nghiên cứu tổn thương nhiễm sắc thể do điều trị bằng i 131 ở bệnh nhân ung thư tuyến giáp thể biệt hóa báo cáo nghiệm thu

ỦY BAN NHÂN DÂN TP.HCM BỘ Y TẾ
SỞ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ BỆNH VIỆN CHỢ RẪY






BÁO CÁO NGHIỆM THU




ĐỀ TÀI
NGHIÊN CỨU TỔN THƯƠNG NHIỄM SẮC THỂ
DO ĐIỀU TRỊ BẰNG
131
I
Ở BỆNH NHÂN UNG THƯ TUYẾN GIÁP THỂ BIỆT HOÁ

NGUYỄN VĂN KÍNH











THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
THÁNG 10 / 2008

ỦY BAN NHÂN DÂN TP.HCM
SỞ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ








BÁO CÁO NGHIỆM THU
(Đã chỉnh sửa theo góp ý của Hội đồng nghiệm thu)

ĐỀ TÀI
NGHIÊN CỨU TỔN THƯƠNG NHIỄM SẮC THỂ
DO ĐIỀU TRỊ BẰNG
131
I
Ở BỆNH NHÂN UNG THƯ TUYẾN GIÁP THỂ BIỆT HOÁ





CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI
(Ký tên)






CƠ QUAN QUẢN LÝ CƠ QUAN CHỦ TRÌ
(Ký tên/đóng dấu xác nhận) (Ký tên/đóng dấu xác nhận)








THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

THÁNG 10/ 2008






MỤC LỤC

Trang

Mục lục


Danh mục các chữ viết tắt


Danh mục bảng


Danh mục đồ thị


Danh mục ảnh minh hoạ

Phần I THÔNG TIN CHUNG VỀ ĐỀ TÀI

Phần II NỘI DUNG ĐỀ TÀI

TÓM TẮT ĐỀ TÀI


ĐẶT VẤN ĐỀ
1
Chương 1 TỔNG QUAN
4
1.1 Tác động sinh học của bức xạ ion hoá 4
1.2 Nhiễm sắc thể người và s
ự biến loạn nhiễm sắc thể 8
1.3 Biến loạn nhiễm sắc thể ở bệnh nhân ung thư tuyến
giáp thể biệt hoá do điều trị
131
I
24
1.4 Một số phương pháp nghiên cứu biến loạn NST 30
1.5 Ảnh hưởng của điều trị
131
I liều cao đến khả năng sinh
sản và nguy cơ bệnh dị tật bẩm sinh
33
1.6 Tình hình nghiên cứu nhiễm sắc thể ở trong nước 35
Chương 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
37
2.1 Đối tượng nghiên cứu 37
2.2 Dược chất phóng xạ, hoá chất và thiết bị 40
2.3 Phương pháp nghiên cứu 41
2.4 Các chỉ tiêu theo dõi, đánh giá tổn thương nhiễm sắc
thể
48

2.5 Xử lý số liệu 50
Chương 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN
51
3

Ý nghiã cuả nghiên cứu biến loạn nhiễm sắc thể
Mục tiêu: 1 Xác định mối tương quan giữa tần suất
biến loạn nhiễm sắc thể ở máu ngoại vi của bệnh nhân
ung thư tuyến giáp thể biệt hóa với liều điều trị
131
I

51

53
3.1 Tần suất biến loạn nhiễm sắc thể ở tế bào lympho máu
ngoại vi bệnh nhân ung thư tuyến giáp thể biệt hoá sau
điều trị
131
I
Mục tiêu 2. Đánh giá “hiệu ứng liều tích lũy” của
bệnh nhân ung thư tuyến giáp thể biệt hoá qua hai lần
điều trị
131
I

53


61

3.2 Hiệu ứng liều tích lũy sau hai lần điều trị
131
I với tần
suất biến loạn NST

Mục tiêu 3: Xác định thời gian bán biến, thời gian bán
hồi phục của các biến loạn nhiễm sắc thể không bền
để tiên lượng về an toàn bức xạ sau điều trị bằng
131
I.
61



66
3.3 Thời gian bán biến, thời gian bán hồi phục của các
biến loạn nhiễm sắc thể không bền ở máu ngoại vi
bệnh nhân ung thư tuyến giáp biệt hoá sau điều trị
131
I

Mục tiêu 4. Khảo sát ảnh hưởng của bức xạ ion hoá
lên thai nhi của thai phụ có sử dụng
131
I liều cao trong
điều trị ung thư tuyến giáp thể biệt hoá, thông qua các
chỉ tiêu biến loạn cấu trúc nhiễm sắc thể ở máu ngoại vi
và tế bào dịch ối.
66

79
3.4 Ảnh hưởng của
131
I liều cao đến tần suất biến loạn
nhiễm sắc thể ở tế bào lympho máu ngoại vi và tế bào
dịch ối


M ục ti êu 5. Thông qua tần suất biến loạn nhiễm sắc
thể tại thời điểm cao nhất để tính liều hấp thụ tương
đương chiếu ngoài ở cơ thể bệnh nhân ung thư tuyến
giáp thể biệt hoá.

