D b. D e. D k. D ek. Qf a sugárzás fajtájával összefüggő minőségi tényező

Átírás

1 SUGÁRBIOLÓGIA I. DÓZIS EERGIA / TÖMEG Biológiai hatás - dirkt és indirkt hatás Dirkt hatás - Találat Elmélt 1. Bsugárzási dózis (D b ) (röntgn és γ sugárzás stén) D b ΔQ / Δm [gység: Coulomb/kg] ΔQ az azonos lőjlű ionok össztöltés Δm a térfogatlm tömg Indirkt hatás - Frick fél dozimétr Hígítási ffktus 2. Elnylt dózis (D ) (bármlyik ionizáló sugárzásra) D ΔE / Δm [gység: Joul/kg, 1 Gray, Gy] Emlősök túlélési görbéi A sugárhatás molkuláris lmélt ΔE az átadott nrgia mnnyiség Δm a térfogatlm tömg (1 C/kg 33.7 Gy lvgőbn) A 8.5 J/kg dózis az mbrr halálos dózis Így gy 75 kg-os mbr összsn 64 J nrgiát kapott. Ez az nrgia 1 o C-al mlné gy pohár víz hőmérsékltét. A sugárzás koncntrált nrgia, képs a biomolkulák szrkztét mgváltoztatni! Dirkt hatás a sugárzás közvtlnül károsít Indirkt hatás - oldatokban "aktivált víz molkulák" károsítják a biomolkulákat. 3. Közölt dózis (D k ) (bármlyik ionizáló sugárzásra) D k ΔE / Δm [gység: Joul/kg, 1 Gray, Gy] 4. Ekvivalns dózis (D k ) D k D Q f ΔE kzdti kintikai nrgia mnnyiség Δm a térfogatlm tömg [gység: Sivrt, Sv] Qf a sugárzás fajtájával összfüggő minőségi tényző

2 5. Rlatív biológia hatékonyság (RBE) RBE D R / D X A 25 kv nrgiájú röntgnsugárzás dózisa (D R ) osztva a vizsgált sugárzás ugyanolyan biológiai hatást kiváltó dózisával (D X ) Az RBE és a Q f szorosan összfügg, d nm tljsn azonos gymással! Találat lmélt: Fltétlk: 1. "" azonos objktumot (molkula, sjt) sugárzunk b D dózissal ( --> ) 2. Az objktumokban van gy V térfogatú céltábla 3. Az ionizálási sményk ritkák, így kicsi az sély annak, hogy gy céltáblát több találat éri (p --> ) 4. i az ionizációs sűrűség 5. A V térfogatban rgisztrált ionizációk a találatok 6. Vi szorzat mgadja az átlagos ionizációt a V térfogatban azaz vi λ. 7. Azok az objktumok "élnk" tovább, amlykt n-nél kvsbb találat ért! Dirkt hatás Találat Elmélt Poisson loszlás Túlélési görb molkulákra és sjtkr Egy céltábla gy találat D 37 és a molkula tömg Több céltábla gy találat Több céltábla több találat A TÚLÉLÉS VALÓSZÍŰSÉGE --> POISSO ELOSZLÁS P k k λ k! -λ (V i ) k! Egy céltábla gy találat stén azok az objktumok, amlyk nm ért találat, lsz a túlélő hányad, k! P s -Vi k -Vi -kd

3 céltábla mol. súly 7.28 x 1 D37 11 Túlélési görb (xponnciális!!) a-k-atpáz molkulasúlyát is mg tudták így határozni! A találat lméltt La és munkatársai fjlszttték tovább (1955). Fhérj molkulák molkulasúlyát határozták mg sugárzás sgítségévl! (A bsugárzás száraz állapotban történt.) Több Céltábla Egy Találat m céltábla mindgyikét lgalább gyszr l kll találni D 37 dózis stén az objktumok 37%-a (1/-d rész) túlél! P m -kd m kd ( 1 - ) 1 - Pm 1 - ( 1 - ) - m kd 1, k 1/D 37 Kísélti adatokból - az átlagos kölcsönhatás nrgia 75 V. a nagyobb dózisoknál az gynlt gyszrűsíthtő: 75 V pr smény céltábla mért (g) k x x 1 m -kd ln ln m - kd

