EFFETTI DELLE RADIAZIONI
Effetti delle radiazioni nelle cellule

Le radiazioni ionizzanti (quelle tanto energetiche da poter riuscire a spezzare legami chimici) come quelle dovute ad un'esplosione atomica a, più semplicemente, ad una lastra di raggi X, se in grosse quantità, possono provocare seri danni alle cellule e, successivamente, anche all'intero organismo. Le azioni che le radiazioni possono avere sulla cellula possono essere di due tipi: dirette ed indirette.
L'azione diretta si ha quando la radiazione che attraversa la cellula vivente ionizza ed eccita gli atomi e le molecole della struttura cellulare dando luogo a frammenti dotati di cariche elettriche chimicamente instabili. L'azione indiretta si ha quando i radicali e gli ioni interagiscono con la cellula stessa dando luogo ad alterazioni. Il danno può essere sia di natura diretta che indiretta. Le conseguenze più sfavorevoli si verificano in genere nel nucleo, sebbene anche il danno al citoplasma può condurre a notevoli alterazioni della cellula. Le cellule, all'infuori di alcune eccezioni, sono molto piccole hanno un diametro dell'ordine di 10-100 micron; esse differiscono l'una dall'altra sia per forma che composizione e, quindi, anche per funzione, pertanto si presuppone che il loro comportamento rispetto alle radiazioni sia diverso da un tipo all'altro: si parla, perciò, di radiosensibilità specifica. La radiosensibilità è direttamente proporzionale alla capacità di riprodursi e varia in proporzione inversa con il grado di differenziazione. Le cellule che si riproducono più rapidamente sono anche le più sensibili, inoltre quelle in via di formazione possono essere danneggiate più facilmente di quelle già formate. Gli effetti biologici da radiazioni ionizzanti possono raggrupparsi in tre classi di differenti caratteristiche cliniche e di diverso significato sanitario generale :

Effetti immediati delle radiazioni

Gli effetti immediati o precoci sono tipici di condizioni di irradiazione forte e di breve durata, che si ritrovano, per esempio, in incidenti o infortuni. Essi si manifestano, in due o tre settimane dall'irradiazione, solo se è superato un valore-soglia di dose e mostrano un aggravio di sintomi con:

- Il crescere della dose stessa;
- Il tipo di radiazione impiegata (fattore di qualità);
- Il rateo (intensità) dell'irradiazione (dose/tempo);
- L'estensione spaziale dell'irradiazione (irradiazione d'organo o di apparato, di parte o dell'intero organismo).

Vediamo gli effetti immediati clinicamente rilevabili per singoli organi ed apparati corporei:


Effetti immediati delle radiazioni sul viso.

a) Cute. Se la cute è colpita dalle radiazioni e riceve una dose elevata si arrossa (eritema). Nelle comuni condizioni della pratica radiologica medica si ha un eritema di intensità media a seguito di esposizione a 350 - 400 roentgen di raggi X (qualità 60 - 110 KV, filtrati con 1 - 3 mm di Al) somministrati in una volta sola su un campo di 50 cm2. Attraverso la pratica e l'esperienza della terapia radiologica si possono distinguere vari tipi di dermatite acuta da radiazione ossia:

§ Eritema semplice;
§ Eritema bolloso;
§ Eritema ulceroso;
§ Dermatite cronica (radiodermite cronica).

