EFFETTI BIOLOGICI DELLE RADIAZIONI

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1 EFFETTI BIOLOGICI DELLE RADIAZIONI Asp 2- Caltanissetta- Dott.ssa G. Di Franco Dirigente medico U.O. Radioterapia San Cataldo

2 RADIAZIONI IONIZZANTI Radiazioni capaci di causare direttamente o indirettamente la ionizzazione degli atomi e quindi delle molecole della materia che attraversano.

3 RADIAZIONI IONIZZANTI Radiazioni capaci di causare direttamente o indirettamente la ionizzazione degli atomi e quindi delle molecole della materia che attraversano.

4 INTERAZIONE FRA RADIAZIONI IONIZZANTI E LA MATERIA VIVENTE fase fisica fase chimica fase biologica

5 FASE FISICA Effetto fotoelettrico Effetto Compton Formazione di coppia (pair production) Fotodisintegrazione

6 Z 120 FASE FISICA Effetto fotoelettrico EFFETT O FOTOELETTRICO Effetto Compton FORMAZIONE DI COPPIA 40 EFFETTO COMPTON Formazione di coppia (pair production) 20 Fotodisintegrazione MeV 100

7 FASE CHIMICA Radiolisi delle molecole d acqua Ionizzazione: H2O e + H 2 O - Radicali idrossili H 2 O - + O H 2 O 2 + O 2

8 FASE BIOCHIMICA-BIOLOGICA BIOLOGICA I fenomeni fisici di ionizzazione si traducono in modificazioni chimiche e biochimiche della sostanza vivente con conseguenti alterazioni funzionali e morfologiche che conducono ad un danno biologico.

9 FASE BIOCHIMICA-BIOLOGICA BIOLOGICA Proteine Carboidrati Lipidi... e quindi le membrane citoplasmatiche e nucleari

10 FASE BIOCHIMICA-BIOLOGICA BIOLOGICA Proteine Carboidrati DNA Lipidi... e quindi le membrane citoplasmatiche e nucleari

11 EVENTO FISICO DANNO AL DNA

12 EVENTO FISICO LET E DISTRIBUZIONE DEL DANNO NEL DNA Il tipo e la distribuzione spaziale delle lesioni dipende dalla qualità della radiazione.

13 EVENTO CHIMICO-BIOLOGICO Rotture del singolo filamento Rotture del doppio filamento Alterazione di basi puriniche e pirimidiniche Legame crociato lungo e/o fra i filamenti (Intra/Inter-strand cross link)

14 ABERRAZIONI CROMOSOMICHE Aberrazioni Cromosomiche: delezioni terminali, scambi intra e intercromosomici (translocazioni translocazioni) I cromosomi dicentrici sono le alterazioni cromosomiche più tipiche della esposizione alle radiazioni ionizzanti.

15 RIPARAZIONE E un processo di difesa nei confronti di un danno ed è presente in tutti gli viventi.

16 RIPARAZIONE E un processo di difesa nei confronti di un danno ed è presente in tutti gli viventi.

17 TIPI DI RIPARAZIONE Riparazione esente da errore Riparazione tendente all errore Mancata Riparazione Non causa letalità o mutazioni Può provocare mutazioni Danno letale/ mancata riparazione La cellula sopravvive Insorgenza di neoplasie Morte cellulare

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19 TEMPO s 10-6 s RISPOSTA PRECOCE MINUTI ORE RISPOSTA TARDIVA GIORNI ANNI GENERAZIONI RISPOSTA IMMEDIATA LESIONI MOLECOLARI: DNA, proteine e lipidi NECROSI MORTE CELLULARE NON CONTROLLATA PATOLOGIA TISSUTALE CANCRO RADIAZIONE IONIZZANTE RADIOLISI ACQUA RADICALI LIBERI EFFETTO DIRETTO ROTTURA DNA EFFETTO INDIRETTO NESSUNA RIPARAZIONE EFFETTO LETALE RIPARAZIONE / CICLO CELLULARE RIPARAZIONE DIFETTOSA MUTAZIONE NON LETALE RIPARAZIONE CORRETTA ANOMALIA EREDITARIA APOPTOSI MORTE CELLULARE SOPRAVVIVENZA CELLULARE NORMALE

20 CICLO CELLULARE FASE G2 ed M MASSIMA RADIOSENSIBILITA FASE S TARDIVA MASSIMA RADIORESISTENZA FASE G1 ed S MEDIA RADIORESISTENZA

21 ONCOGENESI DA RADIAZIONI La trasformazione neoplastica rappresenta la conseguenza dell attivazione di oncogeni. Le radiazioni provocano danni al DNA, tale danni agiscono attivando gli oncogeni endogeni mediante traslocazioni, mutazioni puntiformi e l amplificazione di geni.