79


92
3.5 Tính liều hấp thụ (Gy) từ tần suất biến loạn nhiễm sắc
thể
92
Chương 4 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
94

NHỮNG TÁC ĐỘNG TỪ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
CUẢ ĐỀ TÀI
96
TÀI LIỆU THAM KHẢO 97
PHỤ LỤC 114

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT


ADN Axít deoxyribonucleic
BD Base damage (tổn thương bazơ nitơ)
BLNST Biến loạn nhiễm sắc thể (chromosome aberrations)
CHO Chinese hamster ovary (buồng trứng chuột Trung Quốc)
DSB Double strand break (đứt gãy chuỗi kép)
DR Damage ratio (tỉ lệ tổn thương)
DH Disappearance – halftime (thời gian bán biến)
dic dicentrics (nhiễm sắc thể hai tâm)
FBS Fetal bovin serum (huyết thanh phôi bò)
FSH Follicle stimulating hormone (Hormon kích thích nang noãn)
FISH Fluorescence in situ hybridization (lai tại chỗ huỳnh quang)
fr fragment (mảnh nhiễm sắc thể)
G
o
Ký hiệu pha nghỉ trong chu trình tế bào
GBq Gyga becquerel (đơn vị SI đo hoạt độ phóng xạ) (1 GBq = 27
mCi)
GTD Gốc tự do
IAEA International atomic energy agency
(Cơ quan Năng lượng Nguyên tử
Quốc tế)
IRCP International radiological comission protection (hội đồng an toàn
bức xạ Quốc tế)
131
I Iốt phóng xạ
“0” Ngay trước điều trị

131
I lần đầu
UTTG Ung thư tuyến giáp (thyroid carcinoma)
LET Linear energy transfer (Sự truyền năng lượng tuyến tính của bức
xạ ion hoá)
MN Micronuclear (vi nhân)
mFISH multicolor fluorescence in situ hybridization (lai tại chỗ đa màu
huỳnh quang)
mi minute (hai chấm)
MIRD Medical internal – radiation dosimetry (định liều hấp thụ chiếu
trong bức xạ y tế)
NST Nhiễm sắc thể (chromosome)
NStử Nhiễm sắc tử (chromatit)
Pha“S” Pha sinh tổng hợp ADN trong chu trình tế bào (synthesis)
PBS Dung dịch đệm phốt phát
p Vai ngắn nhiễm sắc thể
PCC Premature chromosomal condensation (ngưng tụ sớm nhiễm sắc
thể)
PHA Phytohemagglutinin (chất kích thích tế bào phân chia)
q Vai dài nhiễm sắc thể
RH Recovery – halftime (thời gian bán hồi phục)
RR Recovery ratio (tỉ lệ hồi phục)
r ring (vòng)
SSB Single strand break (đứt gẫy chuỗi đơn)
SPECT Single photon emission computerized tomography (máy ghi hình
điện toán cắt lớp đơn photon )
Tr.ĐT Ngay trước điều trị
131
I lần hai hoặc những lần tiếp theo

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng Tên bảng Trang
2.1 Phân bố liều điều trị và số lượng metapha khảo sát 37
2.2 Phân bố số lượng thai phụ và số lượng metapha khảo sát 39
3.1 Tần suất biến loạn nhiễm sắc thể do tác động của tự nhiên 54
3.2 Tần suất biến loạn NST sau điều trị liều 1,11GBq 55
3.3 Tần suất biến loạn NST sau điều trị liều 3,70 GBq 59
3.4 Tần suất biến lo
ạn NST sau điều trị lần hai liều 3,70 GBq 62
3.5 Tần suất biến loạn NST sau điều trị lần hai liều 5,55GBq 64
3.6 Thời gian bán biến sau điều trị lần 2 liều 5,55 GBq 69
3.7 Thời gian bán biến ứng với các liều điều trị
131
I 69
3.8 Tỉ lệ hồi phục tương ứng với các liều điều trị
131
I sau 180
ngày
73
3.9 Thời gian bán hồi phục sau điều trị liều 1,11GBq 73
3.10 Thời gian bán hồi phục biến loạn nhiễm sắc thể sau điều trị
3,70GBq
75
3.11 Thời gian bán hồi phục biến loạn nhiễm sắc thể sau điều trị
4,81GBq
76
3.12 Tuổi, thể bệnh nhóm thai phụ 79
3.13 Phân bố liều, số lần điều trị

131
I của nhóm có thai 80
3.14 Tần suất biến loạn nhiễm sắc thể ở máu ngoại vi nhóm thai
phụ
81
3.15 Tần suất biến loạn nhiễm sắc thể bền ở nhóm thai phụ 82
3.16 Tần suất biến loạn cấu trúc nhiễm sắc thể tế bào dịch ối 85
3.17 Tình trạng sức khoẻ trẻ sơ sinh 92
3.18 Liều hấp thụ vào cơ thể tính tương đương với chiếu ngoài


92
DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ

Đồ thị Tên đồ thị Trang
3.1 Động học biến loạn NST sau điều trị liều đơn 1,11 GBq 57
3.2 Động học biến loạn NST sau điều trị liều đơn 3,70 GBq 59
3.3 Động học biến loạn NST sau điều trị lần 2 liều 3,70GBq 62
3.4 Động học biến loạn NST sau điều trị lần 2 liều 5,55GBq 65
3.5 Hồi quy thời gian bán biến dic+r sau điều trị liề
u 1,11GBq 67
3.6 Hồi quy thời gian bán biến dic + r sau điều trị liều 3,70GBq 68
3.7 Thời gian bán biến nhiễm sắc thể ứng với liều 1,11 và 3,70 71
GBq
3.8 Hồi quy thời gian bán hồi phục dic +r sau điều trị liều
1,11GBq
74
3.9 Hồi quy thời gian bán hồi phục fr + mi sau điều trị liều
1,11GBq
74

3.10 Hồi quy thời gian bán hồi phục dic+r sau điều trị liều
3,70GBq
75
3.11 Hồi quy thời gian bán hồi phục fr+mi sau điều trị liều
3,70GBq
75
3.12 Hồi quy thời gian bán hồi phục fr + mi sau điều trị liều
4,81GBq
76
3.13 Hồi quy thời gian bán h
ồi phục fr + mi sau điều trị liều
6,66GBq
77
3.14 Tần suất biến loạn nhiễm sắc thể bền của hai nhóm thai phụ 89








