5.2. Agents mutagènics físics (2016)

Apunte Catalán
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Genética - 2º curso
Asignatura mutagenesi
Año del apunte 2016
Páginas 5
Fecha de subida 18/04/2016
Descargas 14

Vista previa del texto

5.2. AGENTS MUTAGÈNICS FÍSICS Conceptes d’agents mutagènics físics Roentgen: És la quantitat de radiació que produeix una unitat electrostàtica (o de càrrega) a 1cm3 d’aire, a 0ºC i 760mm Hg.
Rad: Dosi absorbida equivalent a 100 ergis per gram.
1 rad, per a raigs X, és la quantitat d’energia equivalent a l’absorció de 1’08R per 1 gram d’aigua.
Tenint en compte que el mateix nivell d’un efecte biològic pot resultar de diferents dosis absorbides en rads per diferents tipus de radiació ionitzant, es va definir la unitat del rem o radiació equivalent.
Primer, el rem es va referir a “roentgen equivalent Medical” i després “rad equivalent man”.
Aquesta quantitat s’obté multiplicant la dosi absorbida en rads per un factor de qualitat, per a un tipus específic de radiació.
Una mateixa quantitat física de radiació ionitzant quan arriba a l’organisme té unes conseqüències biològiques que òbviament depenen de la dosi que ha estat absorbida. Si la pantalla és la màquina de radiar, i nosaltres som la matèria biològica, en funció de la distància, de si la pell és més o menys gruixuda, la dosi absorbida no serà la mateixa.
Es van establir uns diferents factors de qualitat en funció de les diferents fonts o de les diferents tipologies de radiació. A l’hora de determinar els efectes és important aquest factor de qualitat.
D’acord amb el NCRP (National Council on Radiation Protection and Measurements, Bethesda, USA), els valors del factor de qualitat són:  1, per a raigs X, , partícules β, i electrons.
 5, per a neutrons tèrmics.
 20, per a neutrons, protons, partícules α i partícules de càrrega múltiple (d’energia desconeguda).
Actualment, les unitats per a la dosimetria de la radiació són les del sistema estandarditzat internacional (SI).
Per a la dosi absorbida, en lloc del rad s’usa el Gray (Gy): 1 Gy = 100 rads.
Per a la dosi equivalent, s’usa el Sievert (Sv): 1 Sv = 100 rems.
Per a les unitats de desintegració: 1 Curie (Ci) = 3,7 x1010 desintegracions per segon (dps) Al Sistema Internacional: 1 Bequerel (Bq) = 1 dps.
1 Espectre de les ones electromagnètiques De manera normal, d’aquest espectre d’ones, a quines puc estar sotmès? A partir de raigs X fins a ones de ràdio.
Que sapiguem, les ones de radio no comporten cap problema, mentre que raigs X, radiació còsmica i la llum UVA sí poden comportar-ne.
Les úniques persones que poden estar exposades a raigs còsmics de manera normal i continuada són els pilots i les hostesses dels vols transatlàntics a més dels astronautes (però els astronautes molt poc temps). Fins ara no s’han detectat conseqüències a nivell carcinogènic.
El concepte de transferència lineal d’energia (LET) és la dosi dissipada per unitat de trajectòria lineal. A mesura que es perd energia, disminueix el poder de penetració.
LED és la dosi més baixa que ha estat efectiva.
Pel que fa a l’acció química de la radiació ionitzant, pot ser directa o indirecta:  Directa: Les ionitzacions es produeixen a les mateixes molècules del material que s’estudia.
 Indirecta: Són els radicals lliures radio-reduïts els que determinen posteriors transformacions.
Als sistemes biològics on l’estat de dissolució aquosa és el normal, l’acció indirecta té especial rellevància.
La radiació ionitzant a dosi important és letal. Quan mirem els efectes letals, la causa també és el dany genotòxic.
Pel que fa a la mort cel·lular i als efectes genètics, la diana principal de la radiació ionitzant és el DNA, que pot ser danyat directament i/o indirecta. Sobre les bases pot causar la desnaturalització local, i si actua sobre el sucre o el fosfat pot generar trencaments de cadena senzilla.
2 En estudis clàssics era típic establir dos tipus de correlacions: dosi-efecte pel que fa a mutacions puntuals o gèniques, dosi-efecte pel que fa a les alteracions de tipus cromosòmic.
En tractaments de radiació ionitzant, acostumem a trobar una bona relació de tipus lineal pel que fa la correlació dosi-efecte de mutacions puntuals o gèniques i delecions terminals.
Si la relació és lineal considerem que el pendent de la recta és un bon indicador de la potència mutagènica.
Si això és així, una manera fàcil d’interpretar-ho és dir: perquè hi hagi una mutació puntual, amb un sol impacte és suficient. Com més impactes més mutacions puntuals hi haurà.
Si ara penso en una inversió o en una translocació, ja no és un impacte, sinó més d’un. I, a més, cal que es produeixin de forma força simultània. Per a explicar els canvis que impliquen accions en més d’un punt, a part de la quantitat, no han d’estar molt espaiats en el temps.
Així, a les alteracions de tipus cromosòmic, la relació dosi-resposta no és lineal sinó exponencial.
Fonts de radiació  Naturals o Radiació interna o Radiació terrestre o Radiació còsmica  Artificials o Medicina nuclear o Productes de consum o Exposicions laborals Si es fa una estima de la radiació deguda a l’activitat de l’home, mai supera a les fonts de radiació natural. Sempre estem sotmesos a una radiació de fons que no podem evitar.
