ΙΟΝΤΙΖΟΥΣΕΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΕΣ ΚΑΙ ΒΙΟΛΟΓΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

Transcript

1 ΙΟΝΤΙΖΟΥΣΕΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΕΣ ΚΑΙ ΒΙΟΛΟΓΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Καθόλη τη διάρκεια της ζωής τους τα έμβια όντα εκτίθενται σταθερά σε ιοντίζουσες ακτινοβολίες (φυσικές ή τεχνητές) από: Φυσικά ραδιονουκλίδια (που υπάρχουν σε υλικά οικοδομών, έδαφος, τρόφιμα κ.λπ.) Κοσμική ακτινοβολία (Σωματιδιακή ή ηλεκτρομαγνητική μεγάλης ενέργειας προερχόμενη από ήλιο, γαλαξία ή εξωγαλαξιακές πηγές και ποικίλλει με το ύψος κατ ανάλογο τρόπο) Τεχνητές πηγές (δημιουργούνται για έρευνα, ραδιοθεραπεία, βιομηχανία κ.λπ.) Δοκιμές πυρηνικών όπλων Μεγάλα ατυχήματα σε πυρηνικούς αντιδραστήρες

2 ΠΗΓΕΣ ΕΚΘΕΣΕΩΣ ΣΕ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ Σύμφωνα με την United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation (UNSCEAR, 2008) το κοινό εκτίθεται σε ακτινοβολία προερχόμενη από φυσικές και τεχνητές πηγές ως εξής: τροφή-νερό 9,56% Ιατρική έκθεση 19,79% Ραδόνιο 41,55% (εσωτερική φυσική έκθεση) Κοσμική ακτινοβολία 12,86% Γήινη ακτινοβολία-γ 15,85% (εξωτερική φυσική έκθεση)

3 ΦΥΣΙΚΕΣ ΠΗΓΕΣ ΕΚΘΕΣΕΩΣ ΣΕ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ Οι φυσικές πηγές ακτινοβολίας (~80%) στις οποίες εκτίθενται καθημερινά οι άνθρωποι είναι κυρίως το φυσικό υπόστρωμα (normal background) οφειλόμενο σε: Υλικά οικοδομών Τροφή Κοσμική ακτινοβολία (Πρωτόνια, μεσόνια κ.λπ.) 40 Κ 14 C 226 Ra 222 Rn 210 Pb Γήινος φλοιός 1) Κοσμική ακτινοβολία (~13%) (Σωμάτια με πολύ υψηλές ενέργειες: ~ 70% πρωτόνια ~ 20% σωμάτια-α ~ 2,6% ιόντα Li, Be, B, N, O & C ~ 0,6% ιόντα με Ζ>10) 2) Φυσικά ραδιονουκλίδια, που είναι συστατικά της γης και κατά συνέπεια των υλικών οικοδομών, του σώματός μας και των τροφών (εκπέμπουν: ραδόνιο ~42%, ακτ. -γ ~16%, εσωτ. έκθεση ~10%) Η μέση ετήσια δόση (παγκόσμιος μέσος όρος) από φυσική ακτινοβολία είναι περίπου 2,40 msv/y

4 0,16% 20% 0,16% ΤΕΧΝΗΤΕΣ ΠΗΓΕΣ ΕΚΘΕΣΕΩΣ ΣΕ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ Από τεχνητές (ανθρωπογενείς) πηγές δεχόμαστε ~0,45 msv/y κυρίως από: 1) Ιατρικές πράξεις (π.χ. τυπική ακτινογραφία θώρακος = ~ 0,36 msv). 2) Ραδιενεργό επίπτωση Fallout, (κυρίως 14 C, 95 Zr, 90 Sr, 137 Cs) 3) Επαγγελματική έκθεση 4) Λειτουργία πυρηνικών αντιδραστήρων ( 85 Kr) Οι ποσότητες αυτές δεν είναι βλαβερές για τον άνθρωπο.

