
Carboidrati
Lipidi .... e quindi le membrane citoplasmatiche e
nucleari
EVENTO FISICO DANNO AL DNA
EVENTO FISICO
LET E DISTRIBUZIONE DEL DANNO NEL DNA
Il tipo e la distribuzione spaziale
delle lesioni dipende dalla qualità
della radiazione.
EVENTO CHIMICOCHIMICO-BIOLOGICO
Rotture del singolo filamento
Rotture del doppio filamento
Alterazione di basi puriniche
e pirimidiniche
Legame crociato lungo e/o fra i filamenti
(Intra/Inter-strand cross link)
ABERRAZIONI CROMOSOMICHE
Aberrazioni Cromosomiche:
Cromosomiche:
delezioni terminali, scambi
intra e intercromosomici
(translocazioni)
translocazioni
I cromosomi dicentrici sono le
alterazioni cromosomiche più
più
tipiche della esposizione
alle radiazioni ionizzanti.
RIPARAZIONE
E’ un processo di difesa nei confronti di un danno ed
è presente in tutti gli viventi.
RIPARAZIONE
E’ un processo di difesa nei confronti di un danno ed
è presente in tutti gli viventi.
TIPI DI RIPARAZIONE
Riparazione esente
da errore
Riparazione
tendente all’errore
Mancata
Riparazione
Non causa letalità o
mutazioni
Può provocare
mutazioni
Danno letale/
mancata riparazione
La cellula sopravvive
Insorgenza di neoplasie
Morte cellulare
TEMPO
RISPOSTA PRECOCE
10-15 s
10-6s
MINUTI
RISPOSTA TARDIVA
ORE
GIORNI ANNI GENERAZIONI
RISPOSTA
IMMEDIATA
PATOLOGIA
TISSUTALE
LESIONI
MOLECOLARI:
DNA, proteine e lipidi
NECROSI
MORTE CELLULARE
NON CONTROLLATA
EFFETTO LETALE
RADIAZIONE
IONIZZANTE
EFFETTO
DIRETTO
NESSUNA
RIPARAZIONE
CANCRO
MUTAZIONE
NON LETALE
ANOMALIA
EREDITARIA
RIPARAZIONE
DIFETTOSA
APOPTOSI
MORTE CELLULARE
RADIOLISI
ACQUA
RADICALI
LIBERI
ROTTURA
DNA
EFFETTO
INDIRETTO
RIPARAZIONE /
CICLO CELLULARE
RIPARAZIONE
CORRETTA
SOPRAVVIVENZA
CELLULARE
NORMALE
CICLO CELLULARE
FASE G2 ed M MASSIMA
RADIOSENSIBILITA’
FASE S TARDIVA
MASSIMA
RADIORESISTENZA
FASE G1 ed S
MEDIA RADIORESISTENZA
ONCOGENESI DA RADIAZIONI
La trasformazione neoplastica
rappresenta la conseguenza
dell’attivazione di oncogeni.
Le radiazioni provocano danni al
DNA, tale danni agiscono
attivando gli oncogeni endogeni
mediante traslocazioni, mutazioni
puntiformi e l’amplificazione di
geni.
EFFETTI BIOLOGICI DELLE RADIAZIONI
EFFETTI DETERMINISTICI
EFFETTI STOCASTICI
EFFETTI DETERMINISTICI SOMATICI
• Compaiono
al superamento della dose soglia
• Compaiono in tutti gli irradiati
• Latenza generalmente breve,
in pochi casi più lunga
• Gravità delle manifestazioni cliniche aumentano
con la dose
Effetti Deterministici
Per questo tipo di danni esiste una dose soglia con stretta
relazione dose /effetto
Perdita di funzioni specifiche (es. secretoria, motoria)
transitorio
Blocco
della funzione proliferante
definitivo
cataratta
radiodermite
dermatite
SINDROMI DA IRRADIAZIONE
SINDROME EMOPOIETICA : 2-6 Gy
SINDROME GASTROINTESTINALE : 6-10 Gy
SINDROME NERVOSA: > 10 Gy
EFFETTI SULLE GONADI :
OVAIO
TESTICOLI
1-2 Gy
STERILITA’
TEMPORANEA
0.1 Gy
OLIGOSPERMIA
2,5-6 Gy
STERILITA’
PERMANENTE
0.15 Gy
STERILITA’
TEMPORANEA
3,5-6 Gy
STERILITA’
PERMANENTE
Effetti Deterministici
Effetti Stocastici
Per questo tipo di danni non esiste dose soglia,
all’aumentare della dose aumenta la probabilità che
l’evento si verifichi, ma non la sua gravità.
