Unità di Misura

Unità di Misura

•Dose Assorbita : energia per unità di massa

Gy (gray) = 1 J / Kg 1 rad= 0.01 Gy

•Esposizione : quantità totale di ionizzazioni per massa di aria

C/kg = Coulomb/kg 1 R = 2.58x10-4 C/Kg

•Dose equivalente: dose assorbita x EBR

Sv = Gy x EBR 1 rem = 0.01 Sv

Radiobiologia

•Alte Dosi

Effetti precoci risultano in sintomi clinici entro poche settimane. Una o due ore dopo l’esposizione corpo intero di 0.5 Gy compaiono sintomi (reazione prodromica: nause, vomito, diarrea)

Effetti tardivi compaiono mesi o anni dopo (carcinogenesi, cataratta, ecc.)

•Basse dosi

Dosi inferiori a 0.1 Gy e devono essere considerati solo gli effetti tardivi di tipo genetico o somatico

Medicina NucleareRadiobiologia

Le radiazioni ionizzanti sono capaci di produrre danni

Piccole dosi sono pericolose ?

Il modello no-soglia è un modello conservativo


Rischio 1/1000000

Rischio Quantità

Vivere a New York 2 giorni

Fabbrica di PVC 10 anni

Viaggiare in auto 300 miglia

Viaggiare in aereo 1000 miglia

Fumare 1.4 sigarette


- Danno fisico

- Danno chimico

- Danno biologico


• Produzione di coppie di ioni in maniera random

• Azione Diretta

• Azione Indiretta

radiolisi dell’acqua e formazione di radicali liberi

• DNA molecola target


Trasformazioni e Mutazioni

Danni relativamente modesti del DNA si associano a variazioni della chimica cellulare

Trasformazioni sono state dimostrate in vitro in cellule di mammifero per dosi di 10 mGy

La frequenza di trasformazione è nell’ordine di 10-2 per Gy


Trasformazioni e Mutazioni

In altri casi si ha delezione di numerose coppie di basi

La frequenza di questo evento è nell’ordine di 10-4/10-6 per Gy


Morte Cellulare

Danni molto severi del DNA sono associati a morte cellulare

•Morte di cellule in fase di riproduzione

•Apoptosi

•Morte non apoptotica di cellule in interfase


Morte di cellule in fase di riproduzione

Modello del bersaglio unico (radiazioni ad alto LET)

Esponenziale

S = e-D/D0

D = dose

D0 = reciproco della pendenza



Modello del bersaglio multiplo (radiazioni a basso LET)

Esponenziale con spalla

S = 1 - (1- e-D/D0)n

D = dose

D0 = reciproco della pendenza

n = numero di estrapolazione (intercetta estrapolata della parte lineare)



Una curva di sopravvivenza cellulare può essere caratterizzata con questi modelli specificando D0 e, con le radiazioni a basso LET, n

In genere, D0 è più piccolo, cioè la curva è più ripida, con radiazioni ad alto LET



Un modello alternativo è quello della doppia azione

S = e-(D+DD)

Basse dosi di radiazioni a basso LET il termine D2 è trascurabile

Il modello è ampiamente applicabile a numerosi effetti delle radiazioni



Per molte cellule di mammifero in vitro

D0 è circa 1-2 Gy e n è circa 2-3

Le maggiori eccezioni sono i linfociti e le cellule del midollo osseo per le quali D0 è circa 0.7 Gy


Apoptosi

•Morte cellulare programmata

•Gene soppressore p53

•D0 di circa 4 Gy in cellule tumorali irradiate

Dopo singola dose di 2.5 Gy

(cellule di tumore ovarico murino)

Valutazione a 4 ore

(cellule di tumore ovarico murino)


Morte non apoptotica di cellule in interfase

•Dosi molto alte

•Esplosioni nucleari

•Importanza limitata o nulla in Radiobiologia


Fattori Modificanti

•Fisici

•Chimici

•Biologici


Fattori Modificanti Fisici

•LET

•Rate di Dose (la stessa dose frazionata ha effetti minori)

•Temperatura (il calore sensibilizza le cellule per basso LET)


Fattori Modificanti Chimici

•Ossigeno (sensibilizza interagendo con i radicali liberi)

•Radioprotettori (gruppi sulfidrilici)

•Radiosensibilizzanti


Fattori Modificanti Biologici

•Riparazione

•Fase del ciclo:

•M e G2 molto sensibili

•S tardivo molto resistenti

•S precoce e G1 intermedie


Effetti delle Radiazioni nei mammiferi

•STOCASTICI probabilità in funzione della dose (per piccole alterazioni cellulari)

•DETERMINISTICI severità in funzione della dose (per morte cellulare)


Effetti Stocastici

Assenza di dose soglia, e se esiste è circa 50-100 mSv

Cancerogenesi ed effetti genetici


Effetti Stocastici

•Morti/anno/Sv (modello additivo)

•Rischio relativo in eccesso (modello moltiplicativo), si calcola come incidenza nella popolazione esposta diviso incidenza nella popolazione di controllo

Effetti Stocastici Cancro

75000 sopravvissuti di Hiroshima e Nagasaki


Effetti Stocastici: Cancro

•Rischio di Ca mammella maggiore in donne irradiate (fluoroscopia del torace) prima dei 20 anni e legato a stato ormonale

•Ca polmone in lavoratori miniere di uranio

•Rischio relativo di Ca dello stomaco di 3.7cin pazienti irradiati per ulcera peptica (1937-1955)

•Rischio relativo di Ca tiroideo di 1.27 per pazienti trattati con I-131 con dosi di 0.5 Gy


Isole Marshall

Atollo Età Dose(Gy) Cancro

Rongelap 1 >15 02-9 8-15 6.2%>10 3-8 6.7%

Alingnae <10 3-5 0>10 1-2 0

Utirik <10 0.6-1 1.6%>10 0.3-0.6 2%

Controlli <10 0.9%>10 0.8%



Relazione con l’esposizione prenatale

•Studio condotto in caso di Rx della pelvi non ha trovato associazione significativa

•Nei sopravvissuti giapponesi si è trovato incremento di casi di cancro una volta giunti alla mezza età



Rischio

Il comitato sugli Effetti Biologici delle Radiazioni Ionizzanti (BEIR)

Ha valutato che il rischio di cancro radiogenico dopo esposizione acuta ad alte dosi di radiazioni a basso LET è 8%/Sv

Questo rischio deve essere ridotto di un fattore 2-4 per basse dosi o basso rate di dose

Unità di Misura

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