✴️ Tác dụng sinh học của bức xạ ion hóa (Phần 2)

Yếu tố hoá học

Một số hoá chất, thuốc có khả năng làm tăng nhạy cảm phóng xạ của tế bào. Cũng có một số chất làm giảm độ nhạy cảm phóng xạ của tế bào, thường được ứng dụng trong thuốc bảo vệ phóng xạ. Một số chất có tác dụng bảo vệ phóng xạ đã được chứng minh như cystein, mercaptoethylamin... Ngày nay người ta còn tìm được nhiều chất có nguồn gốc từ động thực vật có tác dụng bảo vệ phóng xạ, tuy nhiên cơ chế tác dụng của chúng vẫn chưa được giải thích đầy đủ. Nhiều nghiên cứu đang được tiến hành để tìm ra thuốc bảo vệ phóng xạ vừa có hiệu quả bảo vệ tốt, vừa ít độc tính.

Nồng độ ôxy mô tăng làm tăng nhạy cảm phóng xạ của tế bào. Hiệu ứng ôxy thể hiện rõ nét ở những bức xạ có khả năng ion hoá thấp. Với những bức xạ có khả năng ion hoá cao như tia alpha, proton hiệu ứng ôxy không rõ lắm.

Yếu tố sinh học

Chu kỳ tế bào: gồm nhiều pha bao gồm pha G1, pha S, pha G2 và pha M, đó là một chuỗi các hiện tượng diễn ra giữa 2 kỳ phân bào.

Sự nhạy cảm với phóng xạ của các giai đoạn rất khác nhau.Thời điểm giữa G1và S là thời điểm nhạy cảm phóng xạ, cuối pha S lại là thời điểm kháng xạ, giữa G2 và M tế bào nhạy cảm với phóng xạ.

Bức xạ ion hoá có thể tác dụng làm sai lệch NST ghi nhận được ở metaphase của phân bào. Sai lệch NST xảy ra khi 2 nhánh của ADN bị đứt gãy. Đầu đứt gãy này có thể được nối lại với một đầu đứt gãy khác không tương ứng. Hiện tượng này thường gặp khi tế bào bị chiếu trong pha G1 của chu kỳ tế bào. Nếu tế bào bị chiếu ở pha G2, thì sẽ thấy có sai lệch nhiễm sắc tử (chromatid aberrations). Sai lệch NST có thể được khôi phục lại rất nhanh, ngay trong chu kỳ tế bào khi tế bào chưa chuyển sang pha M. Có tới 90% sai lệch NST được khôi phục lại. Tần số sai lệch NST của tế bào lympho máu ngoại vi tương quan thuận với liều chiếu xạ trong một giới hạn nào đó.

Loại tế bào: trên cùng một cơ thể, các tế bào có độ nhạy cảm phóng xạ khác nhau. Những tế bào non đang trưởng thành (kém biệt hoá), tế bào sinh sản nhanh, dễ phân chia thường có độ nhạy cảm cao với phóng xạ như hạch lympho, tế bào của cơ quan tạo máu (tuỷ xương, tuyến ức, lách), niêm mạc ruột non, tinh hoàn, buồng trứng...Tiếp đến là mô niêm mạc, da, sụn xương, tuyến nước bọt, mạch máu có độ nhạy cảm phóng xạ trung bình. Mô não, cơ, xương kém nhạy cảm với phóng xạ.

Các tế bào ung thư có khả năng sinh sản mạnh, tính biệt hoá kém nên nhạy cảm hơn với phóng xạ so với các tế bào lành. Nếu chiếu cùng liều vào mô ung thư và mô lành, có thể tiêu diệt được tế bào ung thư mà không gây biến đổi nguy hiểm đối với tế bào lành. Đó là nguyên lý của điều trị ung thư bằng tia xạ.

Tổn thương ở mức toàn cơ thể

Độ nhạy cảm phóng xạ của các loài động vật cũng rất khác nhau. Để đánh giá mức độ nhạy cảm của các cá thể, người ta đưa ra khái niệm liều gây chết một nửa trong 30 ngày sau chiếu xạ (LD_50/30). LD_50/30 ở một số loài động vật và người được đánh giá như sau:

Chuột lang: 3-5Gy                              

Thỏ: 9-10 Gy

Lợn: 2,5 - 3 Gy                       

Khỉ: 5 Gy

Người: 4-5 Gy                                     

Rùa Trung Á: 500 Gy

Hiệu ứng sớm và hiệu ứng muộn

Thời gian tiềm là giai đoạn từ khi bị chiếu xạ đến khi có biểu hiện của tổn thương phóng xạ. Hiệu ứng sớm nếu giai đoạn tiềm trong vòng vài tuần; hiệu ứng muộn nếu xảy ra muộn hơn sau hàng tháng hoặc hàng năm.

