Giáo trình Sinh học phóng xạ: Phần 2

Chương 4<br /> <br /> Cơ c h ế t á c d ụ n g c ủ a b ứ c x ạ io n h ó a<br /> tro n g h ệ th ố n g sin h vật<br /> 4.1<br /> <br /> T ín h c h ấ t c h u n g c ủ a các loại tia<br /> p h ó n g xạ ion h ó a k h i tư ơ n g tá c với v ậ t c h ấ t<br /> <br /> Tia phóng xạ ion hoá khi tác dụng với vật châ't có khả năng<br /> xuyên sâu, tích luỷ và nghịch lí nảng lượng<br /> <br /> 4.1.1 Khả n ă n g xuyên sâu<br /> Các loại bức xạ ion hoá có khả năng tương tác với tất cả<br /> nguyên tử, phân tử trên đưòng đi không phân biệt cấu trúc,<br /> trạng thái và hản chất nia vật bị chiếu xọ.<br /> <br /> 4.1.2 Khả n ă n g tíc h luỹ<br /> Các loại bức xạ ion hoá đều có tác dụng tích luỹ đổi với hệ<br /> thông sống. Ví dụ: liều iượng gây tử vong đổi vối một loài nào tỉó<br /> là 800R. Ta không chiếu một lần mà chiếu làm nhiều lần. Lần<br /> thứ nhất chỉ chiếu 200R, hiệu ứng sinh vật trong trường hợp<br /> này rất nhỏ; rồi sau một thời gian lại chiếu thêm 200R nữa,<br /> 73<br /> <br /> hiệu ứng sinh vật sè tăng lên và cứ như vậy chiếu lần thứ ba,<br /> lần thứ tư, thì mức độ tốn thương sẽ tăng lên và cuối cùng động<br /> vật cũng bị chết. Điều đó chửng lò ràng liều lượng tia phỏng xạ<br /> khi xuyên qua cơ thể đều đê lại nhừng biến dôi sâu sắc. Hiệu<br /> ứng tích luỹ khi chiếu xạ vỏi liêu lượng nhỏ hoặc đưa vào cơ thể<br /> các chất đồng vị phóng xạ đều mang tính di truyền đột biến hay<br /> kích thích.<br /> <br /> 4.1.3 Hiệu ứng nghịch lý n ăn g lượng<br /> Hiệu ứng sinh vật rất lớn áối với các tia có năng lượng<br /> không cao. Ví dụ liều gây tử vong của người và động vật có vú là<br /> 1000 R. tương đương với 84.000 erg hoặc 0,002 cal/g tính ra<br /> nhiệt năng thì 1000 R chỉ đủ làm tăng nhiệt độ 1 lít nước lên 1°.<br /> V ậ y tạ i sao tia p h ó n g x ạ io n h ó a lạ i có tá c đ ộ n g g h ê gớm<br /> <br /> đến cơ thế sống như thế. Cơ chế tác dụng ra sao? Có nhiều giả<br /> thiết nhưng cho đến nay chưa có giả thiết hoàn thiện giải thích<br /> được thích đáng cơ chế tác dụng đầu tiên của các tia phóng xạ<br /> lên cơ thể sông. Hai giả thuyết chínhále được trình bày tóm tắt<br /> trong các phần tiếp theo dưới đây.<br /> <br /> 4.2<br /> <br /> T á c d ụ n g t r ự c tiế p v à t á c d ụ n g g iá n tiế p<br /> c ủ a tia p h ó n g x ạ io n h ó a lê n h ệ th ố n g<br /> s in h v â t<br /> <br /> Tác dụng của các tia phóng xạ ion hóa lên hệ thống sinh<br /> học được chia làm hai loại như sau:<br /> •<br /> <br /> Tác d ụ n g trực tiế p : các phân tử hữu cơ trực tiếp hấp thụ<br /> <br /> nàng lượng.