5 Βιομοριακα φαινόμενα των διαφόρων τύπων ακτινοβολιών Η έκταση των βλαβών εξαρτάται από τον τρόπο έκθεσης (εξωτερικά ή εσωτερικά) στην ακτινοβολία. Για έκθεση σε εξωτερική πηγή ακτινοβολίας σημαντικά είναι: Η διεισδυτική ικανότητα ή εμβέλεια της ακτινοβολίας (-α < -β < -γ) Η συνολικά λαμβανόμενη δόση έκθεσης [ Χ(R) = R/h x t(h) ] Το είδος των ακτινοβολούμενων κυττάρων (και αντίστοιχων ιστών): Ελαττούμενη ευαισθησία λεμφοκύτταρα κύτταρα μυελού οστών κύτταρα σπέρματος, ωαρίων σμηγματογόνα κύτταρα κύτταρα ματιού κύτταρα συκωτιού νευρικά κύτταρα μυικά κύτταρα

6 Βιομοριακα φαινόμενα των διαφόρων τύπων ακτινοβολιών Η ακτινοβολούμενη περιοχή ή όγκος σώματος (όσο μικρότερη τόσο το καλύτερο) Η ενέργεια της ακτινοβολίας Ο χρόνος συσσώρευσης δόσης (όσο μεγαλύτερος τόσο το καλύτερο) Για έκθεση σε εσωτερική πηγή ακτινοβολίας σημαντικά είναι: Η διεισδυτική ικανότητα ή εμβέλεια της ακτινοβολίας (-α > -β > -γ) Η ενέργεια της ακτινοβολίας

7 Ο Νόμος των Bergonie-Tribondeau Το 1906 οι δύο αυτοί γάλλοι ερευνητές μετά από πειράματα ακτινοβόλησης όρχεων κουνελιών κατέληξαν στον ομώνυμο νόμο: «Τα κύτταρα είναι ακτινοευαίσθητα όταν είναι μιτωτικά ενεργά και μορφολογικά και λειτουργικά αδιαφοροποίητα» Δηλαδή περισσότερο ευαίσθητα στην ακτινοβολία είναι τα κύτταρα: 1) Με υψηλή ταχύτητα μίτωσης 2) Με κυτταρική διαίρεση που διαρκεί πολύ σε σχέση με τον κυτταρικό κύκλο 3) Όταν υπάρχει έλλειψη κυτταρικής εξειδίκευσης Σχηματική παράσταση του κυτταρικού κύκλου

8 Ποσοστό επιβίωσης Ο Νόμος των Bergonie-Tribondeau Στο παρακάτω σχήμα φαίνεται καθαρά η ακτινοευαισθησία των διαφόρων φάσεων του κυτταρικού κύκλου σε ανθρώπινα κύτταρα ινοβλάστη: Διακρίνεται η διαφορά ευαισθησίας Μ > G 2 > G 1 > S. Δηλαδή φαίνεται στο σχήμα ότι η ελάχιστη επιβίωση υπάρχει κατά τη διάρκεια της μίτωσης (Μ), ενώ η μέγιστη επιβίωση κατά τη διάρκεια της ύστερης φάσης S Τέτοια κύτταρα λοιπόν παρουσιάζουν μέγιστο ραδιοευαισθησίας κατά τη διάρκεια της μίτωσης και μέγιστο ραδιοανθεκτικότητας κατά τη διάρκεια της ύστερης φάσης S

9 Αλληλεπίδραση ακτινοβολιών με τα άτομα ή μόρια των κυττάρων Προκαλούνται ιοντισμοί και διεγέρσεις των μακρομορίων του κυττάρου είτε άμεσα από την ακτινοβολία είτε έμμεσα από τα ενεργά προϊόντα της ραδιόλυσης του περιεχομένου ύδατος: Άμεση αντίδραση μεταξύ φωτονίου-γ και μακρομορίου πρωτεΐνης: Έμμεση αντίδραση μακρομορίου με ρίζα ΟΗ από ραδιόλυση ύδατος:

10 Αλληλεπίδραση ακτινοβολιών με τα άτομα ή μόρια των κυττάρων Παρατηρούμε την επίδραση ακτινοβολιών σε: (α) κύτταρα, (β) χρωμοσώματα και (γ) μόρια DNA:

11 Επίδραση Ιοντιζουσών Ακτινοβολιών σε Νουκλεϊνικά Οξέα Τόσο η άμεση όσο και η έμμεση επίδραση μπορούν να προκαλέσουν τις ίδιες βλάβες. Οι κυριώτερες από τις βλάβες αυτές αναφέρονται στον πίνακα: Έμμεση επίδραση Πίνακας 1. Βλάβες σε DNA Τύπος βλάβης Θραύση ενός κλώνου (Single strand break, SSB) Θραύση δύο κλώνων (Double strand break, DSB) Αριθμός/Gray Καταστροφή βάσης Καταστροφή σακχάρου Άμεση επίδραση Εγκάρσια διασύνδεση DNA-DNA Εγκάρσια διασύνδεση DNA-πρωτεΐνης Οι βλάβες αυξάνονται αυξανομένης της LET της ακτινοβολίας!

12 Επίδραση Ιοντιζουσών Ακτινοβολιών σε Νουκλεϊνικά Οξέα Φαίνεται ότι αν οι βλάβες δεν είναι και στους δύο κλώνους DNA ταυτόχρονα, λειτουργούν «διορθωτικοί μηχανισμοί», όπου με βοήθεια κατάλληλων ενζύμων επιδιορθώνουν τις βλάβες: Σχηματική παράσταση για τις πιθανές θέσεις προσβολής του DNA από φωτόνια: Με το ένζυμο DNA-λιγάση επιδιορθώνεται η θραύση σακχάρουφωσφορικής ομάδας, με DNA-πολυμεράση αναπληρώνεται η απώλεια βάσης χρησιμοποιώντας σαν πρότυπο τον άλλο κλώνο, ενώ αν αλλοιωθεί μια βάση, η περιοχή αναγνωρίζεται από ενδονουκλεάση, με εξωνουκλεάση απομακρύνεται η αλλοιωμένη βάση και συντίθεται νέο τμήμα κλώνου με DNA-πολυμεράση το οποίο με DNA-λιγάση συνδέεται με τον παλιό.

13 Βλάβες από ακτινοβολία στον άνθρωπο Συμβαίνουν σωματικές βλάβες όταν προσβάλλονται κύτταρα υπεύθυνα για λειτουργία οργάνων (κύτταρα μυελού οστών, συκωτιού κ.λπ.) και γενετικές βλάβες (ή μεταλλάξεις), όταν προσβάλλονται κύτταρα συνδεόμενα με γενετικούς παράγοντες. Οι Σωματικές βλάβες περιορίζονται μόνο στον ακτινοβολούμενο οργανισμό μπορεί να συμβεί «βιολογική αναπλήρωση» και συμβαίνουν από οξείες και χαμηλές δόσεις ακτινοβολίας: Οξείες δόσεις 1000 rem θάνατος σε 24 h Οξείες δόσεις 750 rem θάνατος σε μερικές μέρες ή μήνα Οξείες δόσεις < 150 rem σπάνια θανατηφόρες Για τον άνθρωπο η δόση που θα προκαλέσει το θάνατο του 50% του πληθυσμού, που θα τη λάβει, μέσα σε 30 ημέρες, (Lethal Dose), είναι: LD 50/30 = 400 ± 100 rem Χαμηλές χρόνιες δόσεις προκαλούν μετά από καιρό : νέκρωση του ιστού, αναιμία, απώλεια μαλλιών, καταρράκτη, μείωση του χρόνου ζωής, καρκίνο, μεταβολή ισορροπίας ενζύμων στο κύτταρο αλλαγή ρυθμού μεταβολισμού.