4 Indirkt sugárhatás Több Céltábla Egy Találat A víz radiolízis H 2 O H H 2 + H + + OH - + H 2 O H 2 - OH - + H H 2 H 2 * H + OH A 1 kv-nál kvsbb nrgiával rndlkző lktronokat a víz molkulái szolvatálhatják ( - víz ) Több Céltábla Több Találat m céltábla mindgyikét lgalább n-szr l kll találni A radikálok párosítatlan lktronnal rndlkző raktív molkulák, atomok pl. H, OH Rkombináció (pl. H + OH H 2 O) kd m n A radikálok biológiai hatása (pl.) R-H + H R + H 2 a nagyobb dózisoknál az gynlt gyszrűsíthtő: R-H + OH R + H 2 O m n -nkd ln ln m n - n k D FRICKE fél dozimétr F 2+ + OH F 3+ + OH -

5 Indirkt sugárhatás kintikája Hígítási ffktus Az gy nzimmolkulára ső radikálok száma nő a hígítással A radikálok többször ragálhatnak a céltáblával A radikálok csak gyszr ragálhatnak a céltáblával Vizs oldatban a sugárkárosodás 99%-át radikálok okozzák A hígítási ffktus gy bizonyos hígításon túl nm érvénysül Rkombináció!

6 Emlősök túlélési (halálozási) görbéi SUGÁRBIOLÓGIA II. A görbénk logaritmizálva sm lsz gyns szakasza Az mlős sjtk túlélési görbéit nm lht értlmzni a céltábla lmélt sgítségévl A sugárhatás molkuláris lmélt Lináris - négyzts modll Sugárérzéknység A sugártrhlés forrásai Az akut sugárbtgség fázisai / Mgbszélés a hallgatók és az oktatók között Mindn ÁOK-s csoportból 1-1 képvislőt, ill. a és 16-2-as FOK-os csoportokból 1-1 képvislőt vár a Biofizikai és Sjtbiológiai Intézt 26. novmbr 28-án, kddn du. 6-kor az Intézt diszkussziós trmébn (ÉTK 2. mlt, 2. fésű, s szoba). A mgbszélésn ismrttjük a vizsgaidőszakkal kapcsolatos tudnivalókat, ill. a hallgatók kérdésir válaszolunk. Dózis, gray Emlős sjtk túlélési görbéi (A) HLa, (B) CHO, (C) T1 sjtk

7 Túlélési görb (xponnciális!!) MAKROMOLEKULÁRIS CÉLTÁBLÁK A SEJTEKBE DS a Céltábla molkula! 1. Egyszrű organizmusoknál (fágok, vírusok) -- kvantitatív összfüggés van a DS károsodás és a biológia funkció lvsztés között 2. Magasabb rndű organizmusoknál (ukarióta sjtk) a biológiai funkció lvsztés korrlál az gy-szálú ill. a dupla-szálú DS töréskkl. 3. DS "rpair" kapcsolatban van a sjt túlélésévl 4. DS rpair-l nm rndlkző mutáns sjtk érzéknybbk a sugárzásra 5. A DS rpair-t gátló anyagok növlik a sugárérzéknységt. Több Céltábla Egy Találat DS sérülésk 1. A bázisok funkcionális csoportjai mgváltoznak 2. Purin vagy pirimidin vsztés áll lő 3. Radikál transzfr lánctörést okoz 4. A dzoxiribóz-foszfát grinc károsodása gy-szálú DS törést okoz (SSB). 5. A dzoxiribóz-foszfát grinc károsodása két vagy több hlyn gymáshoz közl dupla-szálú DS törést vált ki (DSB).

8 Sugárérzéknység, sugárrzisztncia A. Biológiai variabilitás 1. Sjt ciklus 2. Sjt diffrnciáció B. A sugárzás kvalitása 1. Ionizációs sűrűség (LET) 2. Áthatoló képsség C. Idő Faktor 1. Frakcionált dózis 2. Rpair (javítás) szrp D. Anyagcsr és hőmérséklt E. Az oxigén hatása MOLEKULÁRIS (lináris - négyzts) MODELL DS kttős láncú törés gy sugárzási sménnyl két függtln gy láncú törés rdményként Túlélési hányad: S (αd+ βd 2 ) ahol S: túlélési hányad (/ ) D: dózis ln S -(αd + βd 2 ) αés β: molkuláris paramétrk ln S D - (α + βd) ahol α: tnglymtszt β: mrdkség Faj D 5 Kutya Gy Majom 5 Gy Egér Gy Embr 5-8 Gy E. Coli 5.6 Gy Dnvér 15 Gy Élsztő 3 Gy Amőba 1 Gy B. msntricus 15 Gy Paramcium 3 Gy