DANH MỤC ẢNH MINH HOẠ


Ảnh
Tên ảnh
Trang
1.1 Tổn thương ADN do tác động của bức xạ ion hóa 7
1.2 Đứt nhiễm sắc tử đoạn cuối và đoạn giữa 12

1.3 Các kiểu đứt đoạn nhiễm sắc tử tương đồng 12
1.4 Khuyết nhiễm sắc tử 12
1.5 Trao đổi đối xứng kiểu nhiễm sắc tử giữa các NST 13
1.6 Trao đổi bất đối xứng kiểu nhiễm sắc tử giữa các NST 13
1.7 Dạng triradical 14
1.8 Cơ chế hình thành NST vòng khuyên 14
1.9 Cơ chế hình thành NST hai tâm 15
1.10 Các loại mất đoạn NST 15
1.11 Các loại mất đoạn giữa nhiễm sắc tử 16
1.12 Chuyển đoạn bất đối xứng 16
1.13 Chuyển
đoạn tương hỗ 17
1.14 Đảo đoạn quanh tâm 27
1.15 Đảo đoạn ngoài tâm 28
2.1 Quy trình nuôi cấy, thu hoạch, nhỏ mẫu, nhuộm và phân tích 45
2.2 Nhiễm sắc thể nhuộm thường quy 45
2.3 Nhiễm sắc thể nhuộm bằng kỹ thuật băng G 47
3.1 Biến loạn nhiễm sắc thể
ở bệnh nhân sau điều trị liều
1,11GBq
57
3.2 Biến loạn NST sau điều trị liều đơn 3,70 GBq 58
3.3 Biến loạn NST sau điều trị 2 lần tổng liều 6,66GBq 63
3.4 Nhiễm sắc thể máu ngoại vi nhóm thai phụ nhuộm quy ước 81
3.5 Nhiễm sắc thể máu ngoại vi nhóm thai phụ nhuộm băng G 83
3.6 Nhiễm sắc thể tế bào ối của thai phụ đối chứng 84
3.7 Nhiễm sắc th
ể tế bào ối bị khuyết vai q NST số 1 85

ĐẶT VẤN ĐỀ

Hiện nay trên thế giới việc sử dụng đồng vị phóng xạ trong các ngành
công nghiệp cũng như trong nghiên cứu y sinh học đang phát triển ngày càng
rộng rãi. Đặc biệt là trong y học, các đồng vị phóng xạ đã được sử dụng có
hiệu quả để chẩn đoán và điều trị bệnh. Dược chất phóng xạ
131
I đã được dùng
để điều trị bệnh Basedow, ung thư tuyến giáp thể biệt hóa từ năm 1942 [14],
[15], phương pháp này tương đối đơn giản, dễ thực hiện, hiệu quả điều trị cao.
131
I tập trung vào các tế bào tuyến giáp theo cơ chế vận chuyển tích cực
và được lưu giữ ở tế bào nang tuyến giáp, làm giảm sự tưới máu, dẫn đến các
tế bào tuyến giáp bị xơ hóa và chết. Bên cạnh đó,
131
I cũng làm tổn thương
ADN, ion hóa các phân tử nội bào, ức chế hoặc làm chậm quá trình phân chia
tế bào, tạo gốc tự do và kích thích sự chết theo chương trình của tế bào nơi iốt
phóng xạ tập trung. Việc nghiên cứu những tổn thương gen do phóng xạ gây
ra đã được nhiều nhà khoa học trên thế giới quan tâm [29], [72], [120], [123].
Các tác giả đã tiến hành các nghiên cứu tình trạng tổn thương ADN thông qua
việc phân tích biến loạn NST ở máu ngoại vi củ
a bệnh nhân ung thư tuyến
giáp thể biệt hóa sau điều trị
131
I, đồng thời đánh giá khả năng sinh sản và
nguy cơ bệnh di truyền ở trẻ sơ sinh của những thai phụ ung thư tuyến giáp có
tiền sử điều trị
131
I. Sở dĩ như vậy vì tế bào lympho máu ngoại vi có số lượng
lớn, đời sống dài, phân bố khắp cơ thể và tồn tại ở phase G
o

không phân chia.
Chúng có thể tích lũy, lưu giữ lại những tổn thương nhiễm sắc thể do bức xạ
ion hóa tác động. Cũng nhờ đặc điểm này mà hiệu ứng biến loạn nhiễm sắc
thể ở tế bào lympho máu ngoại vi được coi là “dấu ấn sinh học” trong định
lượng liều chiếu, lượng giá mức độ tổn thương phóng xạ trong lâm sàng nhằm
làm cơ sở xác định thờ
i gian cho những lần điều trị tiếp theo và cũng là chỉ
tiêu để nghiên cứu ảnh hưởng của bức xạ ion hóa đến khả năng sinh sản, nguy
cơ bị bệnh di truyền tới trẻ sơ sinh ở những bệnh nhân có tiền sử điều trị
phóng xạ. Kết quả những nghiên cứu này còn để mở trong bàn luận.
Trong nước cũng đã có một số công trình: nghiên cứu v
ề biến loạn
nhiễm sắc thể ở người bình thường của Ngô Gia Thạch, Trần Thị Thanh
Hương…, nghiên cứu về biến loạn nhiễm sắc thể dưới tác động của bức xạ
ion hóa và một số hóa chất trong điều kiện in vitro của Trần Quế (2003) [7],
[8], [10], nghiên cứu nhiễm sắc thể ở tế bào lympho máu ngoại vi và tế bào
dịch ối trong xét nghiệm bệnh di truyền của Phùng Như Toàn, Phan Chiến
Thắng, Bùi Võ Minh Hoàng (2006, 2007) [2], [11]
Tuy nhiên, chưa có công trình nào đề cập đến tần suất biến loạn nhi
ễm
sắc thể ở bệnh nhân ung thư tuyến giáp thể biệt hoá sau điều trị bằng
131
I liều
cao, đặc biệt ở những phụ nữ còn trong độ tuổi sinh sản.
131
I phóng xạ gây
ảnh hưởng như thế nào đến tần suất biến loạn nhiễm sắc thể? khả năng hồi
phục các biến loạn đó ra sao? Nguy cơ bệnh di truyền tới trẻ sơ sinh của
những thai phụ có tiền sử điều trị
131