14 Βλάβες από ακτινοβολία στον άνθρωπο Οι γενετικές βλάβες οφείλονται σε κάποια μεταβολή του DNA και του χρωμοσώματος με αποτέλεσμα την εμφάνιση ανωμαλιών στους απογόνους (μεταλλάξεις). Είναι: Χρωμοσωμικές ανωμαλίες: θραύσεις χρωμοσωμάτων κατά την μετάφαση και τα άκρα των κομματιών προσκολλώνται σε άλλα κομμάτια και όχι σε ακέραια π.χ.: Α. Κανονικό χρωμόσωμα Β. Εξάλειψη τελικού τμήματος C. Δικεντρικό χρωμόσωμα D. Σχηματισμός Δακτυλίου Σημειακές μεταλλάξεις: αλλαγή στο γενετικό κώδικα με διάφορους τρόπους: Προσθήκη ενός νουκλεοτιδίου στην αλυσίδα Αφαίρεση ενός νουκλεοτιδίου από την αλυσίδα Μετάθεση του κώδικα Αντικατάσταση νουκλεοτιδίου από άλλο

15 Η ΘΕΩΡΙΑ ΤΟΥ ΣΤΟΧΟΥ (Target Theory) Είναι φανερό ότι κατά την ακτινοβόληση ακόμη και με μικρής ποσότητας ενέργεια και αραιούς ιοντισμούς παράγονται σοβαρά βιολογικά αποτελέσματα, μέχρι και θάνατος των οργανισμών Για την εξήγηση αυτού του «ραδιοβιολογικού παράδοξου» επινοήθηκε η θεωρία του στόχου που βασίζεται σε δύο υποθέσεις: α) Η ακτινοβολία δρα με «ασυνεχή» εναπόθεση ενέργειας στο μέσον (σαν σφαίρες πολυβόλου με διακριτά πλήγματα-ιοντισμούς), β) Το κύτταρο διαθέτει κάποια δομικά στοιχεία (θέσεις στόχοι) με πολύ μεγαλύτερη ευαισθησία στα «πλήγματα» της ακτινοβολίας Θεωρείται ότι υπάρχουν ν ευαίσθητες θέσεις-στόχοι μέσα στο κύτταρο που πρέπει όλες να καταστραφούν για να θανατωθεί το κύτταρο, ενώ αν καταστραφούν ν-1 θέσεις το κύτταρο επιβιώνει και επιδιορθώνει τις βλάβες Οι ιοντισμοί από ακτίνες-χ και -γ κατανέμονται τυχαία << από θέσειςστόχους. Έτσι πιθανότητα να πληγεί ένας στόχος (μόριο) είναι ανεξάρτητη από προηγούμενα «πλήγματα» και αυξανομένης δόσης καταστρέφεται σταθερό ποσοστό στόχων (εκθετικού τύπου συνάρτηση). Περιγραφή φαινομένου από κατανομή Poisson.

16 Καμπύλες Επιβίωσης Η δράση των ακτινοβολιών πάνω σε δεδομένη βιολογική λειτουργία μελετάται από τον καθορισμό του ποσοστού των επιζώντων (π.ε.) της λειτουργίας σαν συνάρτηση της λαμβανόμενης δόσης. Έτσι, σχεδιάστηκε σύστημα αξόνων, (1956, Puck & Marcus), χ δόση, ψ log(π.ε.) Έστω ότι μετά από ακτινοβόληση Ν ο στόχων με δόση D «επιβιώνουν» Ν στόχοι Με περαιτέρω ακτινοβόληση με δόση dd αδρανοποιείται ποσοστό dn/n, οπότε ισχύει: dν Ν 1 Ν Ν dν 1 D D dd ή dd ή Dο Ν Ν ο Ν D D 0 o lnν lnν ο D D o ή ln Ν Ν D ή D/Do ο D o Ν Ν ο e ή log Ν D Νο 2,303D o ή logν logν ο 1 2,303 D D o

