Radiosenzitivita a radiorezistence RADIOSENZITIVITA – „citlivost“ vůči působení ionizujícího záření RADIOREZISTENCE – „odolnost“ vůči působení ionizujícího záření

Radiosenzitivita a radiorezistence ontogeneticky podmíněná fylogeneticky podmíněná na molekulární úrovni na buněčné a tkáňové úrovni

Fylogeneticky podmíněná LD50/30 (Gy) Paramecium 2500 Pes 4 Drozofila 600 Morče 2,5 Žába 10 Skot 5,5 Králík 8 Prase 6 Potkan Kůň 6,5 Myš Koza Opice 5 Drůbež 9-12 Člověk 3-4 Bakterie 10 000

Příklad extrémní radiorezistence Bakterie objevené v kanále amerického jaderného reaktoru, kde dávkový příkon ~12 Gy/s a absorbovaná dávka za den představovala ~10 MGy. Přežívání i množení ! Micrococcus radiodurens (mikrokok radiačně odolný) Deinoccoccuc radiodurans.

Typy radiačního poškození savců ÚROVEŇ RADIAČNÍ ÚČINKY Molekulární Poškození biomolekul, DNA, RNA, zásah do metabolických procesů Subcelulární Poškození membrán, jádra, chromozómů, mitochondrií, lyzozómů Buněk Zastavení dělení buněk, apoptóza, senescence, malignita, zastavení tvorby enzymů Tkání, Orgánů Rozvrat systémů – CNS, haematopoetického, vyvolání neoplasmat Celého organizmu Smrt, „radiační zkrácení délky života“ Populace Změny v genomu působením genových a chromozomálních mutací u jedinců

Radiosenzitivita na buněčné úrovni Buňka může být poškozená v klidovém stádiu, kdy dochází k morfologickým změnám v jádře buňky (pyknóza, karyolýza), nebo v protoplazmě (koagulace) Významnější je poškození buňky v průběhu dělení. Poškození se neprojeví okamžitě, ale až v době, kdy buňka vstupuje do dalšího dělení. Senzitivní mitotická M-fáze, postsyntetická G2-fáze, syntetická S-fáze, presyntetická G1-fáze je poměrně rezistentní až na přechod do S-fáze.

Reparace radiačních poškození Změny vyvolané zářením v buňkách jsou často ireverzibilní. Reparační pochody vedou k jejich zmírnění. Projevují se na všech úrovních organizmu t.j. na úrovni poškození DNA, chromozomů, buněk, orgánů... Vždy se však primárně jedná o reparační procesy na úrovni DNA.

PATOFYZIOLOGICKÉ ZMĚNY PO OZÁŘENÍ I lokální ozáření vyvolává odezvu v celém organizmu Pozorujeme změny: funkční morfologické

FUNKČNÍ ZMĚNY - změna reaktibility nervového systému - podráždení CNS, až nadhraniční útlum porušená koordinační schopnost centrálního nervového systému Po nižších dávkách – celkový postiradiačný syndrom (připomíná mořskou nemoc nebo abusus ethylicus). - mění sa koordinace endokrinních systémů - stres - významná úloha osy hypotalamus-hypofýza-nadledviny

Změny koncentrace kortikosteronu

Objevují se metabolické poruchy:. - změny reakcí v jádře buňky Objevují se metabolické poruchy: - změny reakcí v jádře buňky - u makroergních fosfátů - Krebsova cyklu - v anaerobní glykolýze - v metabolizmu tuku a bílkovin

Snižuje se reprodukční schopnost tkání, zpomalený celkový růst a přírůstek hmotnosti, je snížená obranyschopnost organizmu. Do popředí vystupuje porucha GIT provázená sekundární infekcí. Je porušená permeabilita buněčných membrán.

MORFOLOGICKÉ ZMENY - poškození buněčného jádra - pyknóza jádra MORFOLOGICKÉ ZMENY - poškození buněčného jádra - pyknóza jádra - rozpad chromozómů - vakuolizace cytoplazmy - poruchy barvitelnosti cytoplazmy

Radiosenzitivita tkání 1. Lymfatická tkáň 2. Kostní dřeň 3. Epiteliální buňky: - varlat - výstelka střev - vaječníků - kůže - slinných žláz - alveolárnych buněk plic - žlučových vývodů - tubulů ledvin

4. Endoteliální buňky - cév - peritonea 5. Spojivová tkáň 6. Kostní buňky 7. Nervové buňky 8. Mozkové buňky 9. Svalové buňky

Postradiační změny v periférní krvi Vedou k dřeňovému a hemorhagickému syndromu nemoci z ozáření.