I liều cao? Đây là những vấn đề quan
tâm của an toàn bức xạ và các nhà lâm sàng y học hạt nhân.
Xuất phát từ những điều trình bày trên, chúng tôi đề xuất và được sự
chấp thuận thực hiện đề tài nghiên cứu với tiêu đề : “Nghiên cứu tổn thương
nhiễm sắc thể do điều trị bằng
131
I ở bệnh nhân ung thư tuyến giáp thể biệt
hoá”.
Mục tiêu của đề tài:
1. Xác định mối tương quan giữa tần suất biến loạn nhiễm sắc thể
ở máu ngoại vi của bệnh nhân ung thư tuyến giáp thể biệt hóa với liều
điều trị
131
I tại một số thời điểm trước và sau điều trị.
2. Đánh giá “hiệu ứng liều tích lũy” của bệnh nhân ung thư tuyến
giáp thể biệt hoá qua hai lần điều trị
131
I
3. Xác định thời gian bán biến, thời gian bán hồi phục của các biến
loạn nhiễm sắc thể không bền để tiên lượng về an toàn bức xạ sau điều trị
bằng
131
I.
4. Khảo sát ảnh hưởng của bức xạ ion hoá lên thai nhi của thai phụ có
sử dụng
131
I liều cao trong điều trị ung thư tuyến giáp thể biệt hoá, thông
qua các chỉ tiêu biến loạn cấu trúc nhiễm sắc thể ở máu ngoại vi và tế
bào dịch ối.
5. Thông qua tần suất biến loạn nhiễm sắc thể (dic+r) tại thời điểm

cao nhất để tính liều hấp thụ tương đương chiếu ngoài ở cơ thể bệnh
nhân ung thư tuyến giáp thể biệt hoá.
Khía c
ạnh đạo đức của nghiên cứu
Các nội dung nghiên cứu và việc thực hiện nghiên cứu đề tài đã thoả
mãn yêu cầu đạo đức:
1. Vấn đề nghiên cứu là có lợi cho bản thân đối tượng nghiên cứu và
những bệnh nhân khác.
2. Những ảnh hưởng có hại đã được đề phòng và giảm đến mức độ thấp
nhất có thể chấp nhận được nếu tác dụ
ng phụ xẩy ra.
3. Đối tượng nghiên cứu được đảm bảo quyền được thông tin, giải thích
trước khi chấp nhận cam kết nghiên cứu.
4. Đối tượng nghiên cứu được đảm bảo quyền tự nguyện tham gia và
quyền rút khỏi nghiên cứu ở bất kỳ giai đoạn nghiên cứu nào.
5. Mọi thông tin kết quả nghiên cứu về đối tượng được sử dụng hợp lệ
và
không bị lạm dụng.


Chương 1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. TÁC ĐỘNG SINH HỌC CỦA BỨC XẠ ION HÓA
Bức xạ ion hóa tác động lên các đối tượng sinh học theo hai cơ chế:
trực tiếp và gián tiếp.
1.1.1 Cơ chế tác động trực tiếp
Năng lượng bức xạ được truyền trực tiếp cho các phân tử sinh học, chủ
yếu là các đại phân tử hữu cơ, gây tổn thương cả cấu trúc lẫn chức năng. Sự
biến
đổi cấu trúc của các đại phân tử sinh học ảnh hưởng tới tốc độ của các

phản ứng hóa sinh. Phản ứng hóa học xảy ra giữa các phân tử bị tổn thương
hoặc bị kích thích tạo ra những phân tử mới và lạ đối với mô sinh học, đa số
là chất độc có hại nên còn được gọi là độc tố phóng xạ. Các hiệu ứng về nồng
độ, hiệu
ứng nhiệt, hiệu ứng oxy và tác dụng của một số chất bảo vệ đã minh
chứng cho quan điểm của cơ chế tác động trực tiếp [6].
1.1.2 Cơ chế tác động gián tiếp
Ngoài tác động trực tiếp, bức xạ ion hóa còn có tác động gián tiếp bằng
con đường hình thành gốc tự do (GTD). Phân tử nước bị phân ly do tác động
của bức xạ ion hoá hình thành các gốc tự do có hoạt tính hoá học mạnh .
Trong mô sinh học, nước chiếm gần 80% khối lượng tế bào và có vai
trò rất quan trọng. Các tia bức xạ phân ly phân tử nước tạo ra hai gốc tự do H
•
,
OH
•
, OH
•
thường gây sai lệch cấu trúc phân tử sinh học và phá hủy màng tế
bào. Còn H
•
sẽ cùng với oxy phân tử tạo ra gốc hydroperoxyt.

