2016 ĐHQG Tác dụng sinh học của bức xạ ion hóa

Nguyễn Văn Kính BVCR 1 TÁC DỤNG SINH HỌC CỦA BỨC XẠ ION HÓA... 2 , OH gây oxy hóa  Liều cao - GTD nhiều thì nồng độ oxy ít tác dụng  Khi chiếu xạ các peroxit lipid dưới tác dụng củ

Trang 1

6/1/2017

TS Nguyễn Văn Kính BVCR 1

TÁC DỤNG SINH HỌC CỦA BỨC XẠ

ION HÓA

Trang 2

NỘI DUNG

1. Các hiệu ứng sinh học bức xạ ion hóa

2. Cơ chế tác dụng bức xạ ion hóa

Trang 3

I CÁC HiỆU ỨNG SINH HỌC BỨC XẠ ION HÓA

1.1 Hiệu ứng sinh học

 Qúa trình vật lý; kích thích & ion hóa VC(10 -16 – 10 -12 s)

 Quá trình hóa học: Tạo GTD, mạnh, tồn tại ngắn; tổn thương phân tử sinh học

 Quá trình phản ứng sinh vật: Rối loạn trao đổi chất, thay đổi tính thấm màng, tổn thương tế bào.(Phụ thuộc vào D)

 Hiệu ứng nghịch lý năng lượng: khẳ năng gây hiệu ứng sinh học lớn, nhưng năng lượng hấp thu vào tổ chức nhỏ, (D=

10 Gy/cơ thể, 0,002 cal/g tổ chức có thể gây tử vong)

 Hiệu ứng nồng độ: Tác dụng BX ti lệ thuận với nồng độ phân tử; nồng độ quá thấp or quá cao theo quy luật khác TS Nguyễn Văn Kính BVCR 6/1/2017 3

Trang 4

CÁC HiỆU ỨNG SINH HỌC BỨC XẠ ION HÓA

1.3 Hiệu ứng oxy: Nồng độ oxy ảnh hưởng đến mức độ tổn thương

 Chỉ xẩy ra ở giới hạn nhất định, nếu > 40% không tác dụng

 O 2 + H2O HO

2 , H2O

2 , OH gây oxy hóa

 Liều cao - GTD nhiều thì nồng độ oxy ít tác dụng

 Khi chiếu xạ các peroxit lipid dưới tác dụng của enzym tạo thành lipoperoxit ( chất lạ, gây độc…)

 Lipoperoxid làm thay đổi tính thấm, hủy hoại cấu trúc và chức năng màng, sinh bệnh lý

1.4 Hiệu ứng tích lũy: Tổn thương lần chiếu sau cùng gần giống tổn thương 1 lần chiếu có liều bằng tổng liều các lần chiếu

1.5 Hiệu ứng bảo vệ phóng xạ; chất kháng xạ, tăng đề kháng

6/1/2017

Trang 5

II CƠ CHẾ TÁC DỤNG BỨC XẠ ION HÓA

2.1.Tác dụng trực tiếp: Năng lượng bức xạ trực tiếp tác động gây tổn thương cấu trúc, chức năng TB, tạo hiệu ứng tổn thương muộn

 Các rối loạn phản ứng sinh hóa, hóa học tạo ra phân tử mới gây độc hại các TB sinh học; là độc tố phóng xạ

 Các hiệu ứng nồng độ, nhiệt, oxy, chất bảo vệ giải thích cho cơ chế này

Trang 6

 Bức xạ phân ly H2O quanh AND tạo GTD ( H*, OH*)

 H*, OH* tương tác với oxy phân tử tạo gốc hydroperoxyt :

 H• + O2 => HO2• ( gốc tự do hydroperoxyt)

 H• + OH• => H2O (kết hợp)

 H• + H• => H2 ( hình thành dimer)

 OH• + OH• => H2O2 (hình thành dimer peroxyt)

 OH• + RH => R• + HOH (gốc chuyển đổi )

 R• + O2 => RO2• (gốc peroxyt hữu cơ tự do ) TS Nguyễn Văn Kính BVCR 6/1/2017 6

Trang 7

 GTD tấn công các phân tử sinh học quan trọng, chất liệu di truyền, màng, miễn dịch làm giảm sức đề kháng gây lên bệnh lý: K, lão hóa, rối loạn sự chết theo chương trình

