Radioprotezione

CARATTERISTICHE DELL'EFFETTO BYSTANDER:

1. riduzione della sopravvivenza/efficienza clonale;

2. aumento della trasformazione cellulare;

3. induzione dell'apoptosi;

4. aumento della produzione intracellulare di ROS - specie reattive dell'ossigeno;

5. aumento dello scambio di cromatidi fratelli (SCE);

6. aumento della frequenza di micronuclei;

7. aumento dell'instabilità genomica;

8. aumento della frequenza di mutazioni a livello genico;

9. alterata espressione genica.

Numerosi dati sperimentali sembrerebbero indicare che ROS (Reactive Oxygen Species) e RNS(Reactive Nitrogen Species), in particolare l'ossido nitrico NO, siano tra le molecole chiave coinvolte nell'induzione e trasmissione del danno indotto a basse dosi di radiazioni ionizzanti e quindi tra i principali mediatori dell'effetto bystander - TUTTI DANNI INDIRETTI, danni derivanti da radiazioni a BASSO LET. pag. 10

C'è un legame stretto con il DNA mitocondriale.

Perché la maggior parte dei ROS vengono prodotti nei mitocondri. Sia i ROS/RNS sembrerebbero anche implicati nell'espressione della risposta adattativa, sia inducendo direttamente il danno al DNA che attiva poi la risposta adattativa, sia producendo la trascrizione/regolazione di geni e proteine che conferiscono radioresistenza alla cellula.

Risposta adattativa è un fenomeno secondo cui si osserva un cambiamento di suscettibilità (generalmente in senso protettivo) ad una determinata dose di radiazione (detta "challenge dose") quando la cellula è stata precedentemente esposta ad una o più dosi molto piccole ("priming dose") della stessa radiazione. pag. 11

Radioprotezione - Lezione 4

DOSE ASSORBITA - Esprime la vera quantità di energia che viene ceduta alla materia da quella radiazione ionizzante per unità di massa - misura più affidabile di esposizione dosimetrica per quanto riguarda la materia

biologica▪ È l'energia ceduta alla materia dalla radiazione ionizzante per unità di massa.

L'unità di misura è il gray (Gy), definita come l'assorbimento di un'energia di 1 joule/Kg. La vecchia unità di misura era il rad (radiation adsorbed dose) definita come l'assorbimento di un'energia di 100 ergs/g.

1 Gy = 100 rad

DOSE EQUIVALENTE – La dose non può essere intesa come trasferimento puro di energia, questo perché non tutte le radiazioni sono uguali. Le radiazioni vengono distinte in base alla quantità di energia che trasportano, ma anche alla modalità che hanno queste radiazioni nel cedere l'energia:

→ radiazioni ad alto LET cedono rapidamente la loro energia in una brevissima unità di percorso

→ radiazioni a basso LET cedono più lentamente la loro energia durante il percorso alla materia

Quindi, non essendo uguali le radiazioni, quando si parla di dose assorbita,

1. Il prodotto della dose assorbita per un fattore di ponderazione differente per ogni tipo di radiazione (W) - esprime la qualità della radiazione con cui abbiamo a che fare.
2. L'unità di misura è il sievert (Sv).

1. È il prodotto della dose equivalente per un fattore di ponderazione diverso per ogni tessuto o organo (W).
2. L'unità di misura è il sievert (Sv).

è il sievert (Sv)

Fattore di peso per i tessuti

DANNI DA RADIAZIONI

• Somatici deterministici
• Genetici stocastici
• Somatici stocastici

Effetti deterministici

Sono DETERMINISTICI i danni per i quali è sempre possibile stabilire una relazione certa con la dose. Caratterizzati da:

• Dose soglia oltre la quale si ha la loro comparsa.
• Insorgenza in tutti i soggetti irradiati al superamento della dose soglia.
• Breve periodo di latenza (giorni o settimane) – il danno da radiazioni, nel caso del danno deterministico, avviene dopo pochi giorni o settimane.
• Gravità clinica crescente all’aumentare della dose – una volta superata la dose soglia, maggiore è la dose erogata maggiore sarà la gravità del tipo di danno che viene indotto.

Danno deterministico un danno che si verifica sempre superata una certa soglia, chiamata dose soglia per quel danno, diversa a seconda del tipo di danno deterministico e soprattutto che si

• Cataratta
• Eritema
• Epilazione permanente
• Desquamazione umida
• Necrosi cutanea tardiva
• Sterilità permanente

• sindrome di depressione del midollo osseo, quindi il midollo osseo non produce più le cellule ematopoietiche;
• sindrome gastrointestinale;
• sindrome cerebrale.