Hiệu ứng xác định

Hội chứng phóng xạ cấp hay Hội chứng phóng xạ toàn thân” ở động vật có vú được đề cập đến khi cơ thể bị chiếu xạ ngoài với liều lớn trong một thời gian ngắn (thông thường cỡ ít phút) và trên một diện tích khá rộng, bởi tia X hoặc tia gamma hoặc bức xạ neutron.

Thương tổn chủ yếu ở tủy xương, dạ dày-ruột hoặc thần kinh tùy thuộc liều lớn hay nhỏ. Nếu bị chiếu liều >1 Gy sẽ thấy buồn nôn, nôn trong những giờ đầu. Nếu bị chiếu >2Gy có thể chết. Bị chiếu với liều >8Gy thì khả năng sống được rất ít. Liều gây tử vong 50% nằm trong khoảng 3 - 5 Gy. Bệnh diễn biến trong vòng 2 tháng, kết quả là tử vong hoặc hồi phục. Trong phạm vi từ 3-10 Gy, biến chứng nhiễm khuẩn rất nguy hiểm, thường chết vì nhiễm khuẩn. Bệnh nhân cần được điều trị tích cực và để nằm trong môi trường vô khuẩn nhằm tránh bị nhiễm trùng thứ phát. Với liều cao trên 10Gy thì ruột bị thương tổn nặng, tử vong đến rất nhanh trong vòng 3-5 ngày.

Những người làm việc với phóng xạ thường ít khi bị liều lớn đến mức tổn thương phóng xạ cấp. Chỉ có khi nào xảy ra tai nạn lò nguyên tử mới có nạn nhân bị chiếu liều cao. Bình thường có thể bị chiếu xạ dài ngày ở mức độ thấp.

Biểu hiện của tổn thương sớm trên một số cơ quan:

Máu và cơ quan tạo máu: lympho và tuỷ xương là những tổ chức nhạy cảm cao với bức xạ. Giảm lympho xảy ra trong vài giờ sau chiếu xạ. Tế bào lympho trực tiếp bị phá huỷ, cả trong máu lưu hành và trong hạch, lách, tuyến ức. Mức độ tổn thương và thời gian kéo dài của tổn thương phụ thuộc vào liều chiếu và thời gian chiếu. Bạch cầu giảm với liều chiếu thấp 0,1Gy, tiểu cầu và hồng cầu giảm ở liều cao hơn, tương ứng là 0,5Gy. Sự hồi phục có thể đạt được vài tháng sau chiếu xạ. Các tế bào tạo máu trong tuỷ xương, kể cả nguyên hồng cầu đều nhạy cảm với phóng xạ. Xét nghiệm máu thấy giảm số lượng lympho, bạch cầu hạt, tiểu cầu và cả hồng cầu. Biểu hiện lâm sàng là các triệu chứng xuất huyết, phù, thiếu máu.

Hệ tiêu hoá: nhạy cảm nhất với phóng xạ ở niêm mạc ruột non, sau đó ở vòm miệng, lưỡi, tuyến nước bọt, dạ dày. Gan kém nhạy cảm với phóng xạ. Chiếu xạ liều cao làm tổn thương niêm mạc ruột, gây các triệu chứng như ỉa chảy, sút cân, giảm sức đề kháng cơ thể, nặng có thể gây loét, xuất huyết tiêu hoá, xơ hoá, hoại tử.

Da: khá nhạy cảm với phóng xạ, bị chiếu liều trung bình hoặc liều cao cấp tính gây triệu chứng giống như bỏng: viêm đỏ, ứ dịch, sạm đen, loét, hoại tử. Tuy nhiên, sự hồi phục của da tương đối tốt nên liều chí tử đối với tế bào biểu bì cao hơn tế bào hệ tạo máu 10 lần.

Cơ quan sinh dục: nhạy cảm với phóng xạ. Có nhiều tinh trùng bị tiêu diệt ở liều 0,5 -1Gy. Bị chiếu xạ cấp liều 5-6Gy có thể gây vô sinh lâu dài ở nam, còn liều 2,5Gy có thể gây vô sinh tạm thời (12 tháng). Đối với nữ, liều vô sinh cao hơn, khoảng 6Gy.

