17. Biologické účinky ionizujícího záření Působení ionizujícího záření na buňku: (buňka je chápána jako vodný roztok solí a nízkomolekulárních látek, v němž jsou dispergovány látky makromolekulární Přímý účinek je dán přímým zásahem makromolekuly ionizující částicí nebo sekundárním elektronem při ozařování nebo rtg zářením zvláště nebezpečný je zásah nukleových kyselin v jádře, kde dochází k jejich degradaci Nepřímý účinek je dán především radiolýzou vody a chápou se tak účinky produktů této radiolýzy na obsah buňky jsou studovány od počátku 20. století od doby, kdy bylo zjištěno, že záření (i rtg) poškozuje kůži obecně lze konstatovat, že účinky jsou nepříznivé, v některých případech je však i pozitivní vliv záření je rozdílný podle druhu organismu 1 Účinek záření na molekulární úrovni projevuje se především ve změně struktury DNA negativně to ovlivňuje tvorbu enzymů včetně těch, které řídí tvorbu samotné DNA chybně syntetizované enzymy nemohou správně vykonávat svou funkci, jsou pro buňku cizí a působí toxicky vyšší dávky způsobují změny v propustnosti membrán vliv záření se tedy projeví jako poruchy dělení buňky, poruchy ve struktuře chromozomů, příp. dojde po několika děleních ke smrti buňky vliv ionizujícího záření je tím výraznější, čím větší schopnost má buňka rozmnožovat se a čím je méně diferencovaná organismy jsou proto nejcitlivější vůči záření v raném stadiu svého vývoje (dělení vajíčka) buňky, které se nerozmnožují, vydrží podstatně vyšší dávky extrémně vysoké dávky záření (> 103 Gy) vedou již během ozařování ke štěpení vnitrobuněčných bílkovin (molekulární smrt) 2 Biologické účinky ovlivňuje dávka záření (celková energie sdělená organismu) – buňky však mají schopnost poškození enzymaticky opravit. Tyto opravné mechanismy se však mohou uplatnit tehdy, není-li přísun energie do organismu příliš rychlý rozhoduje rychlost ozařování tzv. dávkový příkon, tj. rychlost s jakou je energie hmotě předávána. Prakticky to znamená, že při určité dávce je poškození organismu menší, je-li tato dávka rozdělena rovnoměrně na delší dobu nebo je rozdělena do několika menších dávek s časovými prodlevami (frakcionace dávky – využívá se při terapeutickém ozařování) – udává se v Gy/s, apod. druh ionizujícího záření (rozdílná lineární ionizace) poškození je tím závažnější, čím je větší lineární ionizace. Q je bezrozměrný koeficient, D je fyzikální dávka (v Gy)H = Q.D Dávkový ekvivalent H jednotkou je Sv (Sievert) J.kg-1 je definován jako součin jakostního faktoru Q (souvisí s lineárním přenosem energie a zpravidla tato hodnota není známa) a dávky v uvažovaném bodě tkáně 3 Ekvivalentní dávka HT se používá pro praktické hodnocení vlivu druhu záření Jednotkou je J.kg-1 = Sv (Sievert) DT je dávka záření v orgánu nebo tkáni WR je radiační váhový faktor Příkon dávkového ekvivalentu, resp. ekvivalentní dávky (Sv.s-1) – přírůstek dávky za časovou jednotku Dávkový úvazek (resp. úvazek ekvivalentní dávky) se definuje jako celková dávka, kterou člověk obdrží za delší časové období (zpravidla 50 let u dospělých, za 70 let u dětí). HT = wRDT srovnávacím zářením je záření o wR = 1, tj. fotony a elektrony např. pro ozáření zářením (wR = 20) plyne, že je-li velikost ozáření fyzikálně 1 Gy, pak účinek tohoto ozáření je stejný jakoby byl objekt ozářen gama zářením o dávce 20 Gy 4 Pravděpodobnost poškození orgánů při stejné dávce je různá zavádí se proto tkáňový váhový faktor wT Efektivní dávka = součet ekvivalentních dávek vážených s ohledem na radiační citlivost orgánů pro všechny ozářené orgány a tkáně. Orgán wT gonády 0,20 žaludek, červená kostní dřeň, tlusté střevo 0,12 štítná žláza, játra 0,05 kůže 0,01 5