2016 ĐHQG Tác dụng sinh học của bức xạ ion hóa

TÁC DỤNG SINH HỌC CỦA BỨC XẠ
ION HÓA

TS. Nguyễn Văn Kính BVCR

6/1/2017

1


NỘI DUNG
1.

Các hiệu ứng sinh học bức xạ ion hóa

2. Cơ chế tác dụng bức xạ ion hóa
3. Các tổn thƣơng do phóng xạ

4.

Bệnh phóng xạ do chiếu ngoài

5.

Bệnh phóng xạ do nhiễm xạ trong

6. Chẩn đoán & đặc điểm lâm sàng bệnh phóng xạ
7.

Nguyên tắc điều trị bệnh phóng xạ
TS. Nguyễn Văn Kính BVCR

6/1/2017

2


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

thƣơng phân tử sinh học
 Quá trình phản ứng sinh vật: Rối loạn trao đổi chất, thay đổi

tính thấm màng, tổn thƣơng tế bào.(Phụ thuộc vào D).
1. 2. Hiệu ứng bức xạ.
 Hiệu ứng nghịch lý năng lƣợng: khẳ năng gây hiệu ứng sinh

học lớn, nhƣng năng lƣợng 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
quáVăncao
theo6/1/2017

quy luật khác
TS. Nguyễn
Kính BVCR

3


CÁC HiỆU ỨNG SINH HỌC BỨC XẠ ION HÓA
1.3. Hiệu ứng oxy: Nồng độ oxy ảnh hƣởng đến mức độ tổn
thƣơng
 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 dƣới 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 thƣơng lần chiếu sau cùng gần
giống tổn thƣơng 1 lần chiếu có liều bằng tổng liều các lần

chiếu
TS. Nguyễn
Kính BVCR xạ,
6/1/2017

1.5. Hiệu ứng bảo vệ phóng xạ;
chấtVănkháng
tăng đề kháng.4


II. CƠ CHẾ TÁC DỤNG BỨC XẠ ION HÓA
2.1.Tác dụng trực tiếp: Năng lƣợng bức xạ trực tiếp tác động gây
tổn thƣơng cấu trúc, chức năng TB, tạo hiệu ứng tổn thƣơng

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
2.2. Tác dụng gián tiếp
 Trong mô, nƣớc chiếm 80% khối lƣợng TB, có vai trò quan trọng

trong hoạt động sống TB
 Dƣới tác dụng của bức xạ ion hóa các phân tử nƣớc bị phân li

thành gốc tự do có hoạt tính hóa học mạnh gây tổn thƣơng TB
TS. Nguyễn Văn Kính BVCR

6/1/2017

5

 Bức xạ phân ly H2O quanh AND tạo GTD ( H*, OH*)
 H*, OH* tƣơng 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
hữuVăncơ
)
TS. Nguyễn
Kínhtự
BVCRdo
6/1/2017

6


 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 chƣơng 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

thƣơng 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
TS. Nguyễn Văn Kính BVCR

6/1/2017

7


 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 thƣơng cấu trúc, chức năng của phân tử AND, vật liệu
di truyền or làm chết tế bào

TS. Nguyễn Văn Kính BVCR

6/1/2017

8


CƠ CHẾ TÁC DỤNG BX ION HÓA LÊN CƠ THỂ
Trực

tiếp

-H.U: Oxy
- Nồng độ
- Tích lũy
- Bv PX

Gián
Tiếp

ION HÓA
GTD

M1
G2

G1
ĐB
S

TS. Nguyễn Văn Kính BVCR

K
6/1/2017

9


MỘT SỐ THUYẾT TÁC DỤNG CỦA BỨC XẠ
 Thuyết bia: TB có tâm cảm xạ, E bắn vào tâm gây tổn

thƣơng TB. Khi tăng liều, thì sác xuất bắn trúng bia tăng
hiệu ứng tổn thƣơng lớn
 Liều quá lớn, bia chịu hơn một lần va chạm, thì không có
xuất hiện tuyến tính
 Nhƣợc: không giải thích tổn thƣơng ở kỳ ủ bệnh, hiệu
ứng oxy và hiệu ứng bảo vệ
 Thuyết độc tố: Sản phẩm hoạt tính hóa học cao, GTD,
Lipoperoxid đƣa vào động vật cũng gây tổn thƣơng nhƣ
phóng xạ.
 Thuyết giải phóng men: Các men gắn trên màng giải
phóng quá mức, rối loạn sinh hóa, phân hủy tế bào.
TS. Nguyễn Văn Kính BVCR

6/1/2017

10


MỘT SỐ THUYẾT TÁC DỤNG CỦA BỨC XẠ
 Thuyết cấu trúc – chuyển hóa: Bức xạ gây tổn thƣơng

nhân TB, rối loạn phản ứng sinh hóa, xuất hiện các sản
phẩm hoạt tính cao, làm tổn thƣơng PT sinh học, xuất
hiện độc chất PX, tổn thƣơng 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 thƣơng thứ cấp.