Mắt: thuỷ tinh thể của mắt dễ bị tổn thương do phóng xạ. Liều dưới 2 Gy đã có thể gây mù. Liều chiếu cấp 7 Gy gây mù 100%. Mù mắt có thể xảy ra với thời gian từ 1-30 năm sau chiếu xạ.

HIỆU ỨNG NGẪU NHIÊN

ADN tổn thương:

Biến loạn NST tăng (bền, không bền)

Biến loạn NST tăng theo tuổi: trong TB lympho: y = 2,18x10^-4 + 1,7x10^-4 X (X: tuổi/10)

Xác suất tổn thương với liều D (thấp): p_D ~ aD

Đối với các hiệu ứng ngẫu nhiên không có khái niệm liều ngưỡng. Mọi liều chiếu lên cơ thể đều có thể tạo ra nguy hiểm nhất định. Tổn thương ADN của tế bào có thể dẫn đến ung thư, đột biến.

Ngay từ đầu thế kỷ thứ 20, người ta đã thấy những người làm nghề X quang và bệnh nhân của họ, những người bị chiếu xạ với liều tương đối lớn thì  tỷ lệ bị ung thư cao hơn những người không tiếp xúc với phóng xạ. Gần đây hơn nữa, có nhiều công trình nghiên cứu tỉ mỉ trên các dân cư ở vùng nổ bom nguyên tử, những người phải xạ trị, những người thợ mỏ uranium... đều thấy có dấu hiệu UT do phóng xạ gây ra.

Ung thư là sự sinh sản quá mức của các tế bào trong một cơ quan của cơ thể. Nguyên nhân có thể do hệ thống kiểm soát của một tế bào bị thương tổn, làm cho tế bào sinh sản nhanh hơn tế bào bình thường. Sự sai lệch được truyền cho thế hệ tế bào sau và cứ như vậy số tế bào bất thường đó ngày càng nhiều làm tổn hại tới các tế bào bình thường của cơ quan. Các bệnh ung thư do phóng xạ thường gặp là ung thư máu, ung thư xương, ung thư da, ung thư phổi. Đánh giá nguy cơ phóng xạ làm tăng ung thư là rất khó khăn vì thời gian tiềm của ung thư kéo dài, thay đổi từ 5 đến 30 năm hoặc hơn nữa kể từ lúc bắt đầu bị chiếu xạ tới khi xuất hiện ung thư. Một lý do nữa làm cho khó nhận định là dấu hiệu ung thư do phóng xạ gây nên không khác gì  so với các loại ung thư  khác.

Hiệu ứng gây biến đổi di truyền là do phóng xạ làm tổn thương tế bào sinh sản, gây đột biến gen trong vật liệu di truyền của tế bào. Nguy cơ biến đổi di truyền do phóng xạ chiếu vào cơ quan sinh dục người còn chưa được xác định rõ.

Nguy cơ có thể xảy ra nếu bị chiếu xạ vào lúc đang mang thai. Nếu tính chung cho cả mọi thế hệ tuổi và cả 2 giới thì nguy cơ di truyền là 1,3x10^-2/Sv. Bị chiếu xạ toàn thân >120cGy số lượng tinh dịch bị giảm xuống. Trong tinh hoàn loại spermatogonia B nhạy cảm với phóng xạ hơn spermatogonia A. Với liều xạ thấp 10cGy đã có thể làm tổn thương tế bào spermatogonia. Liều 6-10Gy chiếu vào tinh hoàn có thể gây vô sinh vĩnh viễn cho nam giới, liều nhỏ hơn có thể hồi phục được. Liều xạ gây suy chức năng buồng trứng sẽ phụ thuộc vào tuổi. Với một liều 3-4Gy hầu như gây mất kinh ở toàn bộ phụ nữ trên 40 tuổi.

Bức xạ ion hóa có 4 tác động chính trên thai nhi: làm thai chậm phát triển, dị tật bẩm sinh, chết phôi thai hoặc trẻ sơ sinh, sinh ung thư. Nếu thai bị chiếu xạ vào lúc đang tạo thành các cơ quan nội tạng thì nguy cơ sinh quái thai rất lớn. Số liệu nghiên cứu trên những người còn sống sót sau các vụ nổ bom nguyên tử ở Nhật Bản cho thấy trẻ em bị đầu nhỏ (microencephaly) là những trẻ được sinh ra khi bố mẹ ở trong vùng mà liều xạ tự do trong không khí đạt 100-190mGy.

Bệnh viện Nguyễn Tri Phương - Đa khoa Hạng I Thành phố Hồ Chí Minh

  facebook.com/BVNTP

  youtube.com/bvntp