Cơ chế tạo ra các gốc tự do như sau:
H
•
+ O
2
=> HO
2

•
( gốc tự do hydroperoxyt)
H
•
+ OH
•
=> H
2
O (kết hợp)
H
•
+ H
•
=> H
2
( hình thành dimer)
OH
•
+ OH
•
=> H
2
O
2
(hình thành dimer peroxyt)
OH
•
+ RH => R
•
+ HOH (gốc chuyển đổi )

R
•
+ O
2
=> RO
2
•
(gốc peroxyt hữu cơ tự do ) [26].
GTD tấn công vào những phân tử sinh học quan trọng, vật chất di
truyền, màng tế bào và các tế bào miễn dịch, là nguyên nhân của các quá trình
bệnh lý, ung thư, lão hóa và rối loạn sự chết theo chương trình.
GTD hình thành do tác động của môi trường sống nếu bị ô nhiễm kim
loại nặng, hóa chất, độc tố gây ung thư, các tia bức xạ. Tác động của bức xạ
ion hóa cũng tương tự như tác
động của những chất độc sinh ra trong hô hấp
tế bào, chỉ khác là trong hô hấp tế bào các GTD sinh ra mang tính cục bộ nên
tác hại thường tập trung ở ADN, enzym và ty thể. Ngược lại, với bức xạ ion
hóa các GTD sinh ra ở khắp nơi, trong nội bào cũng như ngoại bào, do vậy
hậu quả sẽ nặng nề hơn như gây đột biến gen, làm cho quá trình phân chia tế
bào không được kiểm soát, do đó phát sinh ung thư.
GTD thường tấn công vào các axit béo không no và màng sinh họ
c tạo nên
những phản ứng dây chuyền dẫn tới làm tan rã cấu trúc màng. Ngoài các protein
trên màng với chức năng là thụ cảm thể, kháng thể hay các enzym khi vận chuyển
các chất qua màng cũng khá nhạy cảm với GTD. Các GTD hình thành như: L
•
,
HOO
•
, LO

•
, OH
•
, H,
•
LOO
•
gây tổn hại màng tế bào, rối loạn cân bằng nội môi, phá
hủy cấu trúc màng, peroxyt hóa lipit màng lan truyền, biến đổi các protein màng,
thay đổi tính thấm, tính đàn hồi và khả năng trao đổi chất của màng tế bào. Bơm
Na
+
, K
+
ATPaza bị tổn thương bởi HO
•
2
dẫn đến làm phù tế bào, mất cân bằng của
Ca
++
nội môi làm rối loạn trao đổi ion qua màng, dẫn đến giảm ATP. Khi màng tế
bào bị tổn thương, sự trao đổi chất bị gián đoạn, tế bào sẽ bị suy yếu hoặc chết vì
đói năng lượng, nhiễm độc bởi chất cặn bã.
GTD còn phá hủy các tế bào bằng cách tấn công vào ADN và lysosom
làm các enzym giải phóng từ lysosom tiêu hủy ngay chính tế bào hay phá hủy
tế bào bằng cách tạo ra các liên kết chéo giữa các protein với nhau, kết quả là
làm cho các phân tử protein đông vón lại không đảm đương được các chức
năng sinh lý bình thường.
Những tác động kéo dài của các GTD lên hệ thống miễn dịch có thể
dẫn đến hậu quả làm giảm sức đề kháng, làm tăng nguy cơ mắc các bệnh như

bệnh tự miễn, bệnh viêm thoái hóa và ung thư…
Trong quá trình bảo vệ cơ thể, chính bạch cầu bị chết và giải phóng ra
hàng loạt gốc tự do cũng góp ph
ần làm suy giảm và sai lệch hệ thống miễn
dịch, hậu quả là suy giảm sức đề kháng của cơ thể.
Tác dụng trực tiếp và gián tiếp gây nên tổn thương các phân tử sinh học
cả về cấu trúc, chức năng, tổn thương tế bào và có thể gây chết tế bào. Trong
tổn thương ở mức độ phân tử, được quan tâm nhất là ADN – phân tử vật chất
di truyền của tế bào.
1.1.3 Tổn thương phân tử ADN
Trong các sản phẩm phân ly từ phân tử nước có khoảng 55% là H
·
và OH
•
,
chúng tồn tại khoảng 10
-11
giây, đủ để làm tổn thương ADN và các đại phân tử
khác.
Bức xạ ion hóa gây nên các đứt gãy cấu trúc phân tử ADN ở mọi mối
liên kết giữa các nucleotid với nhau hay ngay trong một nucleotid, ở những
khung phân tử bazơ nitơ hoặc đường 5 carbon hoặc liên kết các thành phần
trong nucleotid. Đứt gãy chuỗi bao gồm đứt gãy 1 chuỗi polynucleotid (đứt
gãy đơn - SSB) hoặc đứt gãy cả hai chuỗi polynucleotid (đứt gãy kép - DSB).
Ngoài ra bức xạ ion hóa cũng tạo ra những tổn thươ
ng bazơ nitơ (BD) [26],
[78], [104]. Tia X, tia Gamma gây đứt gãy đơn và tổn thương bazơ nitơ với tỉ
lệ như nhau. Vander Schans (1982) chứng minh cứ 10 - 20 đứt gãy đơn thì có
1 đứt gãy kép được tạo thành. Các bức xạ ion hóa như tia neutron, α gây đứt
gãy kép cao hơn và cũng gây nên những biến loạn nhiễm sắc thể (NST) nhiều

hơn so với tia X và tia Gamma. Nhìn chung các tác giả đều nhận thấy đứt gãy
đơn ít có vai trò trong việc hình thành biến loạn NST. Chẳng hạn chiếu tia X
li
ều 1 rad lên tế bào động vật có vú có thể gây nên khoảng 10 đứt đơn trên
mỗi tế bào nhưng thời gian phục hồi đứt đơn rất nhanh, t
1/2
chỉ khoảng 10
phút .
Để tạo thành những biến loạn NST, thì những đứt gãy đơn phải chuyển
thành đứt gãy kép. Nếu những đứt gãy đơn xảy ra ở trên hai chuỗi xoắn kép
ADN có vị trí lệch nhau không quá 5 bazơ thì sẽ dẫn đến một đứt gãy kép.
Với những tia bức xạ có độ truyền năng lượng tuyến tính thấp (LET), thì tỉ lệ
đứt gãy đơn với đứt gãy kép là 10:1, trong khi đó nếu độ truyền năng lượ
ng
tuyến tính của tia bức xạ (LET) cao thì tỉ lệ này gần bằng nhau và thời gian
hồi phục một nửa của đứt gãy kép khoảng trên 1 giờ [6], [26], [102].
Một số công trình nghiên cứu gần đây đều chứng minh rằng những tổn
thương Bazơ nitơ thường do GTD gây nên và xảy ra ở thymine nhiều hơn ở
các bazơ khác. Sự hồi phục của những bazơ này hiện đang là vấn đề đặ
t ra đối
với lĩnh vực nghiên cứu sinh học phân tử [62]. Các kiểu tổn thương ADN do
bức xạ ion hoá gây ra được mô tả hình 1.1.