 GTD do bức xạ sinh ra ở khắp nơi trong nội bào, ngoại bào nên nguy cơ gây đột biến cao

 GTD tấn công axit béo không no & màng sinh học làm tổn thương cấu trúc màng, rối loạn cân bằng nội mô, biến đổi protein màng, thay đổi tính thấm… làm phù nề tế bào, mất cân bằng Ca++, giảm ATP

6/1/2017

Trang 8

 GTD tấn công AND, lysosom; các lysosom giải phóng ra enzym làm tiêu hủy tế bào, các protein bị đông vón, mất chức năng sinh lý

 Tóm lại: Hai cơ chế tác dụng trực tiếp, gián tiếp đều gây tổn thương cấu trúc, chức năng của phân tử AND, vật liệu

di truyền or làm chết tế bào

6/1/2017

Trang 9

CƠ CHẾ TÁC DỤNG BX ION HÓA LÊN CƠ THỂ

6/1/2017

ION HÓA GTD

Trực tiếp

Gián Tiếp

Trang 10

MỘT SỐ THUYẾT TÁC DỤNG CỦA BỨC XẠ

 Thuyết bia: TB có tâm cảm xạ, E bắn vào tâm gây tổn thương TB Khi tăng liều, thì sác xuất bắn trúng bia tăng hiệu ứng tổn thương lớn

 Liều quá lớn, bia chịu hơn một lần va chạm, thì không có xuất hiện tuyến tính

 Nhược: không giải thích tổn thương ở kỳ ủ bệnh, hiệu ứng oxy và hiệu ứng bảo vệ

 Thuyết độc tố: Sản phẩm hoạt tính hóa học cao, GTD, Lipoperoxid đưa vào động vật cũng gây tổn thương như phóng xạ

 Thuyết giải phóng men: Các men gắn trên màng giải phóng quá mức, rối loạn sinh hóa, phân hủy tế bào

6/1/2017

Trang 11

MỘT SỐ THUYẾT TÁC DỤNG CỦA BỨC XẠ

 Thuyết cấu trúc – chuyển hóa: Bức xạ gây tổn thương nhân TB, rối loạn phản ứng sinh hóa, xuất hiện các sản phẩm hoạt tính cao, làm tổn thương PT sinh học, xuất hiện độc chất PX, tổn thương NST, phá hủy cấu trúc màng, bệnh thứ cấp

 Độc tố + BX lên nhân gây BLNST, AND, tiêu hủy thành phần nội bào, dẫn đến những tổn thương thứ cấp

6/1/2017

Trang 12

III CÁC TỔN THƯƠNG DO PHÓNG XẠ

3.1 Tổn thương mức phân tử:

 Đặc điểm: Phân tử sinh học có kích thước lớn, nhiều liên kết hóa học

 Khi chiếu xạ, năng lượng truyền trực tiếp, gián tiếp làm phá

vỡ liên kết hóa học, phân ly các phân tử sinh học, làm mất thuộc tính sinh học

 Ngoài H2O (80%), khoáng, Protein(15%), Lipid(2%), acid nucleic (1%), carbohydrat (1%)

 Protein là thành phân cấu trúc, điều hòa hoạt động của tế bào; lipid thành phần cấu trúc màng, điều hòa tính thấm, tình dẫn truyền

6/1/2017

Trang 13

 Sản phẩm phân li từ H20 có 55% H* & OH* tồn tại 10-11s đủ làm tổn thương AND & đại phân tử khác

 Bức xạ ion hóa gây đứt gẫy SSB or DSB các mối liên kết giữa các nucleotid, trên cùng một nucleotid ở các phân tử bazo nito, đường 5 carbon

 Tia X, gamma làm đứt gẫy đơn hoặc tổn thương baze nito tỉ

lệ như nhau & có 10 - 20 đứt gẫy đơn có 1 đứt gẫy kép

 Neutron, alpha làm đứt gẫy kép cao, BLNST nhiều hơn so với tia x, ᵞ

Trang 14

6/1/2017

 Chiếu 1 Gy lên tế bào động vật có vú có khoảng 10 đứt gẫy đơn, T1/2 = 10 phút; tỉ lệ đứt gẫy đơn/ kép phụ thuộc vào loại tia bức xạ;