Somatici
Genetici
DANNI RADIO-INDOTTI
1) Cellule somatiche con conseguenti modificazioni fenotipiche solo a carico
dell’individuo esposto
2) Cellule germinali con alterazioni che si rendono evidenti nei discendenti
dell’individuo esposto
DETERMINISTICI
RADIOTERAPIA
La radioterapia consiste nell’utilizzo delle
radiazioni ionizzanti per la cura di patologie
neoplastiche e non neoplastiche
VARIAZIONE DELLA RADIOSENSIBILITÀ
RADIOSENSIBILITÀ FRA
TESSUTI SANI E NEOPLASIE
DIVERSA CAPACITA’ DI RIPARAZIONE DEL DANNO
RIPOPOLAMENTO
TOLLERANZA DEI TESSUTI SANI
Il miglior piano di trattamento è quello che consente il
massimo controllo locale della malattia con il minor
danno possibile ai tessuti sano circostanti
dose di tolleranza
tessuti sani
INDICE TERAPEUTICO: dose letale
tumore
Casi particolari:
rischio in gravidanza
D.Lgs. 187/00 - Art.10
Consenso informato
Giustificazione della pratica
Ottimizzazione della dose
… irradiazione delle gonadi prima del
concepimento
L’irradiazione delle gonadi (ovaie e testicoli) può causare
sterilità temporanea o definitiva, ma i soggetti che
ritornano fertili concepiscono una prole normale, in cui non
si riscontra un aumento della frequenza di malformazioni o
di altre patologie.
Ovaie
Testicoli
1-2 Gy
STERILITA’
TEMPORANEA
0.1 Gy
OLIGOSPERMIA
2,5-6 Gy
STERILITA’
PERMANENTE
0.15 Gy
STERILITA’
TEMPORANEA
3,5-6 Gy
STERILITA’
PERMANENTE
… sensibilità all’irradiazione in funzione dello
stadio di sviluppo
• FASE PRE-IMPIANTO (fino al 9° giorno)
effetto“tutto o nulla”
morte dell’embrione
sviluppo normale
… sensibilità all’irradiazione in funzione dello
stadio di sviluppo
• FASE MORFOGENICA (9° giorno – fine II mese)
Elevata sensibilità con massima
probabilità di indurre la
comparsa di malformazioni
… sensibilità all’irradiazione in funzione
dello stadio di sviluppo
• FASE FETALE (dal III mese a fine gravidanza)
Minore rischio di malformazioni generali
Rilevante rischio di alterato sviluppo del SNC
… sensibilità all’irradiazione in funzione dello
stadio di sviluppo
dal III mese a fine gravidanza
danni stocastici
D.Leg. 187/00
per gli esami radiodiagnostici di cui è nota la tecnica impiegata
(kV- mAs) potranno essere utilizzate le seguenti tabelle
Diagnostica convenzionale:
per indagini eseguite ad una distanza fuoco-rivelatore di circa 1 m
proiezione AP/PA per indagini in cui l'utero è nel fascio primario.
TC
La dose assorbita aumenta proporzionalmente al prodotto corrente-tempo
… in caso di gravidanza accertata o dubbia è
da evitare…
Diagnostica tradizionale, interventistica o TC :
L’esposizione diretta o comunque un possibile interessamento
della zona pelvica.
Medicina-Nucleare:
Tutte le principali tipologie di esame.
Nel caso delle neo-mamme inoltre va valutata la eventuale
temporanea o definitiva sospensione dell’allattamento al seno.
Radioterapia (fasci esterni e brachiterapia):
Tutte le localizzazioni anche diverse da quella addominale.
Grazie per l’attenzione