Hình 1.1: Tổn thương ADN do tác động của bức xạ ion hóa
Theo Muller, Natarajan, Obe (1982, 1984, 1996)
Sự hồi phục những tổn thương ADN là nhờ các enzym hay trực tiếp
theo cơ chế thắt nút hoặc cơ chế cắt bỏ, diễn ra theo nhiều bước. Trước tiên
khu vực tổn thương được đánh dấu, tiếp đến là sự cắt bỏ tổn thương, cuối
cùng là sự sinh tổng hợp để hồi phục chỗ tổn thương trên cơ sở sử dụng sợi
không bị tổn thương làm khuôn mẫu cùng với sự tác động của enzym

polymera.
Obe, Hamlet, Klimov, Forell (1982) cho rằng tế bào lympho ở giai
đoạn G
o
cũng có khả năng phục hồi những tổn thương ADN do bức xạ gây ra.
Khả năng phục hồi này tăng gấp khoảng 20 lần so với những tế bào lympho
được kích thích bởi Phytohemagglutinin (PHA) [93].
Các tổn thương ADN hầu hết được hồi phục trong khoảng thời gian
ngắn, chỉ một số đứt gãy kép không hồi phục và dẫn đến biến loạn NST.
Trong an toàn bức xạ và lâm sàng y học hạt nhân người ta quan tâm ch
ủ yếu
đến biến loạn NST vì chúng sẽ được truyền lại trong các lần phân chia tế bào
tiếp theo.
Do đó, các công trình nghiên cứu chủ yếu tập trung đánh giá mức độ
tổn thương của bức xạ ion hoá gây ra thông qua chỉ tiêu biến loạn NST.
NHIỄM SẮC THỂ NGƯỜI VÀ SỰ BIẾN LOẠN NHIỄM SẮC THỂ
Bộ nhiễm sắc thể người
Các nghiên cứu sinh học phân tử đã khẳ
ng định toàn bộ chiều dài các
phân tử ADN của bộ gen người được quy định khoảng 6 tỉ cặp base [54] sắp
xếp trong 22 cặp NST thường và 1 cặp NST giới tính [65]. Mỗi NST chỉ có
một phân tử ADN kết hợp với các protein [91], [92], [98] xoắn kép thành sợi
có đường kính xấp xỉ 230 Å.
Trong các tế bào sinh dưỡng, các NST thường tồn tại thành từng cặp,
gọi là cặp NST thường, trong đó 1 của mẹ, một của cha; mỗi chiếc mang cùng
một số gen phân bố theo cùng thứ tự. Vì vậy, số lượng NST trong mỗi tế bào
bình thường luôn là bội số của 2, được gọi là lưỡng bội (2n).
Trong tế bào giao tử, mỗi cặp NST tương đồng chỉ còn một chiếc, do
vậy số lượng NST trong giao tử là đơn bội (n). Ở người, có 46 NST sắp xếp
thành 23 cặp, trong đó có 22 cặp NST thường và 1 cặp NST giới tính [2]. Các

NST thường ở nam và nữ đều có kích thước và hình dạng giống nhau từng đôi
một. Cặp NST giới tính nam gồm 1 NST X và 1 NST Y, NST Y có kích
thước nhỏ hơn NST X rất nhiều, còn cặp NST giới tính ở nữ g
ồm 2 chiếc XX
giống nhau. Tại hội nghị Paris (1971) và hội nghị Basel (1985), các nhà di
truyền đã thống nhất sắp xếp bộ NST người thành 7 nhóm theo đặc điểm kích
thước tương đối và vị trí tâm động từ A - G [24], [65], [98], [99].
Cuối mỗi vai q và p của NST là phần ADN có cấu trúc lặp lại trên vùng
đầu mút có trình tự nucleotid TTAGGG được lặp lại nhiều lần [99], [123],
[141], cho nên khi bị đứt vùng đầu mút thì những vị trí mới bị đứt có khả
năng liên kết với nhau tạo nên những biến loạn NST.
1.2.2 Bin lon nhim sc th
Nhiều bằng chứng xác nhận tổn thương ADN là nguyên nhân trong
việc gây lên biến loạn NST. Tổn thương trên phân tử ADN được tạo ra bởi tác
động hóa lý hoặc do bức xạ ion hóa như đứt gãy đơn, đứt gãy kép, tổn thương
bazơ nitơ các loại, đứt gãy các liên kết chéo giữa ADN – ADN, liên kết chéo
giữa ADN – protein, sự alkyl hoá các nhóm đơn chức, đứt gãy liên kết
phosphodiester… Những tổn th
ương này có thể hồi phục hoặc sẽ trở thành
nguyên nhân dẫn đến biến loạn NST.
Trong những năm gần đây, nhiều công trình nghiên cứu nhằm xác định
vai trò của các loại tổn thương ADN do bức xạ ion hóa gây nên dẫn đến biến
loạn NST. Tần suất biến loạn NST có liên quan đến tần suất hồi phục tổn
thương ADN. Những tổn thương ADN lại phụ thuộc vào độ nhạy c
ảm bức xạ
ion hóa của cùng một loại tế bào ở những loài khác nhau hay ở những loại tế
bào khác nhau trên cùng một loài [93].
Sax & Stadler (1941) [114] đề xuất giả thuyết “đứt gãy” để giải thích
sự hình thành biến loạn NST. Thuyết này cho rằng những đứt gãy sơ cấp của
NST do tác động trực tiếp của bức xạ ion hóa ở thời điểm gian kỳ. Những đứt