 LET thấp tỉ lệ đứt gẫy đơn/kép 10:1; LET cao thì tỉ lệ này gần bằng nhau

 GTD thường làm tổn thương các Thymin nhiều hơn Bazo khác

 AND hồi phục nhờ các Enzim or cơ chế thắt nút, cắt bỏ, diễn ra nhiều bước: đánh dấu, cắt bỏ, sinh tổng hợp để hồi phục tổn thương

 Một số đứt gẫy kép không hồi phục dẫn đến biến loạn NST

Trang 15

TỔN THƯƠNG AND DO TÁC ĐỘNG CỦA BỨC XẠ

6/1/2017

Trang 16

TỔN THƯƠNG ADN

6/1/2017

Trang 17

HỒI PHỤC HOÀN TOÀN

6/1/2017

Trang 18

HỒI PHỤC KHÔNG HOÀN TOÀN

6/1/2017

Trang 19

BiẾN LOẠN NHIỄM SẮC THỂ

 Ở người có 46 NST sắp xếp 23 cặp, 22 NST thường, 1 cặp NST giới tính; kích thước, hình dạng từng cặp NST thường nam & nữ như nhau, chỉ khác cặp NST giới tính

 Biến loạn NST là bằng chứng xác nhận tổn thương AND

 Tôn thương AND do tác động hóa lý của bức xạ ion hóa gây đứt gẫy đơn, kép, bazonito, các liên kết chéo AND-AND, AND-

protein… trở thành biến loạn NST

 Cơ chế hình thành biến loạn cấu trúc NST do hình thành sự tái liên kết các “đầu dính” do đứt gẫy kép trước phase S, đứt gẫy đơn thành biến loạn NS tử

 Tổn thương AND ở phase G1 gây biến loạn NS tử

6/1/2017

Trang 20

BiẾN LOẠN KiỂU NS TỬ

6/1/2017

Đứt NStử đoạn cuối và giữa Đứt NStử tương đồng Khuyết NStử

Trao đổi đối xứng kiểu nhiễm sắc tử Dạng triradical

Biến loạn Nstu; kiểu biến loạn chỉ thay đổi cấu trúc 1 trong 2 Nstu của NST

Trang 21

BiẾN LOẠN KiỂU NHIỄM SẮC THỂ

 Biến loạn NST là tổn thương cấu trúc trên cả 2 Nstu; gồm

đa tâm, vòng khuyên, chuyển đoạn, đảo đoạn

 Cơ chế: do sự tái hợp, trao đổi các mảnh có đầu “dính”

 Sự hình thành biến loạn cấu trúc NST phụ thuộc số lượng đứt gẫy chuỗi xoắn kép AND, cơ hội gặp nhau giữa các đầu

“dính”

6/1/2017

Trang 22

6/1/2017

Chuyển đoạn bất đối xứng Chuyển đoạn tương hỗ

Đảo đoạn quanh tâm Đảo đoạn ngoài tâm

Trang 23

BiẾN LOẠN NST BỀN & KHÔNG BỀN

 Biến loạn NST bền, không bị đào thải trong quá trình phân bào & tiếp tục tham gia vào quá trình phân bào sau…

 Bức xạ ion hóa tác động vào TB sinh dục có thể gây đột biến cho thế hệ sau

 Một số lượng lớn TB sinh dưỡng mang một loại biến loạn NST bền giống nhau có thể dẫn đến K & di truyền thế hệ sau

 Bộ NST mang biến loạn bền biểu hiện kiểu hình dị dạng, sẩy thai, dị tật bẩm sinh: Down, Turner, Klinefelter, Edwards

 Biến loạn NST không bền thường bị mất một phần trong quá trình phân bào…

 NST hai tâm được sử dụng làm liều kế sinh học trong nghiên cứu ảnh hưởng của bức xạ ion hóa lên sinh vật