Krev u ozářených jedinců je světlejší v porovnaní s kontrolou Hemoglobin je o 30 % nižší Pouze lymfocyty jsou citlivé na ozáření in vitro V závislosti na rádiosenzitivitě krevních elementů dochází k číselnému poklesu po ozáření LDmin Leukocyty klesají na 1/3 Počet erytrocytů klesá na 30%

Radiosenzitivita v čase Lymfocyty – okamžitě po ozáření, do 24 hodin Retikulocyty – v průběhu 3-5 dnů Neutrofily – 4-5 dnů Eozinofily – v průběhu 3 dnů Monocyty - 3-5 dnů Trombocyty – 5-7 dnů Erytrocyty – 7-14 dnů

Existuje přímá závislost mezi poklesem počtu krevních elementů v periferní krvi a dávkou záření Menší než LDmin: lymfocyty méně než 59 % Približne LDmin: přibližně 50 % LD50: pokles pod 25 % LD100: pokles pod 10 %

Patologicko-anatomické změny při nemoci z ozáření Krváceniny na všech sliznicích, serózach a ve tkáních (svalovina, lymfatická tkáň, tuková tkáň.....) Dýchací aparát – krvácaniny, hemothorax, edém... Gastrointestinální trakt – krváceniny, edematózní sliznice, trakt naplněný vzduchem, nebo tekutinou

Játra – zvětšená a světlá, tuková degenerace, krváceniny výjimečně, rozsáhlé nekrózy bez zánětlivých reakcí

Kostní dřeň – vodnatá Slezina – zmenšená Tuková tkáň – vymizení Tymus – zmenšení až vymizení

Slezina

Thymus týden po ozáření 6 Gy

Poškození kůže – radiační dermatitis Odezva kůže po ozáření je závislá nejen na velikosti dávky, ale významně i na druhu záření, energii částic a na velikosti ozařovaného pole.

Akutní poškození I. stupně (3-8 Gy) Příznaky: včasný erytém (do 3 dnů) včasný erytém (po 10-15 dnech) přechodná epilace – nad 3 Gy trvalá epilace – nad 6 Gy

Akutní poškození II. stupně (nad 10 Gy) V ozářené oblasti sa tvoří výpotek (exsudat), který se hromadí v úrovni poškozené vrstvy bazálních buněk kůže a vznikají puchýře. Jejich infikováním sa stav dále komplikuje. V příznivém případě po dvoch až třech týdnech nastává z okraje defektu obnova pokožky. Vlasy se obnovují z přežívajících kmenových buněk vlasových folikulů.

Akútní poškození III. stupně Pokud bylo postižení cév vyššími dávkami záření výraznější nebo rozvoj infekce masívnější, pak části ozářených tkání odumírají a jejich odloučením sa vytváří vřed - vzniká obraz radiační dermatitídy III. stupně - rozsáhlý edém, nekrotizace tkání

Akutní poškození IV. stupně postižení kůže v celé hloubce nekrózy a vředy se propagují do hlouběji uložených tkání např. svalů, šlach a kostí

Nemoc z popálení Vzniká pokud došlo k popáleniu více než 10 % plochy povrchu těla. Můžeme očakávat celkovou odezvu Rozlišujeme 4 období: - období popáleninového šoku a edému (4 dny) - infekce, sekundární šok (1 až více týdnů) - nastupuje ke konci úspěšného hojení - fáze rekonvalescence (několik měsíců)

Akutní nemoc z ozáření vzniká pri jednorázovém nebo opakovaném vnějším celotělovém ozáření nebo ozáření podstatné části těla živočišného organizmu dávkami ionizujícího záření (1,5 – 6 Gy a vyšších). i při kontaminaci rádioaktivními látkami, a to v dávce 100 – 200 MBq.kg-1 Prodromální stádium Latentní stádium Stádium rozvinutých klinických příznaků Terminální stádium

Prodromální stádium krátkodobé (několik hodin až 2 dny po ozáření) apatie, malátnost, nausea, vomitus poruchy CNS při vysokých dávkach dochází k okamžité smrti, často už během expozice (smrt pod lampou)

Latentní stádium 3 dny až 2 týdny po ozáření bez zřetelných klinických příznaků provázené výraznými hematologickými a biochemickými změnami

Stádium rozvinutých klinických příznaků 2 až 3 týdny po ozáření Vyvrcholení všech příznaků: apatie, skleslost, vomitus, hemoragie, epilace kůže, záněty v dutině ústní, křeče, příznaky šoku, horečka, selhání obranyschopnosti organizmu, průjmy, hubnutí

Terminální stádium několik měsíců zhoršování zdravotního stavu úhyn postupné vymizení klinických příznaků přechod do chronické formy

Syndromy nemoci z ozáření Dreňový (hemopoetický) syndrom Gastrointestinální syndrom Hemorhagický syndrom Nervový syndrom Postiradiační infekční syndrom

Klinické příznaky u jednotlivých druhů zvířat

eroze v dutině ústní edém v mezisaničí

Ovce a koza - vypadávání vlny a hemorhagie na spojivkách

Prasata kůže suchá, lámavá, krváceniny, fotofobie

Pes salivace, vyhubnutí

kuře krváceniny průjem

Somnolence a apatie

30 dní po ozáření 15 Gy zaostávání v růstu, anemie

Terapie Paliatívní – zoohygienické podmínky Symptomatická terapie symptomů antibiotika, železo, infuze,

Chronická nemoc z ozáření

Chronická nemoc z ozáření přechodem z akutní formy pod vlivem dlhodobého působení nízkých dávek vnějšího ozáření pod vlivem dlhodobé vnitřní kontaminace radionuklidy

Chronická nemoc z ozáření 1. stádium – příznaky podobné chronickému průběhu infekčního onemocnění (celková slabost, malátnost, spavost...) 2. stádium – dlouhodobý průběh, orgánová onemocnění, změny krevního obrazu... 3. stádium - nádorová onemocnění, dřeňové útlumy, genetické následky...