gãy này có thể hồi phục, nên NST vẫn giữ nguyên cấu trúc và hình dạng ban
đầu. Nếu không hồi phục thì những điểm vừa đứt gãy có thể tương tác và nố
i
lại để hình thành NST mới có những biến loạn kiểu trao đổi, hoặc giữ nguyên
hình thành những NST mất đoạn cuối. Như vậy cần có hai đứt gãy độc lập để
hình thành một biến loạn NST kiểu trao đổi. Những năm 1954, 1974, 1985
Revell đã nghiên cứu và đề xuất thuyết “trao đổi”; thuyết này cho rằng những
đứt gãy sơ cấp không phải là đứt gãy thật sự mà chỉ là sự “mất tính b
ền cục
bộ” trong cấu trúc NST. Sự mất tính bền cục bộ này có thể được hồi phục trực
tiếp hoặc dẫn đến “điểm khởi đầu trao đổi”. Sự tương tác giữa hai “điểm khởi
đầu trao đổi” dẫn đến hình thành biến loạn NST thực sự trong quá trình trao
đổi [31]. Natarajan (1981) cho rằng giả thuyết này chỉ đúng với những điều
kiện đặ
c biệt nhất định, nhưng đối với những biến loạn NST do bức xạ ion
hoá gây ra thì giả thuyết của Sax & Stadler phù hợp hơn. Đường cong hiệu
ứng biến loạn NST kiểu trao đổi đều tuân theo hàm mũ, chứng tỏ những biến
loạn NST kiểu trao đổi được tạo nên bởi hai “cú đánh” [93]. Phương pháp
chiếu xạ phân đoạn cho thấy tần suất biến loạn NST của 2 lần chiế
u xạ sẽ thấp
hơn một lần chiếu với liều tương đương vì có sự hồi phục trong khoảng thời
gian giữa 2 lần chiếu. Những giả thuyết này được chứng minh trong nội dung
“hiệu ứng tích lũy” và định luật Blair [93].
Phân loại biến loạn nhiễm sắc thể
Biến loạn NST bao gồm thay đổi về số lượng và biến loạn cấu trúc
NST.
Số
lượng NST trong một tế bào có thể tăng hoặc giảm do nguyên nhân
sai sót trong quá trình hình thành giao tử.
Biến loạn cấu trúc NST đều được hình thành từ sự tái liên kết giữa các

“đầu dính”. Sự tái liên kết giữa các mảnh NST có các “đầu dính” do đứt gãy
kép trước pha S tạo ra những biến loạn cấu trúc NST, sự tái liên kết các “đầu
dính” do đứt gãy đơn trước pha S tạo nên những biến loạn kiểu nhiễm sắc tử.
Những biến loạn này phụ thuộc vào tác nhân gây tổn thương, loại tổn
thương gây ra trên phân tử ADN và phụ thuộc vào giai đoạn của tế bào trong
chu trình tế bào.
Ở tế bào sinh dưỡng của sinh vật bậc cao, chu trình tế bào diễn ra theo 4
pha với trình tự
là G
1
, S, G
2
và M. Ba pha đầu thuộc giai đoạn gian kỳ. Nếu tổn
thương xảy ra ở pha G
1
thì sẽ là tổn thương kiểu NST. Tổn thương được nhân
đôi cùng với sự nhân đôi của ADN. Nếu tổn thương xảy ra ở pha S hoặc pha G
2
thì đó là kiểu tổn thương nhiễm sắc tử. Chính vì vậy, các tác giả thường phân
chia biến loạn NST thành biến loạn cấu trúc kiểu nhiễm sắc tử và biến loạn cấu
trúc kiểu NST [62], [63].
Trong điều kiện tự nhiên vẫn tồn tại một tỉ lệ biến loạn NST nhất định.
Các tác nhân hoá lý như bức xạ ion hoá, hóa chất, nhiệt độ…không gây nên
một kiểu biến loạn NST mớ
i, mà chỉ làm tăng tần suất biến loạn [124].
Tế bào lympho ở máu ngoại vi thường tồn tại ở phase G
1
của chu trình
tế bào. Do đó những biến loạn do bức xạ ion hóa gây ra ở tế bào lympho
thường là những biến loạn kiểu NST [112].

Biến loạn kiểu nhiễm sắc tử
Biến loạn nhiễm sắc tử (NStử) là các kiểu biến loạn chỉ thay đổi cấu
trúc của 1 trong 2 NStử của NST. Trong nghiên cứu những biến loạn NStử là
do tổn thương phân tử ADN trước pha S nên người ta chỉ quan tâm
đến cơ
chế hình thành biến loạn từ những tổn thương do đứt gãy đơn.
Đứt đơn là hiện tượng một đoạn của nhiễm sắc tử bị đứt tách ra xa
phần nhiễm sắc tử còn lại, khoảng cách từ nhiễm sắc tử còn lại tới đầu mút
vừa đứt thường lớn hơn đường kính của nhiễm sắc tử, hoặc có một vùng
không bắt màu có chiều rộng lớn hơn chiều rộng của nhiễm sắc tử được minh
hoạ ở hình 1.2.