6/1/2017

Trang 24

TỔN THƯƠNG NHIỄM SẮC THỂ

6/1/2017

Trang 25

6/1/2017

NHỮNG KiỂU RỐI LOẠN NST

21

Trang 26

6/1/2017

KiỂU HÌNH NHỮNG TRƯỜNG HỢP RLNST

Trang 27

BiẾN LOẠN NST TẾ BÀO LYMPHO NGƯỜI TRONG TỰ NHIÊN & PHÓNG XẠ

 Môi trường tự nhiên; Buckton, Evan…

 không thấy biến loạn NST ở trẻ sơ sinh

 Nghiên cứu 42 cộng đồng dân cư biến loạn NST đa tâm 0 – 0,39%, mảnh không tâm 0 – 1,5%

 Biến loạn NST được hình thành do tác động các yếu tố đột biến tự nhiên

 Môi trường liên quan phóng xạ; Dolphin, pohl – Ruling

 Người sống gần khu thử bom hạt nhân, công nhân khai thác quặng uranium, Chernobyl có tần suất BLNST tăng

 Hiroshima gần 40 năm sau biến loạn NST bền từ 19,6% - 22,1%, NST 2 tâm: 1,5%

6/1/2017

Trang 28

 An toàn bức xạ: mối tương quan tần suất NST cao nhất với liều hấp thu (Gy) do chiếu ngoài

 Tác động bức xạ ion hóa tuân theo quy luật ngẫu nhiên, nên biến loạn cấu trúc NST ở tế bào lympho máu ngoại vi

do tác động của bức xạ cũng mang tính ngẫu nhiên

 Tổn thương phân tử AND do tác động của bức xạ ion hóa thể hiện bằng chứng biến loạn NST không làm xuất hiện kiểu, loại biến loạn mới

 Nghiên cứu tổn thương bức xạ ion hóa thường quan tâm chỉ tiêu NST 2 tâm

 Từ tần suất biến loạn NST có thể tính được tỉ lệ tổn thương, tỉ lệ hồi phục, thời gian bán biến & bán hồi phục NST ở lympho máu ngoại vi

 Các chỉ tiêu này là cơ sở lâm sàng nghiên cứu sinh học phóng xạ để ứng dụng trong chẩn đoán & điều trị

6/1/2017

Trang 29

 Yếu tố vật lý: Loại tia bức xạ, suất liều chiếu, nhiệt độ

 Yếu tố hóa học: Hóa chất & thuốc có thể làm tăng or giảm

độ nhạy cảm phóng xạ, nồng độ oxy ở mô

 Yếu tố sinh học: Dựa vào chu kỳ phân bào, Mức độ nhạy cảm bức xạ giữa các chu kỳ là khác nhau

 Khi đứt 2 nhánh AND, BLNST- thường tổn thương G2, nếu chiếu G1 - BLNS tử

 Tần suất BLNST ở máu ngoại vi tương quan thuận với liều chiếu xạ

 Trong cùng một cơ thể TB có độ nhạy cảm bx khác nhau

Trang 30

CÁC TÁC ĐỘNG GÂY TỔN THƯƠNG TẾ BÀO

Trang 31

MỨC ĐỘ NHẠY CẢM BỨC XẠ TẾ BÀO & LOÀI

Nhân, tế bào non,

tủy xương, niêm

mạc ruột non, tuyến

sinh dục

Mô niêm mạc, Da, Sụn xương, tuyến nước bọt, Mạch

Trang 33

TỔN THƯƠNG Ở MỨC CƠ THỂ

 Hiệu ứng ngẫu nhiên: Không có ngưỡng, mọi liều chiếu

đều có thể gây tổn thương AND và dẫn đến đột biến or K

 Hiệu ứng muộn: Tổn thương xẩy ra sau khoảng thời gian bị

chiếu xạ

 Người làm X-quang, YHHN, sống vùng thử hạt nhân , người phải xạ trị, thợ mỏ Urani Có nguy cơ K cao