22 EFFETTI BIOLOGICI DELLE RADIAZIONI EFFETTI DETERMINISTICI EFFETTI STOCASTICI

23 EFFETTI DETERMINISTICI SOMATICI Compaiono al superamento della dose soglia Compaiono in tutti gli irradiati Latenza generalmente breve, in pochi casi più lunga Gravità delle manifestazioni cliniche aumentano con la dose

24 Effetti Deterministici Per questo tipo di danni esiste una dose soglia con stretta relazione dose /effetto Perdita di funzioni specifiche (es. secretoria, motoria) Blocco transitorio definitivo della funzione proliferante

25 cataratta radiodermite dermatite

26 SINDROMI DA IRRADIAZIONE SINDROME EMOPOIETICA : 2-6 Gy SINDROME GASTROINTESTINALE : 6-10 Gy SINDROME NERVOSA: > 10 Gy EFFETTI SULLE GONADI : OVAIO TESTICOLI 1-2 Gy STERILITA TEMPORANEA 2,5-6 Gy STERILITA PERMANENTE 0.1 Gy OLIGOSPERMIA 0.15 Gy STERILITA TEMPORANEA 3,5-6 Gy STERILITA PERMANENTE

27 Effetti Deterministici

28 Effetti Stocastici Per questo tipo di danni non esiste dose soglia, all aumentare della dose aumenta la probabilità che l evento si verifichi, ma non la sua gravità. Somatici Genetici

29 DANNI RADIO-INDOTTI 1) Cellule somatiche con conseguenti modificazioni fenotipiche solo a carico dell individuo esposto 2) Cellule germinali con alterazioni che si rendono evidenti nei discendenti dell individuo esposto DETERMINISTICI

30 RADIOTERAPIA La radioterapia consiste nell utilizzo delle radiazioni ionizzanti per la cura di patologie neoplastiche e non neoplastiche

31 VARIAZIONE DELLA RADIOSENSIBILITÀ FRA TESSUTI SANI E NEOPLASIE DIVERSA CAPACITA DI RIPARAZIONE DEL DANNO RIPOPOLAMENTO

32 TOLLERANZA DEI TESSUTI SANI Il miglior piano di trattamento è quello che consente il massimo controllo locale della malattia con il minor danno possibile ai tessuti sano circostanti INDICE TERAPEUTICO: dose di tolleranza tessuti sani dose letale tumore

33 Casi particolari: rischio in gravidanza

34 D.Lgs. 187/00 - Art.10

35 Consenso informato Giustificazione della pratica Ottimizzazione della dose

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37 irradiazione delle gonadi prima del concepimento L irradiazione delle gonadi (ovaie e testicoli) può causare sterilità temporanea o definitiva, ma i soggetti che ritornano fertili concepiscono una prole normale, in cui non si riscontra un aumento della frequenza di malformazioni o di altre patologie. Ovaie Testicoli 1-2 Gy STERILITA TEMPORANEA 2,5-6 Gy STERILITA PERMANENTE 0.1 Gy OLIGOSPERMIA 0.15 Gy STERILITA TEMPORANEA 3,5-6 Gy STERILITA PERMANENTE

38 sensibilità all irradiazione in funzione dello stadio di sviluppo FASE PRE-IMPIANTO (fino al 9 giorno) effetto tutto o nulla morte dell embrione sviluppo normale

39 sensibilità all irradiazione in funzione dello stadio di sviluppo FASE MORFOGENICA (9 giorno fine II mese) Elevata sensibilità con massima probabilità di indurre la comparsa di malformazioni

40 sensibilità all irradiazione in funzione dello stadio di sviluppo FASE FETALE (dal III mese a fine gravidanza) Minore rischio di malformazioni generali Rilevante rischio di alterato sviluppo del SNC

41 sensibilità all irradiazione in funzione dello stadio di sviluppo dal III mese a fine gravidanza danni stocastici

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43 D.Leg. 187/00 per gli esami radiodiagnostici di cui è nota la tecnica impiegata (kv- mas) potranno essere utilizzate le seguenti tabelle Diagnostica convenzionale: per indagini eseguite ad una distanza fuoco-rivelatore di circa 1 m proiezione AP/PA per indagini in cui l'utero è nel fascio primario. TC La dose assorbita aumenta proporzionalmente al prodotto corrente-tempo

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45 in caso di gravidanza accertata o dubbia è da evitare Diagnostica tradizionale, interventistica o TC : L esposizione diretta o comunque un possibile interessamento della zona pelvica. Medicina-Nucleare: Tutte le principali tipologie di esame. Nel caso delle neo-mamme inoltre va valutata la eventuale temporanea o definitiva sospensione dell allattamento al seno. Radioterapia (fasci esterni e brachiterapia): Tutte le localizzazioni anche diverse da quella addominale.

46 Grazie per l attenzione