Hiệu ứng sinh học của bức xạ

Các hiệu ứng sinh học của bức xạ

VARANS Technical support center for
radiation and nuclear safety and emergency response
Adress: 56 Linh Lang, Ba Dinh, Hanoi; Tel: +844 37622216; Fax: 04 37622216
VARANS-TSC


MỤC TIÊU
1.Nắm bắt được các cơ chế tác dụng của bức xạ lên cơ thể người

2.Biết được các hiệu ứng sinh học do bức xạ ion hóa

3. Biết cách ngăn ngừa/giảm thiểu các hiệu ứng

2

VARANS-TSC


NỘI DUNG
1.

Các cơ chế tác dụng của bức xạ ion hóa

2. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu ứng sinh học của bức xạ
3. Các hiệu ứng sinh học bức xạ

3

VARANS-TSC

LỊCH SỬ PHÁT HIỆN
•
•

Phát hiện đầu tiên về ung thư da do bức xạ gây nên được báo cáo vào năm 1902.
Phát hiện đầu tiên về bệnh bạch cầu do bức xạ gây nên được báo cáo năm 1911.

* Những năm 20 TK XX: Ung thư xương xảy
ra đối với một số họa sĩ sử dụng mực vẽ
chứa Radium
* Những năm 40 TK XX : Số lượng bệnh về
máu tăng đột biến ở những người hành nghề
chụp ảnh X quang
4

VARANS-TSC


PHẦN 1
Các cơ chế tác dụng của
bức xạ ion hóa

5

VARANS-TSC


Tác dụng trực tiếp

Bức xạ ion hoá trực tiếp truyền năng lượng và gây ion hoá các phân tử sinh học dẫn đến tổn thương các phân tử đó.

6

VARANS-TSC


Tác dụng trực tiếp
Bức xạ ion hóa + RH  R- + H+

Phá vỡ mối liên kết

OH
I
R – C = NH
imidol (enol)
7

O
II
R – C = NH2
amide (ketol)VARANS-TSC


Tác dụng gián tiếp
- Cơ thể người được cấu tạo từ nhiều loại tế bào, khối lượng nước chiếm khoảng 70% khối lượng của tế bào. Do đó
khi bức xạ chiếu vào sẽ có xác suất tương tác với các phân tử nước nhiều hơn các phân tử DNA.

- Cơ chế tổn thương gián tiếp xảy ra khi bức xạ ion hóa các phân tử nước tạo ra các gốc tự do (có khả năng ôxi hóa cao),

sau đó các gốc tự do này có thể khuếch tán trong tế bào tấn công vào lên các phân tử DNA và gây tổn thương các
phân tử này.

8

VARANS-TSC


Tác dụng gián tiếp

H

Tia X
Tia γ
9

eP+

O

H

OHH+
Ho

OHo

VARANS-TSC

Tác dụng gián tiếp
RO2o

HO

o
2

Ho

OHo

10

OHo

3nm
Ho

VARANS-TSC


Các giai đoạn biến đổi
a. Giai đoạn hóa lý
Giai đoạn hóa lý thường rất ngắn, chỉ xảy ra trong khoảng thời gian 10-16 - 10-13 giây.
Trong giai đoạn này các phân tử sinh học cấu tạo nên tổ chức sống chịu tác dụng trực tiếp hoặc gián tiếp của bức xạ
ion hoá.

11

VARANS-TSC


Các giai đoạn biến đổi (tiếp)
b. Giai đoạn sinh học

−
−
−

12

Giai đoạn này có thể kéo dài vài giây đến vài chục năm sau khi bị chiếu xạ.
Những tổn thương hoá sinh ở giai đoạn đầu nếu không được hồi phục sẽ dẫn đến những rối loạn về chuyển hoá,
tiếp đến là các tổn thương về hình thái và chức năng của tế bào.
Kết quả cuối cùng là những hiệu ứng sinh học trên cơ thể sống được biểu hiện hết sức đa dạng

VARANS-TSC


PHẦN 2
Các yếu tố ảnh hưởng đến
hiệu ứng sinh học của bức xạ

VARANS-TSC


Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu ứng sinh học
của bức xạ
a. Liều chiếu,

b. Suất liều chiếu,
c. Diện tích bị chiếu,
d. Hiệu ứng nhiệt độ,
d. Hiệu ứng ôxy,
e. Hàm lượng nước.