 Do hệ thống kiểm soát TB tổn thương, để lại các sai lệch

cho thế hệ sau, làm tổn hại TB bình thường

 Giảm tuổi thọ, nguy cơ K cao, tần suất : K máu, K xương, K

da, K phổi nhiều

 Thời gian tiềm của K dài, triệu chứng không khác biệt so với các loại K khác

6/1/2017

Trang 34

thai phải thông báo cho nhân viên Y tế Nếu vùng bụng

không liên quan đến XN, thì phải che chắn SD

6/1/2017

Trang 35

Ảnh hưởng của bức xạ 131I liều cao đến khẳ

năng sinh sản & nguy cơ dị tật bẩm sinh

 Vini, Hyer, Pratt B…17 – 27% rối loạn rụng trứng tạm thời

từ 10 – 12 tháng

 Tổng liều chiếu với tuổi cao có liên quan đến rối loạn chu

kỳ kinh nguyệt, hết kinh sớm

 Schlumberger: đối tượng bị điều trị 131I liều cao trong vòng

1 năm sẽ tăng sẩy thai khoảng 40%

 Chow S.M… 2004 điều trị liều 3,57GBq nếu có thai, sinh con, tỉ lệ xẩy thai dị tật bẩm sinh không khác biệt nhóm

chứng

 Có thai trong vòng năm đầu tiên sau điều trị phóng xạ thì tỉ

lệ xẩy thai, dị tật cao hơn nhóm chứng

 Lưu tâm đến nam giới trẻ trong điều trị liều cao…

6/1/2017

Trang 36

Đối chứng 25(1) 625 0 0

131 I 22(2) 625 0 1/625

(0,16%)

So sánh (1&2) 47 1250 p<0,05

Tần suất biến loạn cấu trúc nhiễm sắc thể tế bào dịch ối

Trang 37

 Tăng nhiệt độ trong ĐT K khi chiếu ngoài

 Dựa vào tần suất sai lệch NST để tính liều hấp thụ

 Phân liều chiếu xạ thành nhiều lần để giảm tổn thương TB lành, hiệu quả ĐT cao

6/1/2017

Trang 38

Ý NGHĨA LÂM SÀNG

 Tế bào K tăng sinh mạnh, nhạy cảm với PX hơn TB lành, cùng liều chiếu TB K bị hủy diệt, TB lành ảnh hưởng ít

 Dựa trên tần suất sai lệch và thời gian hồi phục NST để

dự kiến tổng liều điều trị, thời gian giữa hai lần điều trị, thời gian có thai khi bệnh nhân đã đáp ứng điều trị

 Căn cứ mức độ tổn thương PX để xây dựng tiêu chuẩn chẩn đoán bệnh phóng xạ & đưa ra phác đồ điều trị

6/1/2017

Trang 39

6/1/2017

13 Trình bày các đường thâm nhập của chất phóng xạ vào cơ thể?

14 Trình bày đặc điểm tổn thương phóng xạ do nhiễm xạ trong?

15 Trình bày những yêu cầu của các thuốc bảo vệ phóng xạ?

16 Trình bày nội dung của phân loại thuốc bảo vệ phóng xạ?

17 Trình bày nội dung của cơ chế tác dụng của thuốc bảo vệ phóng xạ?

18 Hãy nêu các loại thuốc bảo vệ phóng xạ thường sử dụng phổ biến?

19 Trình bày nội dung của thuốc thải xạ do nhiễm xạ trong?

20 Trình bày nội dung phòng chống tổn thương da do phóng xạ?

Trang 40

TÀI LiỆU THAM KHẢO

1 NXB QĐ ND; Độc học và phóng xạ quân sự, 2003

2 HVQY; Tổn thương do vũ khí hạt nhân và biện pháp phòng chống;

1981

3 IAEA and WHO; Generic procedures for medical response during a

nuclear or radiological emergency April 2005

4 Jointly sponsored by CTIF, IAEA, PAHO, WHO; Manual for first

responders to a radiological Emergency october 2006

5 IAEA, WHO; Safety reports series No.2 Diagnosis and treatment of

radiation injuries, 1998

6 Medical management of radiological casualties; June 2010

7 Pete Shackett: “Nuclear Medicine Technology Procedures and

Trang 41

TRÂN TRỌNG CẢM ƠN

6/1/2017

Định dạng
Số trang	41
Dung lượng	1,64 MB