17 Καμπύλες Επιβίωσης Αν τα προς μελέτη δείγματα εκτεθούν σε δόση D = D o τότε από την εξίσωση D/D o παίρνουμε: Ν Ν ο e Ν 1 Ν ή Ν 0,37 Ν ο e ο Δηλαδή η σταθερά D o εκφράζει τη δόση που απαιτείται για να ελαττωθεί ο πληθυσμός στο 37% της αρχικής του τιμής και λέγεται «μέση θανατηφόρα δόση», συμβολίζεται δε ως: D 37 ( δόση 37%) Μπορούμε έτσι να εκφράσουμε την ραδιοευαισθησία ενός πληθυσμού με τη δόση D 37, δηλ. τη δόση όπου η επιβίωση αυτού είναι 37% Για την περιγραφή της σχέσης δόση-βιολογικό αποτέλεσμα χαράσσουμε τις καμπύλες των επιζώντων ή καμπύλες επιβίωσης (SF[Surviving Fraction] = Ν/Ν ο δόσης ή log Ν/Νο δόσης)

18 SF ή Ν/Ν ο Καμπύλες Επιβίωσης Α. Καμπύλη μοντέλου απλού στόχου-απλού πλήγματος (Single Target, Single-Hit Model). Παρατηρείται όταν υπάρχει μόνο μια περιοχή που προσβαλλόμενη προκαλεί αδρανοποίηση B. Καμπύλη μοντέλου πολλαπλών στόχων-απλού πλήγματος (Multitarget, Single-Hit Model). Παρουσιάζει «ώμο» και παρατηρείται όταν υπάρχουν δύο (ή περισσότερες) προσβαλλόμενες περιοχές για αδρανοποίηση Γ. Καμπύλη μοντέλου δύο συνιστωσών (Two component Model). Παρατηρείται όταν υπάρχουν διαφορές ραδιοευαισθησίας σε πληθυσμό κυττάρων ή οργανισμών Δ. Καμπύλη μοντέλου ενεργοποίησης (Stimulation Model). Αύξηση βιωσιμότητας μετά χαμηλές δόσεις.

19 Εμφάνιση και σοβαρότητα μη-στοχαστικών επιπτώσεων Πιθανότητα εμφανίσεως στοχαστικών επιπτώσεων Στοχαστικές και μη στοχαστικές επιπτώσεις ακτινοβολίας Γενικά οι επιπτώσεις της ακτινοβολίας σε βιολογικά συστήματα μπορούν να διακριθούν σε δύο κατηγορίες: Στοχαστικές ή πιθανολογικές που συμβαίνουν τυχαία, ακολουθούν τους νόμους των πιθανοτήτων ενώ η πιθανότητα εμφάνισής τους αυξάνεται με τη δόση χωρίς όμως να υπάρχει κάποιο κατώφλι δόσης. Τέτοιες είναι η καρκινογένεση, οι μεταλλάξεις και οι χρωμοσωμικές ανωμαλίες Αβέβαιες επιπτώσεις Δόση (rem) Γνωστές επιπτώσεις Κατώφλι δόσης Δόση (rem) Μη Στοχαστικές ή μη πιθανολογικές που συμβαίνουν μάλλον τυχαία, δεν μπορούν να συσχετισθούν μ ένα συγκεκριμένο προκλητικό παράγοντα ενώ εμφανίζονται πάντα πάνω από μια δόση κατωφλίου.

