Appunti diagnostica

RADIOPROTEZIONE

RADIOPROTEZIONE è la disciplina che studia gli effetti delle radiazioni ionizzanti sull'uomo e che fornisce le direttive per proteggersi dai pericoli che derivano dall'uso delle radiazioni soprattutto nell'impiego professionale e sul paziente. Il fine è quello di tutelare gli individui esposti, i loro discendenti, in generale la specie umana e l'ambiente da eventuali danni che potrebbero insorgere dallo svolgimento di attività con rischio da radiazioni ionizzanti.

Le unità di misura sono in dosi. La base per la misurazione della dose agli organi è la quantità di energia che viene ceduta da una radiazione ionizzante per kg di massa; prende il nome di dose assorbita (D). L'unità di misura è il Gray (Gy) e corrisponde a 1 J/kg mentre il tasso di dose assorbita per unità di tempo si indica con Gy/s.

Il problema però, è che la dose assorbita tiene conto solo dell'energia della radiazione e da...

sola non è sufficiente a predire l'entità degli effetti dannosi. Per tenere conto della diversa pericolosità (potenzialità di indurre un danno ai tessuti biologici) delle differenti tipologie di radiazioni incidenti, si introduce il cosidetto fattore di ponderazione della radiazione, wR (Weight Radiation). Questo fattore va a moltiplicare la dose assorbita in tessuto e si ottiene la dose equivalente, H. La dose equivalente si misura in Sievert (Sv). (figura 6)

Ovviamente c'è da considerare che ogni organo/tessuto ha una sensibilità diversa alle radiazioni ionizzanti. Organi particolarmente sensibili sono il midollo osseo, polmoni, tratto gastro-intestinale. Da considerare anche la distribuzione della dose (sarà assunta omogeneamente da testa a piedi?) e allora viene introdotto il fattore di ponderazione wT (weighTttissute) che tiene conto della sensibilità di irraggiamento ai diversi tessuti. Anche questo fattore viene moltiplicato

e da qui si ottiene la dose efficace (E) ed è una somma complessiva di tutte le dosi equivalenti arrivate ai diversi tessuti del nostro corpo. Tiene conto del rischio complessivo di una persona esposta a radiazioni ionizzanti di sviluppare un cancro o subire danni al patrimonio genetico. La dose efficace è quella equivalente non sono grandezze direttamente misurabili. Esistono strumenti di misura, detti dosimetri, che misurano la quantità di radiazioni e la tipologia (in generale sono raggi gamma perché camminano di più) e ci danno una stima della dose assorbita. Inoltre ci sono dosimetri personali che misurano a quanta attività l'operatore si è esposto, uno si applica al camice e un altro è una specie di braccialetto. Tenuti per 2 mesi e poi tolti e analizzati. EFFETTI DELLE RADIAZIONI Sappiamo che le radiazioni ionizzanti fanno la ionizzazione e quindi creano coppie di ioni. Partiamo dal fatto che il danno fisico, la ionizzazione, sia

avvenuto (non avviene sempre). Abbiamo poi danno chimico, biochimico e biologico; le molecole ionizzate portano ad alterazioni a livello biochimico delle macromolecole e delle strutture cellulari. Tra queste, il DNA cromosomico presente nel nucleo rappresenta il bersaglio biologicamente più critico poiché è presente in poche copie e poiché contiene tutta l'informazione genetica necessaria alla cellula per svolgere le sue funzioni e per riprodursi.

Infine abbiamo un danno cellulare. Le cellule comunque possiedono specifici meccanismi di riparazione del danno sul DNA ma l'efficacia di tali meccanismi dipende dal tipo di danno e dalla sua estensione. Le possibili conseguenze per la cellula irradiata possono essere schematizzate come segue: la cellula è danneggiata in modo reversibile, ripara il danno e torna ad operare normalmente; la cellula muore in seguito al danno se questo è troppo esteso per essere riparato; le cellule figlie

muoiono o si differenziano precocemente perdendo la capacità di riprodursi• indefinitamente (morte riproduttiva);la cellula è danneggiata, ripara il danno in modo non corretto e finisce per operare in modo• anomalo (mutazione). Se la cellula è caratterizzata da attività proliferativa allora taleanomalia si potrà trasferire anche alle cellule figlie.

Non tutte le cellule sono egualmente sensibili al danno da radiazione: le cellule a rapida replicazione (elevata attività mitotica) e quelle non specializzate sono più sensibili al danno da radiazioni rispetto alle cellule che non si dividono e/o che sono più specializzate.

La ragione risiede nel fatto che il danno al DNA è potenzialmente più elevato durante la fase del ciclo cellulare di duplicazione del materiale genetico. Le cellule differenziate che invece, avendo acquisito una funzione specifica, hanno perduto la capacità di dividersi, mantengono in

Attività: solo una piccola porzione dei geni che possiedono (quelli necessari per il metabolismo e per svolgere la loro funzione all'interno dell'organismo) e, se la lesione ha interessato geni che non esprimono la propria funzione, il danno non si manifesta.

Tra le cellule più sensibili al danno da radiazioni vi sono le cellule del sistema linfo-emopoietico (deputate alla produzione delle cellule del sangue) che, per questa ragione, risulta uno dei più sensibili indicatori biologici della esposizione alle radiazioni.