TS. Nguyễn Văn Kính BVCR

6/1/2017

11


III. CÁC TỔN THƢƠNG DO PHÓNG XẠ
3.1. Tổn thƣơng mức phân tử:
 Đặc điểm: Phân tử sinh học có kích thƣớc lớn, nhiều liên

kết hóa học
 Khi chiếu xạ, năng lƣợng 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
TS. Nguyễn Văn Kính BVCR

6/1/2017

12

Tổn thƣơng Protein, lipid, carbohydrat ảnh hƣởng đến cấu

trúc, chức năng, thay đổi tính thấm, giảm dẫn truyền các xung
động TK, giải phóng nhiều Enzyme.
 Tổn thƣơng phân tử AND
 Sản phẩm phân li từ H20 có 55% H* & OH* tồn tại 10-11s đủ

làm tổn thƣơng 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, đƣờng 5 carbon
 Tia X, gamma làm đứt gẫy đơn hoặc tổn thƣơng baze nito tỉ

lệ nhƣ 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

5 carbon TS. Nguyễn Văn Kính BVCR

6/1/2017

13


 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 thƣờng làm tổn thƣơng các Thymin nhiều hơn Bazo

khác
 AND hồi phục nhờ các Enzim or cơ chế thắt nút, cắt bỏ,

diễn ra nhiều bƣớc: đánh dấu, cắt bỏ, sinh tổng hợp để hồi
phục tổn thƣơng
 Một số đứt gẫy kép không hồi phục dẫn đến biến loạn NST
TS. Nguyễn Văn Kính BVCR

6/1/2017

14


TỔN THƢƠNG AND DO TÁC ĐỘNG CỦA BỨC XẠ

TS. Nguyễn Văn Kính BVCR

6/1/2017

15


TỔN THƢƠNG ADN

TS. Nguyễn Văn Kính BVCR

6/1/2017

16


HỒI PHỤC HOÀN TOÀN

TS. Nguyễn Văn Kính BVCR

6/1/2017

17


HỒI PHỤC KHÔNG HOÀN TOÀN

TS. Nguyễn Văn Kính BVCR

6/1/2017

18


BiẾN LOẠN NHIỄM SẮC THỂ
 Ở ngƣời có 46 NST sắp xếp 23 cặp, 22 NST thƣờng, 1 cặp NST

giới tính; kích thƣớc, hình dạng từng cặp NST thƣờng nam & nữ

nhƣ nhau, chỉ khác cặp NST giới tính
 Biến loạn NST là bằng chứng xác nhận tổn thƣơng AND
 Tôn thƣơng AND do tác động hóa lý của bức xạ ion hóa gây đứt

gẫy đơn, kép, bazonito, các liên kết chéo AND-AND, ANDprotein… 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 trƣớc phase S, đứt gẫy
đơn thành biến loạn NS tử
 Tổn thƣơng AND ở phase G1 gây biến loạn NS tử
TS. Nguyễn Văn Kính BVCR

6/1/2017

19


BiẾN LOẠN KiỂU NS. TỬ
Biến loạn Nstu; kiểu biến loạn chỉ thay đổi cấu trúc 1 trong 2 Nstu của NST

Đứt NStử đoạn cuối và giữa

Đứt NStử tƣơng đồng

Trao đổi đối xứng kiểu nhiễm sắc tử

Khuyết NStử

Dạng triradical
TS. Nguyễn Văn Kính BVCR

6/1/2017

20


BiẾN LOẠN KiỂU NHIỄM SẮC THỂ
 Biến loạn NST là tổn thƣơng 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 lƣợng

đứt gẫy chuỗi xoắn kép AND, cơ hội gặp nhau giữa các đầu
“dính”

TS. Nguyễn Văn Kính BVCR

6/1/2017

21


Chuyển đoạn bất đối xứng

Đảo đoạn quanh tâm

Chuyển đoạn tƣơng hỗ

Đảo đoạn ngoài tâm

TS. Nguyễn Văn Kính BVCR

6/1/2017

22


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 lƣợng lớn TB sinh dƣỡng 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 thƣờng bị mất một phần trong

quá trình phân bào…
 NST hai tâm đƣợc sử dụng làm liều kế sinh học trong

nghiên cứu ảnh hƣởng của bức xạ ion hóa lên sinh vật
TS. Nguyễn Văn Kính BVCR

6/1/2017

23


TỔN THƢƠNG NHIỄM SẮC THỂ

TS. Nguyễn Văn Kính BVCR

6/1/2017

24


NHỮNG KiỂU RỐI LOẠN NST

21

TS. Nguyễn Văn Kính BVCR

6/1/2017

25