14

VARANS-TSC


a. Liều chiếu

15

−

Liều chiếu là yếu tố quan trọng nhất quyết định tính chất và tổn thương sau chiếu xạ.

−

Liều càng lớn tổn thương càng nặng và xuất hiện càng sớm.

VARANS-TSC


b. Suất liều chiếu

16

−

Cùng với một liều hấp thụ như nhau, thời gian chiếu kéo dài sẽ làm giảm hiệu ứng sinh học của bức xạ. Nguyên nhân

−

Với suất liều nhỏ tốc độ phát triển tổn thương cân bằng với mức độ hồi phục của cơ thể.

−

Tăng suất liều thì quá trình hồi phục giảm nên mức độ tổn thương tăng lên, hiệu ứng sinh học sẽ tăng lên.

được giải thích bởi khả năng tự hồi phục của cơ thể ở các mức liều khác nhau.

VARANS-TSC


c. Diện tích bị chiếu

17

−

Mức độ tổn thương sau chiếu xạ phụ thuộc rất nhiều vào diện tích chiếu, chiếu một phần (chiếu cục bộ) hay toàn bộ cơ

−

Liều tử vong khi chiếu xạ toàn thân thường thấp hơn nhiều so với chiếu cục bộ.

thể.

VARANS-TSC


d. Hiệu ứng nhiệt độ

18

−

Giảm nhiệt độ sẽ làm giảm tác dụng của bức xạ ion hoá, do khi nhiệt độ giảm tốc độ di chuyển của các gốc tự do tới phân

−

Áp dụng trong thực tế: Bảo quản các chế phẩm sinh học có gắn phóng xạ ở nhiệt độ đóng băng để giảm cơ chế tác dụng

tử sinh học giảm dẫn đến giảm số phân tử sinh học bị tổn thương.

gián tiếp của bức xạ.

VARANS-TSC


e. Hiệu ứng ôxy
−
−

Độ nhạy cảm phóng xạ của sinh vật tăng theo nồng độ ôxy, do khi đó lượng HO , H O tạo ra càng nhiều và làm tăng số
2 2 2
phân tử sinh học bị tổn thương do phóng xạ.

Hiệu ứng ôxy tăng dần đến nồng độ ôxy ở điều kiện bình thường trong không khí (21%), sau đó hàm lượng ôxy trong
không khí có tăng cao hơn thì cơ thể con người cũng ở trạng thái bão hoà và không thể hấp thụ thêm ôxy nữa do vậy tác
dụng của hiệu ứng này cũng không tăng.

19

VARANS-TSC


f. Hàm lượng nước
−

20

Hàm lượng nước càng lớn thì các gốc tự do được tạo ra càng nhiều, số các gốc tự do tác động lên phân tử sinh học
càng nhiều do đó hiệu ứng sinh học cũng tăng lên.

VARANS-TSC


PHẦN 3
Các hiệu ứng sinh học bức xạ

VARANS-TSC


a. Tổn thương ở mức phân tử

b. Tổn thương ở mức tế bào

c. Tổn thương ở mức toàn cơ thể

d. Hiệu ứng tất nhiên và Hiệu ứng ngẫu nhiên

22

VARANS-TSC


a. Tổn thương ở mức phân tử

23

−

Khi chiếu xạ, năng lượng của chùm tia truyền trực tiếp hoặc gián tiếp cho các phân tử sinh học có thể phá vỡ mối liên

−

Tuy nhiên bức xạ ion hoá khó làm đứt hết các mối liên kết hoá học mà thường chỉ làm mất thuộc tính sinh học của

kết hoá học hoặc phân ly các phân tử sinh học.

các phân tử sinh học.

VARANS-TSC


ĐỨT GÃY LIÊN KẾT TRONG DNA (Deoxyribonucleic Acid)
Cấu trúc của DNA

mỗi vòng xoắn = 3,4nm

khung xương sống
đường-phốt phát
base
liên kết hydro

24

VARANS-TSC


b. Tổn thương ở mức tế bào
−

Khi bị chiếu xạ các đặc tính của tế bào có thể thay đổi ở cả trong nhân và nguyên sinh chất. Nếu bị chiếu xạ bởi liều cao tế
bào có thể bị phá huỷ hoàn toàn.

Màng tế bào

Nhân
25

Nguyên sinh chất

Màng nhân
VARANS-TSC