20 Τι συμβαίνει στους ολόσωμα ακτινοβοληθέντες οργανισμούς Στην ολόσωμη έκθεση σε ακτινοβολία ενός οργανισμού απαιτείται μικρότερη δόση για να έχουμε εμφανές αποτέλεσμα, σε σχέση με τη δόση ακτινοβόλησης μέρους του σώματος τοπικά. Ο αριθμός και η ποικιλία των βλαβών από την ολόσωμη έκθεση οργανισμών στην ακτινοβολία εξαρτώνται επίσης, εκτός από τους παράγοντες που προαναφέρθηκαν για τους ιστούς, και από: Την ηλικία (αυξανομένης της ηλικίας ο οργανισμός γίνεται περισσότερο ραδιοανθεκτικός) Το φύλο του προσβαλλόμενου οργανισμού (τα αρσενικά μέλη κάθε είδους είναι συνήθως πιο ευαίσθητα ) Η δόση της ακτινοβολίας που παράγει δεδομένο βιολογικό φαινόμενο σε οργανισμούς κατά την ολόσωμη ακτινοβόληση, είναι αντιστρόφως ανάλογη της σχετικής ραδιοευαισθησίας Ο παρακάτω πίνακας παρουσιάζει μέσες τιμές ραδιευαισθησίας (κατά Pasinetti) μερικών ειδών για ολόσωμη έκθεση στην ακτινοβολία. Η δόση LD 50/30 είναι εκείνη που θανατώνει το 50% των εκτεθέντων οργανισμών σε διάστημα 30 ημερών μετά την ακτινοβόληση.

21 Ραδιοευαισθησία διαφόρων ζώων (κατά Pasinetti) Είδος οργανισμού LD 50/30 (rem) Ραδιοανθεκτικότητα Ινδικά χοιρίδια Χοίρος Σκύλος Άνθρωπος Πίθηκος Ποντικός Αρουραίος Κουνέλι Πτηνά Χελώνα Τρίτωνας Σαλιγκάρι Μαλάκια-Οστρακόδερμα Αρθρόποδα Κοιλεντερωτά Μύκητες Αμοιβάδες Paramecium (Βλεφαριδοφόρο) Ραδιοευαίσθητα Σχετικά Ραδιοευαίσθητα Σχετικά Ραδιοανθεκτικά Ραδιοανθεκτικά Ισχυρά Ραδιοανθεκτικά

22 Τι συμβαίνει Τι στους ολόσωμα ακτινοβοληθέντες ακτινοβοληθέντες οργανισμούς οργανισμούς Η έκθεση οργανισμών σε ακτινοβολία χαμηλής έντασης ή και υψηλής που όμως δίνεται κατανεμημένη σε βάθος χρόνου (μέρες, βδομάδες και χρόνια) προκαλούν διαταραχές που αποτελούν τη λεγόμενη χρονία ακτινοπάθεια. Γενικά συμπτώματα: ανορεξία, ναυτία, έμετοι διάρροια, πονοκέφαλοι, ίλιγγοι αϋπνίες, αδυναμία, υπόταση, καρδιακή αρρυθμία κ. άλ. Τοπικά φαινόμενα: καρκίνος δέρματος, λευχαιμία, καταρράκτης, στείρωση κ.λπ. Η ολόσωμη έκθεση οργανισμών σε ακτινοβολίες υψηλής έντασης που δίνονται σε σύντομο χρόνο (μέσα σε 24 hr) προκαλούν διαταραχές (μηστοχαστικές επιπτώσεις) που αποτελούν τη λεγόμενη οξεία ακτινοπάθεια Τα συμπτώματα μετά την «οξεία» ακτινοβόληση ακολουθούν γενικά τρεις φάσεις σχετιζόμενες κυρίως με τον χρόνο μετά την έκθεση: 1. «Πρόδρομη φάση» (μέσα σε λίγα λεπτά έως και 48 ώρες μετά την έκθεση) 2. «Λανθάνουσα περίοδο» (καθορίζουσα τον απαιτούμενο χρόνο για αποβολή ουσιωδών κατεστραμμένων κυττάρων) και 3. «Κυρία φάση» (εξαρτώμενη από τον αριθμό των επιζησάντων μη ώριμων κυττάρων)