Reazioni dei tessuti: la perdita di un piccolo numero di cellule in un tessuto non determina ovviamente alcuna conseguenza clinicamente evidenziabile nel soggetto irradiato perché il tessuto stesso è in grado di sostituirle facilmente (ripopolamento del tessuto) o comunque di compensare la loro mancanza. Quando la morte cellulare interessa un elevato numero di cellule è invece impossibile per il tessuto sostituirle in tempi adeguati.

La conseguente elevata riduzione del numero di cellule funzionanti comporta una compromissione della funzionalità del tessuto che può ripercuotersi su tutto l'organismo.

I diversi tessuti mostrano una sensibilità diversa al danno da radiazione, determinata dalle linee cellulari più radiosensibili che lo compongono. In particolare nei tessuti in accrescimento (come quelli embrionali) o in quelli stabili, in cui vi sia però un continuo ricambio cellulare, vi è un substrato di cellule proliferative (quindi più radiosensibili) più facilmente danneggiabili e responsabili del danno precoce (a distanza di poche ore o giorni dall'irradiazione) alle alte dosi di radiazioni.

Un danno ai tessuti può anche comparire in tempi più lunghi, anche a distanza di anni, come conseguenza del progredire di lesioni precoci inizialmente asintomatiche (effetti tardivi).

Effetti cancerogeni è altro tipo di danno per l'organismo.

Deriva dalle cellule irradiate che hanno ricevuto dosi sub-letali (cioè abbastanza basse da non ucciderle) e che, se non hanno perso la capacità riproduttiva, possono trasmettere una eventuale mutazione a livello dei cromosomi alle cellule figlie. Il danno ai cromosomi non completamente riparato si può aggravare negli anni e può poi portare alla promozione di processi di cancerogenesi. È stato provato che l'esposizione alle radiazioni induce un aumento di comparsa di tumori praticamente in tutti i tessuti, benché in alcuni (quelli a più alta attività proliferativa) siano più frequenti che in altri. Proprio per la tipologia di effetto essi sono danni tardivi, cioè si manifestano a distanza di anni dall'irradiazione. Effetti genetici se il danno ai cromosomi (aberrazioni cromosomiche e mutazioni) interessa le cellule della linea germinale, esso potrà trasmettersi sulla discendenza degli individui.

esposti.
Meccanismo d'azione del danno cellulare:
Diretto: quando la ionizzazione avviene direttamente su una molecola biologica; per esempio, questo tipo di ionizzazione avviene sul DNA (danno fisico).
Indiretto: avviene quindi indirettamente ed è dovuto alla ionizzazione di una molecola di acqua (danno chimico).
Sembra peggio il danno diretto ma in realtà non è così perché la ionizzazione dell'acqua crea la formazione di radicali liberi, questi sono forme molecolari non cariche ma che hanno elettroni spaiati nelle loro orbite più esterne e quindi sono altamente reattivi.
Questa ionizzazione è detta anche radiolisi dell'acqua dove alla molecola di acqua è strappato un elettrone e diventa H2O+. Questa nuova molecola è un radicale libero, altamente riattivo quindi che tende a separarsi rilasciando H+ (ione idrogeno) e OH (radicale idrossilico).
Questi radicali libero vanno ad interagire con i prodotti dellastessa reazione, con altre molecole di acqua, con molecole organiche creando altri radicali liberi e andando a creare un danno chimico che si espande in modo molto ampio e dando danno maggiore. Nel tessuto si ha una modificazione del contenuto della cellula e del DNA. Quando si ha un'alterazione della sequenza del DNA si attivano meccanismi di riparazione che possono essere: - Fedeli: i meccanismi di riparazione sono attivati subito alla presenza del danno e viene riportato alla normalità. - Non attivi: se non vengono attivati, la mutazione resta e come conseguenza si ha la morte cellulare. - Alterati: i meccanismi di riparazione si attivano ma riparano male il danno e la mutazione resta presente. Si ha due strade qui, una è che la cellula vada in apoptosi perché non riesce a riconoscere la mutazione; l'altra strada, molto rara, è che lamutazione non viene riconosciuta e quindi non eliminata, ciò porta ad avere danni somatici (tumori) e danni germinali (effetti ereditari). La tipologia di effetti sull'organismo dipende da: - la quantità di energia complessivamente assorbita, che determina il numero di ionizzazioni iniziali; - la tipologia della radiazione (elettromagnetica, corpuscolare) e la sua energia, che determinano la modalità di rilascio locale della dose; - la distribuzione temporale della dose assorbita (intensità o rateo di dose), poiché i meccanismi di riparazione risultano più efficaci quando l'esposizione alla stessa quantità di dose avviene su un arco di tempo più lungo rispetto al caso di un'unica esposizione acuta; - ulteriori fattori biologici legati alla variabilità individuale. Gli effetti sull'uomo si dividono in due gruppi: somatici e genetici. Il primo racchiude effetti deterministici e stocastici mentreora dopo l'esposizione a una determinata sostanza o agente. Gli effetti stocastici, invece, sono effetti che si verificano in modo casuale e la loro probabilità di manifestarsi aumenta con l'aumentare della dose di esposizione. Questi effetti possono includere la comparsa di tumori o altre malattie a lungo termine.