<br /> 74<br /> <br /> •<br /> <br /> Tác d ụ n g gián tiếp : các phàn tủ hữu cơ không trực tiếp hấp<br /> t h ụ n ă n g lượng mà n a n g lượng cửa tia được tru y ề n đên<br /> p h â n tử nghiên cửu q ua p h ả n tử t r u n g gian (dung môi), ơ<br /> <br /> trong hệ sinh vặt qui định dưng mỏi là nước.<br /> Cơ chế nào là cơ chế chủ yếu gây tổn thương? Đảy là vấn để<br /> then chốt của phóng xạ sinh vật học, nhưng cho tới nay vẫn<br /> chưa được giải quyết thỏa đáng.<br /> Sau đây ta xem xét một số phương pháp nghiên cứu nhằm<br /> phát hiện cấc loại cổ chê đó.<br /> <br /> 4.2.1 H iệu ứng p h a ỉoảng<br /> Dưới tác đụng của một tia phóng xạ bất kỳ, trong dung dịch<br /> sẽ hình thành một sô"gốc tự do nhất định nào đó.<br /> •<br /> <br /> Nếu là tác đụng gián tiếp thì sô' phân tử nghiên cứu bị khử<br /> sẽ tỷ lệ với số gốc tự do được hình thành từ dung môi. Trừ<br /> trường hợp quá loãng, các gốc tự do lại tương tác vối nhau.<br /> <br /> •<br /> <br /> Nếu là tác dụng trực tiếp thì sô" phân tủ bị khử sẽ tỷ lệ vối<br /> nồng độ chất bị chiếu xạ trong dung dịch.<br /> <br /> Thông thường trong các thí nghiệm người ta biểu thị sô'<br /> phản tử bị khử theo số phần trăm (%).<br /> Hiệu ứng pha loãng giữ vai trò quyết định trong việc xác<br /> minh ca chế tác dụng của tia ion hóa. Nếu khi cho thêm dung<br /> mỏi mà hiệu ửng phóng xạ tăng lên thì chứng tỏ là tác dụng<br /> gián tiếp. Phương pháp này râ't chính xác khi nghiên cứu in<br /> vitro (ví dụ trên dung dịch enzym và virut hoặc nhất là các hệ<br /> hóa lý), song không thể áp dụng cho ỉn vỉưo , ngay cả trên tế bào<br /> vì khi pha loãng ta chỉ làm thay đổi lượng nưốc giữa các tế bào<br /> chứ không làm loăng nội bào. Các gốc tự do hình thành ở ngoài<br /> tế bào sẽ xâm nhập vào trong bỏi vì trước đó chúng rất dễ tương<br /> tác với nhau. Như vậy, khi pha loãng thì hiộu ứng phóng xạ<br /> không giảm xuống.<br /> 75<br /> <br /> 4.2.2 H iệu ứng oxy<br /> Khi nồng độ oxy trong môi trường dang chiếu xạ tàng lên<br /> (hay giảm đi) thì hiệu ứng phóng xạ cũng tăng lên (hay giám<br /> đi), có khi tới 2, 3 lần. Đặc biệt là hiệu ứng chỉ thể hiện khi oxy<br /> có mặt ngay trong lúc chiếu xạ.<br /> Nếu giảm nồng độ oxy trong không khí từ 21% đến 5% rồi<br /> chiếu xạ chuột bạch ỏ điểu kiện đó với liều 1200 R thì chuột sẽ<br /> sông 100%. Trong khi đó ỏ lô đối chửng, chiếu ỏ điểu kiện bình<br /> thường, chuột bị chết hết:<br /> Ngoài oxy, oxytnitơ (NO) cũng có khả nàng là™ tâng dộ<br /> nhạy cảm phóng xạ. Trong khi đó. N20 và một số khí trơ lại làm<br /> giảm độ nhạy cảm phóng xạ.<br /> •<br /> <br /> Nếu nồng độ oxv tăng quá 20% so với nồng độ bình<br /> thường thì độ nhạy cảm phóng xạ khỏng tăng nữa.