23 Τι συμβαίνει στους ακτινοβοληθέντες οργανισμούς Τρία σύνδρομα περιγράφονται μετά την έκθεση σε ολόσωμη «οξεία δόση» ενός οργανισμού, που εμφανίζονται μετά την πρόδρομη φάση, ανάλογα με την δόση και μετά από διαφορετικούς λανθάνοντες χρόνους: Σε δόσεις από 50 - λίγες χιλιάδες Gy εμφανίζεται το σύνδρομο του ΚΝΣ (Κεντρικού Νευρικού Συστήματος), όπου λόγω αγγειίτιδας και οιδήματος προκαλούνται: διαταραχές κινητικότητας, ατονία, απάθεια, λήθαργος και τέλος θάνατος (LD 50/2 ) Σε δόσεις από 5-20 Gy στην κοιλιά εμφανίζεται το γαστρεντερικό σύνδρομο, όπου λόγω απογύμνωσης του εντερικού βλεννογόνου προκαλούνται: διάρροια, δυσαπορρόφηση, ειλεός, αιμορραγία, απώλεια βάρους, αφυδάτωση και λοιμώξεις (LD 50/5-8 ) Σε δόσεις από <5 Gy εμφανίζεται το αιμοποιητικό σύνδρομο, όπου λόγω πτώσης αριθμού κοκκιοκυττάρων, λεμφοκυττάρων και αιμοπεταλίων προκαλούνται: αιμορραγία, αναιμία, θρομβώσεις, ανορεξία, ρίγη, τριχόπτωση και λοιμώξεις (LD 50/30 ) Γενικά για τον άνθρωπο η μέση LD 50 = 3-4 Gy ολόσωμης ακτινοβόλησης. Δηλαδή από τους ανθρώπους που πήραν συνολική ολόσωμη δόση 3-4 Gy το 50% θα πεθάνουν, ενώ οι υπόλοιποι θα ανανήψουν.

24 ΕΠΙΤΡΕΠΤΑ ΕΠΙΠΕΔΑ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ ΓΙΑ ΡΑΔΙΟΠΡΟΣΤΑΣΙΑ Διάφορες διεθνείς επιτροπές και οργανισμοί, που έχουν ιδρυθεί κατά καιρούς (ήδη από το 1920) έχουν καθορίσει διάφορους κανονισμούς ακτινοπροστασίας με στόχο: Πρόληψη μη-στοχαστικών επιπτώσεων από την ακτινοβολία Περιορισμό των στοχαστικών επιπτώσεων σε ένα αποδεκτό επίπεδο Οι κυριότερες τέτοιες επιτροπές είναι: 1. Διεθνής Επιτροπή Ακτινοπροστασίας (International Commission on Radiological Protection ICRP) 2. Εθνικό Συμβούλιο Ακτινοπροστασίας και Μετρήσεων (National Council on Radiation Protection and Measurements, NCRP) στις ΗΠΑ Αυτοί οι δύο οργανισμοί μαζί με: 3. Το Διεθνή Οργανισμό Ατομικής Ενέργειας (International Atomic Energy Agency, IAEA) και 4. Τη Διεθνή Ένωση Ακτινοπροστασίας (International Radiation Protection Association, IRPA) παρέχουν συστάσεις σε ρυθμιστικά όργανα και υποστηρίζουν την επαφή μεταξύ μελών της διεθνούς κοινότητας για την ακτινοπροστασία

25 ΕΠΙΤΡΕΠΤΑ ΕΠΙΠΕΔΑ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ ΓΙΑ ΡΑΔΙΟΠΡΟΣΤΑΣΙΑ Τα νομικά πλαίσια για την έκθεση σε ακτινοβολία είναι θέμα ρυθμιστικών οργανισμών όπως: Ρυθμιστική Επιτροπή για Πυρηνικά των ΗΠΑ (United States Nuclear Regulatory Commision, NRC) και Οργανισμός Προστασίας Περιβάλλοντος (Environmental Protection Agency, EPA) Το σήμα της ραδιενέργειας