Hình 1. 2: Đứt nhiễm sắc tử đoạn cuối và đoạn giữa
(Theo David Gisselsson (2001) [56]).
Sự tham gia của hai đứt gãy đơn trên hai nhiễm sắc tử tại một vị trí
giống nhau sẽ tạo thành kiểu biến loạn cấu trúc NStử phức tạp như hình 1.3.

Hình 1.3: Các kiểu đứt đoạn nhiễm sắc tử tương đồng
(Theo David Gisselsson (2001) [56]).
Một chỗ nào đó không liên tục do không bắt màu, có độ lớn thường
không lớn hơn đường kính của NStử được xác định là khuyết đơn. Nếu
không bắt màu xảy ra trên cả 2 nhiễm sắc tử ở vị trí giống nhau thì đó là
khuyết kép.

Hình 1.4: Khuyết nhiễm sắc tử
(Theo David Gisselsson (2001) [56]).
Nếu tổn thương đứt gãy NStử đơn, kép trên 2 hay nhiều NST trước pha
S thì sự tái liên kết hoàn toàn của 4 “đầu dính” tạo nên biến loạn như hình 1.5.

Hình 1.5: Trao đổi đối xứng kiểu nhiễm sắc tử giữa các nhiễm sắc thể

(Theo David Gisselsson (2001) [56]).
Trường hợp đứt gãy giữa hai sợi đơn khác nhau hoặc trên cùng một sợi
đơn như hình 1.6 thì cả 4 đầu tự do đều có khả năng liên kết với nhau để tạo
thành những kiểu biến loạn phức tạp. Nếu có hai đứt gãy đơn, 1 đứt gãy kép
trên 3 NST thì sự tái liên kết hoàn toàn sẽ tạo nên kiểu biến loạn triradical
như hình 1.7

Hình 1.6: Trao đổi bất đối xứng kiểu nhiễm sắc tử giữa các nhiễm sắc
thể
(Theo David Gisselsson (2001) [56]).

Hình 1.7: Dạng triradical
(Theo David Gisselsson (2001) [56]).
Những kiểu biến loạn NST nêu trên chỉ là những kiểu đặc trưng thường
gặp. Cơ chế hình thành biến loạn NST chỉ đúng trong trường hợp tổn thương
ADN không hồi phục.
Nghiên cứu của Bachetti, Bender, Johansen, Natarajan, Preston,
Sperling… đã chứng minh những đứt gãy đơn do bức xạ gây nên ở tế bào
sinh vật được phục hồi rất nhanh ngay sau khi tổn thương. Điều đó lý giải tại
sao tần suất biến loạn nhiễm sắc tử rất thấp ở tế bào lympho máu ngoại vi ở
những người bị chiếu xạ [90], [104], [114].
Biến loạn kiểu nhiễm sắc thể
Biến loạn NST là những kiểu biến loạn xảy ra trên cả hai NStử của
NST, bao gồm kiể
u đa tâm, mảnh không tâm, vòng có tâm và không tâm, kiểu
chuyển đoạn và đảo đoạn.
Cơ chế hình thành biến loạn NST được giải thích theo thuyết tái hợp và
trao đổi các mảnh có “đầu dính” của Evans, Natarajan, Revell, Sax [41], [90],
[114]. Sự hình thành các kiểu biến loạn cấu trúc NST trong tế bào có các “đầu
dính” không chỉ phụ thuộc vào số lượng đứt gãy chuỗi xoắn kép ADN mà còn

phụ thuộc vào cơ hội gặp nhau giữa các “đầu dính” [90], [113]. Cơ chế hình
thành các kiểu bi
ến loạn cấu trúc đa tâm, mảnh không tâm, vòng có tâm và
không tâm, chuyển đoạn, đảo đoạn là một quá trình tái liên kết giữa các “đầu
dính” theo giả thuyết đổi chỗ và nội trao đổi.
Trường hợp trong tế bào có hai đứt gãy kép trên 3 NST thì sẽ tạo ra 8
“đầu dính” theo hai nhóm, xác suất liên kết của 4 “đầu dính” ở mỗi nhóm là
như nhau. Nếu đứt gãy kép trên hai vai 1 NST sẽ tạo ra NST 3 tâm [56].

Hình 1. 8: Cơ chế hình thành nhiễm sắc thể vòng khuyên
(Theo Tamara V., M. Prakash Hande…[57], [58]).
Trường hợp hai đứt gãy kép xảy ra trên hai vai 1 NST (hình 1.8) sẽ tạo
ra 4 “đầu dính”, nếu liên kết hoàn toàn sẽ tạo thành NST hình vòng có tâm
kèm mảnh không tâm hoặc đảo đoạn (hình 1.15).
Trong tế bào có hai đứt gãy kép trên 2 NST (hình 1.9) sẽ tạo thành 4
“đầu dính” của hai mảnh có tâm và hai mảnh không tâm, nếu liên kết hoàn
toàn theo từng cặp thì tạo nên một biến loạn 2 tâm và mảnh không tâm.

Hình 1. 9: Cơ chế hình thành nhiễm sắc thể hai tâm
(Theo Tamara V., M. Prakash Hande…[57], [58]).
Liên kết sẽ tạo nên 4 kiểu biến loạn cấu trúc hình vòng kèm 2 mảnh
không tâm hoặc 1 NST có kích thước ngắn kèm một mảnh không tâm hay
một hình vòng có tâm và một minut (hình 1.8, hình 1.10).

Hình 1.10: Các loại mất đoạn nhiễm sắc thể
(Theo Tamara V., M. Prakash Hande…[57], [58]).
Giả thuyết của Savage [113] cho rằng quá trình tái liên kết do một tổn
thương hai đứt gãy đơn không xảy ra sẽ tạo thành biến loạn không tâm và một
NST có kích thước ngắn hơn như hình 1.11.