<br /> <br /> •<br /> <br /> Hiệu ứng oxy thường chỉ thể hiện rõ dổi với các loại tia X;<br /> y, p nhanh, còn không thể hiện rõ như khi chiếu xạ hằng<br /> các loại tia có mật độ ion hóa cao như tia a, proton.<br /> <br /> Gray (1954) là<br /> người đầu tiên dưa ragiả thuyết choràng<br /> hiệu ứng này lả kết quả của cơ chê tác dụng gián tiếp của Lia<br /> phóng xạ. Theo ông, các gốc tự do (H*, OH*) dược hình thành<br /> trong quá trình chiếu xạ nước khi có oxv sè chuyên sang dạng<br /> cấu trúc dề tham gia vào các phàn ửng hơn. Ví dụ:<br /> •<br /> <br /> Gốc H* dược thay bởi HO*.).<br /> <br /> •<br /> <br /> H*, OH*, H20* tương tác với các phân tử hữu cơ tạo<br /> các peroxyt:<br /> RH + OH* -> R* + H ,0<br /> <br /> R* + 0 2 -> RO/<br /> Điểu này nói lên răng đó là tác dụng gián tiếp.<br /> 76<br /> <br /> (4.1)<br /> (4.2)<br /> <br /> Tuy nhiên, Alexander (1954) lại chứng minh là hiệu ửng<br /> oxy cung thể hiện ngay cả khi chiếu xạ các phân tử sinh vật<br /> (C V m protein) ồ dạng tinh thể hay các hệ sinh vật khô. Điểu<br /> M /V ,<br /> này lại chứng tỏ là tác dụng trực tiếp. Ỏng cho rằng dưới tác<br /> đụng trực tiếp tia phóng xạ tạo gốc tự do hữu cơ R* và khi có<br /> oxy tạo ra peroxyt RO**.<br /> Nghiên cứu trên ADN khi tác dụng trực tiếp (không có<br /> nước) cùng thấy hiệu ứng oxy rỏ rệt. Khi có và không có oxy<br /> thì thấy số phân tử ADN bị khử là tương đương và người ta<br /> thấy rằng oxv chủ yếu ảnh hưởng tới tính chất của sản phẩm<br /> c u ố i cùng và sản phẩm cuối cùng lại rất có ý nghĩa đối vói<br /> quá trình trao đổi chất.<br /> <br /> 4.2.3 H iệu ứng bảo vệ phóng xạ<br /> Hiện nay trên thế giới, ngành công nghiệp hạt nhân vẫn<br /> đang tiếp tục phát triển mạnh. Ngoài việc ứng dụng năng lượng<br /> hạt nhân cho mục đích hoà bình, vũ khí hạt nhân vẫn đang là<br /> 111Ổ đe dọa vối các quốc gia.<br /> Ì<br /> Mặc dù các biện p h á p an toàn luôn được quan tâm đặc biệt,<br /> nhưng trong thực tế vẫn không tránh khỏi những sự cố’nghiêm<br /> trọng, làm cho một sô" lượng ngưòi không nhỏ bị chiếu xạ ngoài<br /> hoặc nhiễm xạ trong. Ngoài ra, đồng vị phóng xạ đang được ứng<br /> dụng ngày càng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau do dó<br /> một số lượng lón ngươi đang phải sống làm việc trong khu vực<br /> nhiễm xạ.<br /> Dưới tác dụng của bức xạ ion hoá, tuỳ theo mức độ, con<br /> người có thể bị bệnh phóng xạ cấp tính hoặc mãn tính. Cho đến<br /> nay vẫn chưa có thuốc đặc trị bệnh phóng xạ, chủ yếu chỉ là<br /> điều trị triệu chừng theo từng giai đoạn bệnh. Số thuốc có thể<br /> áp đụng trên lâm sàng rất hạn chế vì chúng có độc tính, không<br /> dùng được nhiều lần, không dùng được đối với bệnh phóng xạ<br /> mãn tính...<br /> 77<br /> <br />