26 ΕΠΙΤΡΕΠΤΑ ΕΠΙΠΕΔΑ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ ΓΙΑ ΡΑΔΙΟΠΡΟΣΤΑΣΙΑ Υπάρχουν τρεις ομάδες ανθρώπων για τις οποίες έχουν θεσπισθεί πρότυπα ακτινοπροστασίας και ΜΕΓΙΣΤΑ ΕΠΙΠΕΔΑ ΣΥΣΣΩΡΕΥΜΕΝΗΣ ΔΟΣΗΣ (M.P.Ls): α) Το ευρύ κοινό, όπου συνιστάται προσωπικό όριο τα 5 msv το χρόνο (ή 0,5 rem/y) β) Οι επαγγελματικά εκτιθέμενοι, ή «εργάτες ακτινοβολίας», όπου το προσωπικό όριο καθορίζεται στα 50 msv το χρόνο (ή 5 rem/y) και η προσθετική δόση σε rem δεν πρέπει να υπερβαίνει τα 5(Ν-18) rem το χρόνο, όπου Ν η ηλικία σε χρόνια, και γ) Οι ιατρικά εκτιθέμενοι, για τους οποίους δεν θεσπίσθηκαν συγκεκριμένα όρια, αλλά ισχύει γενικά μια αρχή η γνωστή ως ALARA (As Low As Reasonably Achievable, τόσο χαμηλή όσο λογικά επιτεύξιμη δόση) Πινακίδες σήμανσης ασφάλειας για ραδιενεργά υλικά

27 ΕΠΙΤΡΕΠΤΑ ΕΠΙΠΕΔΑ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ ΓΙΑ ΡΑΔΙΟΠΡΟΣΤΑΣΙΑ Γενικά πρέπει να συνειδητοποιήσουμε ότι: Δεν υπάρχει «ΚΑΤΩΦΛΙ ΔΟΣΗΣ» για τις βιολογικές καταστροφές Η δόση είναι προσθετική και δεν υπάρχει ίαση της καταστροφής από ακτινοβολία Ραδιοτοξικές είναι οι ουσίες οι οποίες όταν εισέλθουν στο σώμα (τυχαία ή για ραδιοδιαγνωστικούς ή ραδιοθεραπευτικούς σκοπούς), προκαλούν βλάβες λόγω της ακτινοβολίας που εκπέμπουν. Ο ρυθμός μείωσης της ποσότητας των ραδιονουκλιδίων αυτών, που είναι συνδυασμός του ρυθμού μείωσης μέσω βιολογικών πορειών, [Τ 1/2(biol) ], και του ρυθμού της ραδιενεργού διάσπασης, [Τ 1/2(rad) ], ονομάζεται αποτελεσματικός χρόνος υποδιπλασιασμού ή πραγματικός χρόνος ημιζωής, [ Τ 1/2(effective) ], και ισούται με: Τ1 /2 ( effective) Τ1 /2 ( biol. ) Τ1 /2 ( rad. )

28 ΑΝΤΙΡΑΔΙΕΝΕΡΓΑ ΦΑΡΜΑΚΑ Επιθυμία είναι να υπάρξουν αντιραδιενεργά φάρμακα, αποτελεσματικά για ίαση των οργανισμών μετά τη λήψη μεγάλης δόσης ακτινοβολίας. Δεν υπάρχουν γενικοί κανόνες για τη χημική δομή που πρέπει να έχουν τα αντιραδιενεργά φάρμακα. Καλόν είναι αυτά: 1) Να αντιδρούν εύκολα με ελεύθερες ρίζες και 2) Να προκαλούν την ελάττωση της συγκέντρωσης του οξυγόνου προς: α) μείωση σχηματιζόμενων υδροϋπερόξυ-ριζών και β) γενική μείωση ταχύτητας μεταβολισμού Μερικές ουσίες που περιέχουν την ομάδα SH, (π.χ. κυστεΐνη, κυσταμίνη, γλουταθειόνη), δείχνουν τάση να οξειδώνουν ελεύθερες ρίζες : SH + ΟΗ S + HΟΗ S + S S S Ουσίες που μειώνουν το οξυγόνο είναι τρυπταμίνη, μαλονιτρίλιο, θειοσουλφιδικά και διμεθυλσουλφοξιδικά παράγωγα κ.λπ., ενώ υπομεταβολικά φάρμακα και αντιθεροειδικά είναι οι θειαζολιδίνες κ.α.