b) Capelli, barba, peli. Con dosi relativamente basse si ha la caduta temporanea di queste formazione cutanee. I peli cutanei cadono dopo 15 - 20 giorni dall'irradiazione .
La caduta della barba è causata da una dose molto elevata di radiazioni
c) Tessuti emopoietici. I tessuti emopoietici sono costituiti dai tessuti linfatici (che producono linfociti) e dal midollo osseo rosso (che produce leucociti, eritrociti e piastrine). Linfociti, granulociti e monociti costituiscono i leucociti o globuli bianchi; gli eritrociti sono detti anche globuli rossi. Globuli rossi, globuli bianchi e piastrine sono gli "elementi figurati" del sangue, sospesi nel "plasma"; essi si rinnovano di continuo, perché di continuo una loro frazione viene distrutta e rimpiazzata da nuovi arrivi dei tessuti emopoietici. Il tempo di rinnovo è diverso per gli elementi figurati. Sia i tessuti linfatici che il midollo osseo rosso sono presenti in varie parti del corpo. Se il corpo intero viene irradiato con radiazioni penetranti compare la riduzione dei globuli bianchi (leucopenia) e dei globuli rossi (anemia) circolanti nel sangue. I tessuti linfatici sono tra i più sensibili alle radiazioni, anche dopo modeste dosi al corpo intero, (dell'ordine di qualche decimo di rad) il numero di linfociti si riduce temporaneamente.
Il midollo osseo rosso è anch'esso molto sensibile alle radiazioni ma un po’ meno dei tessuti linfatici; il numero dei granulociti diminuisce dopo irradiazioni del corpo intero (dell'ordine di diversi decimi di rad) ma in un tempo successivo a quello della riduzione dei linfociti, il numero delle piastrine e degli eritrociti pure diminuisce ma ancor più tardi e per dosi maggiori.
d) Sistema gastro-intestinale. Le mucose buccali e faringee sono molto sensibili alle alte dosi di radiazioni e presentano fenomeno di arrossamento, gonfiore, ulcerazione che possono essere considerati come le manifestazioni cutanee sopra descritte. Delle mucose gastro-intestinali le più sensibili sono quelle dell'intestino tenue. Per dosi elevate e concentrate nel tempo (dell'ordine di molti Gy, dove Gy sta per Gray; un Gy è uguale alla quantità di radiazione che libera energia di un joule per chilogrammo di materia) su campi addominali, gli epiteli intestinali perdono le loro proprietà regolatrici dell'assorbimento e dell'equilibrio idrico-salino dell'organismo, e l'individuo esposto è colpito da shock. Inoltre, come conseguenza della possibile caduta degli epiteli intestinali viene meno la barriera contro i batteri, questi penetrano nel sangue circolante e provocano setticemia.


Effetti immediati delle radiazioni. La foto si riferisce ad alcune vittime delle radiazioni dovute alla bomba atomica di Nagasaki, sganciata il 9 agosto 1945.

e) Testicoli e ovaie. I tessuti germinali sono altamente sensibili. Già con poche radiazioni ricevute in una sola volta si può osservare una riduzione del numero di spermatozoi nelle settimane seguenti alla irradiazione. Una dose più elevata può produrre sterilità temporanea nell'uomo e nella donna per uno o due anni, fino ad arrivare alla sterilità definitiva.
f) Occhio. La congiuntiva si infiamma e dosi elevate possono provocare opacità della lente cristallina (cataratta) che scompare solo dopo alcuni anni dalla irradiazione.
g) Sistema respiratorio. I tessuti bronchiali e polmonari rispondono con fenomeni di tipo infiammatorio-essudativo ed il polmone, a distanza di tempo, può presentare fenomeni di fibrosi (secrezione di un muco particolarmente spesso).
Effetti immediati delle radiazioni. La foto si riferisce ad alcune vittime delle radiazioni dovute alla bomba atomica di Nagasaki, sganciata il 9 agosto 1945. h) Tiroide. La secrezione ormonale della ghiandola tiroidea ha una certa riduzione per esposizione a dosi molto importanti di radiazione, fino ad arrivare a cessare.
i) Tessuto osseo. Il tessuto osseo è poco sensibile alle radiazioni, solo forti esposizioni possono compromettere il suo trofismo e dopo qualche mese o più può seguire la necrosi (fenomeno conosciuto in taluni casi di radiologia).
l) Encefalo. I tessuti encefalici sono molto sensibili, infatti con dosi molto elevate, somministrati in una sola volta, si può avere in poche ore o al più in qualche giorno la morte dell'individuo esposto.
m) I reni. Per dosi che superano la decina di Gy possono comparire lesioni di tipo degenerativo o sclerotico. La nefrosclerosi è causa di accorciamento della vita dell'individuo irradiato.
In caso di irradiazione dell'intero organismo (raggi x e g) un individuo che viene irradiato in breve tempo:

§ con 0.25 Gy, non presenta sintomi;
§ con 0.50 Gy, può comparire nausea, lieve malessere e riduzione dei globuli rossi nella seconda e terza settimana;
§ con 1 Gy la nausea è forte, accompagnata da vomito e astenia. Nella II-IV settimana appare prima leucopenia e poi anemia riducendo le capacità di difesa dell'organismo;
§ con 2 Gy si ha una vera e propria malattia, con esito talvolta mortale: si tratta della sindrome acuta da radiazioni che è tanto più grave quanto più elevata è la dose ricevuta. Dopo uno stato iniziale di lieve shock, con nausea, vomito e inappetenza, segue uno stadio di latenza e poi compare lo stato acuto con astenia grave, febbre, tachicardia, ipotensione arteriosa, diarrea, tendenza al collasso cardiocircolatorio, leucopenia grave, anemia marcata, riduzione delle piastrine e diatesi emorragica. Il sintomo predominate è comunque l'anemia.
§ con 4 Gy la sindrome acuta si presenta più grave e il 50% degli irradiati non adeguatamente curati va a morte in un lasso di tempo tra i 30 e i 60 giorni.
§ con 6 Gy la sindrome si presenta molto aggravata ed il 100% degli irradiati muore nell'arco di 30 giorni successivi alla irradiazione.
§ con dosi superiori a 6 Gy il decorso clinico cambia, lo stadio acuto è dominato dalla caduta dell'epitelio intestinale e comporta grave shock e setticemia, il decorso termina sempre con la morte dell'individuo irradiato. Precisamente:

o L'assorbimento di dosi da 10 a 15 Gy provoca gravi lesioni al midollo osseo, che portano a infezione ed emorragie; la morte, se sopravviene, può essere attesa da quattro a cinque settimane dopo l'esposizione e in genere colpisce circa la metà dei pazienti che sono stati colpiti al midollo osseo.
o L'esposizione di tutto il corpo a dosi da 10 a 40 Gy causa danni vascolari meno gravi, ma provoca la perdita di liquidi ed elettroliti nello spazio intracellulare e nel canale digerente; la morte avviene entro 10 giorni, come conseguenza dello squilibrio liquido ed elettrolitico, della distruzione del midollo osseo e di eventuali infezioni.
o Un'esposizione a dosi maggiori di 40 Gy danneggia gravemente il sistema vascolare dell'uomo, causando edema cerebrale, shock, disturbi neurologici e morte entro 48 ore.
Effetti tardivi
Questi effetti, che si manifestano dopo anni, talora decenni dall'irradiazione, sono a carattere probabilistico (stocastico), non richiedono il superamento di valore-soglia per comparire, hanno frequenza di comparsa piccola e non del tipo “tutto o niente” qualunque sia stata la dose. La denominazione “effetti stocastici” mette in evidenza il fatto che vanno studiati su gruppi di persone esposte, tanto più vasti quanto più piccola è la dose pro-capite e la connessa frequenza di comparsa. Gli effetti probabilistici sono rappresentati da malattie che esistono già spontaneamente tra la popolazione, essi si aggiungono ai casi spontanei e sono: leucemia e tumori maligni dei quali parleremo più avanti.
Questi effetti sono stati osservati sull'uomo dopo esposizione al corpo intero a qualche decimo di Gy o dopo esposizione di parte corporee a qualche Gy, ricevuti in una sola volta o più volte, ma per lo più entro un tempo relativamente breve (qualche settimana). Le leucemie sono un effetto probabilistico tardivo molto studiato e compaiono tra i 3 e i 15 anni dopo l'irradiazione. Altri forme tumorali maligne (carcinoma mammari, cutanei, polmonari e tiroidei, sarcomi ossei) compaiono tra i dieci e i trent'anni dall'irradiazioni e sono anch'essi effetti stocastici delle radiazioni.

Dal sito Energia nucleare