9 Szövtk sugárérzéknységi sorrndj 1. yirokszövt 2. Fhérvérsjtk, csontvlői értln vörösvérsjtk 3. Gyomor-, béltraktus-nyálkahártya 4. Ivarsjtk 5. Bőr osztódó sjtrétg 6. Erk 7. Mirigyszövtk, máj 8. Kötőszövt 9. Izomszövt 1. Idgszövt A sjtciklus szintézis fázisának végén van gy llnőrzési pont, amlyn a sjt csak a hibás DS kijavítása után jut túl. S (DS szintézis) B. A sugárzás kvalitása 1. Ionizációs sűrűség (LET) 2. Áthatoló képsség G 1 G 2 (RS szintézis) G (nm osztódó) M (mitózis) A sjtciklus fázisa DS rplikáció alapján

10 Wilson-fél Ködkamra típus LET QF gamma és röntgnsugárzás béta sugárzás nutron sugárzás alpha sugárzás Rlatív biológia hatékonyság (RBE) RBE D R / D X A 25 kv nrgiájú röntgnsugárzás dózisa (D R ) osztva a vizsgált sugárzás ugyanolyan biológiai hatást kiváltó dózisával (D X ) Az RBE és a Q f szorosan összfügg, d nm tljsn azonos gymással! C. Idő Faktor 1. Frakcionált dózis 2. Rpair (javítás) szrp

11 E. Az oxigén hatása A SUGÁRTERHELÉS FORRÁSAI TERMÉSZETES ÉS MESTERSÉGES FORRÁSOK kozmikus sugárzás 8% Trrsztikus sugárzás 8% Diagnosztikus orvosi rtg 11% Trápia 4% Radon 55% Krskdlmi trmékkből rdő sugárzás 4% Egyéb <1% foglalkozási:.3% radioaktív csapadék:.3% nukláris mlléktrmékk körforgása:.1% gyéb 1% Egy 75 kg-os átlagmbrbn található trmészts rdtű radioaktív atomok száma, aktivitása és az bből származó sugártrhlés Radionuklid Radioaktív atomok száma a tstbn db Aktivitás a tstbn Bq Effktív dózisgynérték μs/év 3 H (β) 14 C (β) 4 K (β) 87 Rb (β) 4.5x x x x

12 RADO kozmikus sugárzás: trrsztikus sugárzás: Orvosi célú sugárzások: 85 % proton, 14% α sugárzás, 1 % (Z4 and Z26) 3 H, 7 B, 14 C, 22 a, 32 P, 35 S, 36,38,39 Cl 4 K- 238 U az országok tchnológiai fjlttség 222 Radon Színtln, szagtalan, íztln radioaktív nms gáz oldékonyság kovlns kötésk létsítés (oxigén or fluor) lgmagasabb forrás és olvadás pont A Sugársérülés kiváltására képs dózistartományok mgy rndkívül súlyos sugárbtgség, 1 spciális orvosi llátás nélkül 2 hétn blül halál 5 halálos dózis mbrr, orvosi llátás nélkül 2 hónapon blül halál félhalálos dózis mbrr, orvosi 2 llátás nélkül 2 hónapon blül mghal az mbrk fl 1 klinikai tüntkkl járó nyh sugárbtgség alsó határa 5 2 a kimutatható, d még tüntmnts) sugársérülés alsó határa 1 Az évs dózis korlátok msv/év 238 U and 226 Ra Egészségkárosító hatás: bomlástrmékk 5 foglalkozási dóziskorlát (1993) trmészts rdtű sugártrhlés a jlntős háttér sugárzással rndlkző trültkn 2 foglalkozási dóziskorlát (ajánlott) 1 5 a lakossági dóziskorlát (1993) a trmészts sug. trh. átlagérték 2 Magyarországon 1 a lakossági dóziskorlát ajánlott érték

13 AZ AKUT SUGÁRBETEGSÉG SZAKASZAI Latncia: 2-3 Gy dózisnál 3-4 hét is lht 1 Gy nincs latncia 1. Kzdti szakasz 2. Latncia 3. Kritikus szakasz 4. Rgnráció szakasza 1. Kzdti szakasz tünti: hányás, étvágytalanság, émlygés, fjfájás, lvrtség, mozgáskordinációs zavar Kritikus szakasz: magas láz vérképbn lváltozások immunrndszr károsodása gntikai ltérésk kimutatása.15 Gy citogntika 3-4 Gy gésztst dózis 6 napon blül halál Csrnobil: Gy 21 btg 14 túlélő 2-4 Gy 43 btg 42 túlélő A sugárbtgségsúlyosságának lőrjlzés a limfocitaszám kzdti csökknés Rgnráció szakasza: kdvző lfolyás, a 3 szakasz tünti visszafjlődnk Abszolút limfocitaszám x1 9 /litr 2. ormál tartomány napok nyh sugársérülés súlyos agyon súlyos HALÁLOS