• Sono quelli che hanno incidenza casuale nei soggetti esposti;
• NON esiste una DOSE SOGLIA dei danni stocastici;
• però la probabilità che si verifichino, aumentano con l'aumentare della dose.

è molto lungo (anni o decenni);

DANNI GENETICI

Sono quei danni che vanno ad insistere sulle cellule germinali e che quindi possono essere trasmessi alla progenie. In realtà nessuno studio epidemiologico ha messo in evidenza differenze nella incidenza di particolari malformazioni genetiche nei figli di soggetti esposti a radiazioni rispetto ai figli non esposti.

I dati disponibili derivano quasi esclusivamente da modelli animali.

Sembra che le radiazioni ionizzanti aumentino la frequenza delle mutazioni spontanee. Per l’uomo il valore stimato per la dose di raddoppiamento (alla quale l’incidenza delle mutazioni diventa doppia rispetto a quella spontanea) è 1 Gy pag. 3

ONCOGENESI RADIOINDOTTA

A livello somatico i danni stocastici sono rappresentati dai tumori solidi e delle leucemie. Le radiazioni ionizzanti hanno un’azione sia sulla iniziazione che sulla promozione delle neoplasie (attivazione di proto-oncogeni, inibizione di geni soppressori,

induzione di specifiche mutazioni).

2 MODELLI CHE CERCANO DI SPIEGARE L'ONCOGENESI RADIOINDOTTA

• Modello lineare DOSE/RISPOSTA: maggiore è la dose, maggiore è la probabilità che si verifichi un danno stocastico/casuale, e quindi una neoplasia radioindotta. "Rischio stimato di cancro radioindotto a dosi basse o moderatamente basse (< 200mGy) e a basso rateo di dose (<6mGy/h nelle prime ore) è proporzionale rispetto alle dosi maggiori".
• Se l'esposizione dosimetrica è contenuta, è difficile che avvenga un danno stocastico, comunque più raro meno frequente.
• Se l'esposizione dosimetrica è molto elevata, si può verificare negli anni successivi una neoplasia o una leucemia da esposizione dosimetrica eccessiva.

Gli studi su animali, basati sull'accorciamento della vita, evidenziano che la diminuzione del rateo di dose o il frazionamento riducono la pendenza della risposta lineare.

La dose/risposta più piccola è la dose, e meno probabile è che si verifichi un danno somatico, stocastico ed in particolare che si verifichi l'oncogenesi radioindotta.

Modello Lineare Senza Soglia (LNT)

Non esiste una dose, per quanto piccola, che non produca un danno (neoplasia).

Non esiste un incremento di dose, per quanto piccolo, cui non corrisponda un incremento di rischio di induzione neoplastica, secondo un rapporto di relazione lineare.

Alcuni GENI SOPPRESSORI identificati che hanno RUOLO CHIAVE nell'oncogenesi radioindotta:

• gene p-53 cromosoma 17 p tumore seno, polmone, vescica, cervice
• DDC 18Q colon
• p-105 - Rb 13q retinoblastoma

ONCOGENESI RADIOINDOTTA tempi di LATENZA differenti (lunghi)

Latenza per le leucemie: da 1 a 25 anni (picco dopo 5 anni dalla irradiazione), con notevole riduzione del rischio dopo tale periodo.

Per gli altri tumori solidi il rischio comincia dopo 5 anni

• Sarcomi capo-collo dopo RT per carcinomi rinofaringe.
• Leucemie dopo RT per neoplasie testicoli.
• K lingua dopo RT per neoplasie collo.

Bisogna considerare l'incidenza spontanea dei tumori.

Secondo le stime più recenti la probabilità di sviluppare un tumore è di circa 5 casi su 100 per l'esposizione a 1 Sievert.

IRRADIAZIONE IN UTERO

Gli effetti cambiano notevolmente a seconda del momento in cui avviene l'irradiazione.

Fase preimpianto (primi 9 giorni dalla fecondazione): morte dell'embrione oppure nessuna conseguenza, con regolare sviluppo successivo.

Periodo della morfogenesi (dal 9° giorno alla fine del 2° mese): max radiosensibilità, con possibile comparsa di malformazioni in vari organi.

Fase fetale (dall'inizio del 3° mese al termine della gravidanza): diminuisce il rischio di malformazione in tutti gli organi, mentre aumenta quello di ritardo mentale per incompleto sviluppo encefalico (picco tra 8° e 15° settimana)