Hi ha llocs al planeta que tenen molt radó, i això es té en compte a l’hora d’edificar noves construccions.
Una exposició puntual pot tenir efecte, però el problema és quan l’exposició és crònica o subcrònica, és a dir, les exposicions a radiació ionitzant poden tenir efectes acumulatius.
Aquestes exposicions a llarg termini poden induir mutacions somàtiques que poden desembocar en tumors.
Els diferents teixits no tenen la mateixa taxa de proliferació cel·lular. Cèl·lules com les hematopoètiques, les epitelials i les cèl·lules de revestiment tenen taxes de proliferació elevades, incrementant-se el risc d’esdevenir carcinogèniques.
L’efecte de la radiació ionitzant en termes de reproducció, en humans, no és tant important. Si la taxa de radiació és important, com que és clastogènica produirà trencaments de doble cadena que farà que els gàmetes ja no siguin gàmetes reproductors. Sí que la radiació ha arribat i ha fet mal a la cèl·lula germinal, però el dany no és traspassat perquè la cèl·lula ja no és viable per a la formació d’un embrió o bé, la cèl·lula precursora ha degenerat abans de donar lloc al gàmeta.
La radiació usada per a radiodiagnòstic avui en dia és fa en més seguretat a nivells de protecció i de dosimetria que abans.
3 La radiació electromagnètica no és ionitzant. Si no és ionitzant, no és capaç de trencar els enllaços químics de les molècules, en aquest cas del DNA. Per tant, a l’hora d’explicar els seus efectes biològics no podem seguir la pauta dels raigs ionitzants.
Tant les radiofreqüències com les microones generen corrents elèctrics que poden escalfar i produir calor.
En humans, parlar de xocs tèrmics no té massa sentit, però podria haver-hi un increment de temperatura degut a aquests corrents generats per aquestes radiacions. Aleshores, aquests canvis de temperatura a lo millor comportarien alguna l’alteració a nivell de mitosi o de meiosi.
La radiació UV en principi hem de considerar que no és ionitzant, perquè majoritàriament no ho és. Però la radiació ultraviolada de l’espectre llunyà sí pot ionitzar, de manera que pot produir trencaments (dany directe sobre la molècula de DNA).
La no ionitzant és la llum UV del proper, la llum visible i els infrarojos. Aquesta radiació causa excitació electrònica.
En termes de possibles efectes biològics, l’espectre electromagnètic es pot dividir en:  La part ionitzant (RX, UV llunyà)  dany químic directe  La part no ionitzant o Radiació òptica (UV proper, llum visible, infraroigs)  excitació electrònica o λ més petita que el cos (microones, AF)  escalfament o λ més gran (BF, camps fr. Industrials i estàtics).
Les emissions electromagnètiques estàtiques no produeixen radiació.
Com que els camps elèctrics estàtics no penetren en el cos, es consideren que qualsevol efecte biològic per exposició a camps estàtics és degut a la component magnètica o als camps elèctrics i corrents induïts.
Hi ha algunes evidències on troben un increment en alguns tipus de càncer i leucèmies sobre infantils en llocs on hi ha camps magnètics importants. El problema primer és el criteri per a dictaminar si l’increment és o no significatiu. Alguns estudis diuen que fins que no x4o x5 el valor espontani d’aquell càncer o d’aquella leucèmia, no es pot considerar que sigui significatiu.
Per a poder dir que aquest increment és una conseqüència directa d’aquella exposició, cal acotar una sèrie de variables.
Unitats per a mesurar camps magnètics estàtics: Tesla (T).
Als EUA, a vegades continuen aplicant el Gauss (G).
1T = 10.000G Quan es tracta d’exposició de material no ferromagnètic (cèl·lules), la densitat de flux magnètic i la intensitat del camp magnètic es poden considerar equivalents: 1 Oersted (Oe) = 1 Gauss = 0,1 miliT Els camps magnètics podem suposar que no són “perillosos”. Sabem que de manera habitual podem tenir valors com 0,03 miliT fins a 0,07 miliT.
Una manera d’ajudar al diagnòstic és mitjançant un ressonància magnètica nuclear. Les tesles que hi ha a aquesta situació són de 150 a 2.000, incrementant molt el grau d’exposició habitual.
Una manera de crear camps magnètics és quan en una sèrie d’aparells hi ha imants. És cert que aquests aparells poden generar valors de 10 T. Aquests valors es mesuren quan s’està a pocs cm de l’aparell en qüestió.
4 Els estudis fets sobre incidència de càncer en treballadors exposats a camps magnètics han trobat un augment de l’exposició a fins 300 miliT.
S’han dut a terme diversos estudis sobre la genotixicitat dels camps EM, tant en cultius cel·lulars com en organismes. En conjunt, s’han trobat poques evidències sobre la seva genotoxicitat. A nivell experimental les dades són insuficients o no són concloents i, a humans, no s’ha trobat un increment significatiu relacionat amb l’exposició a camps EM. Per tant, no es pot classificar aquella exposició perquè no hi ha prou informació.
Poden afectar a qüestions neuronals de transmissió... però això s’allunya del nostre camp.
Microones Es tracta d’una radiació electromagnètica no ionitzant, per tant, és molt difícil imaginar un mecanisme que pugui causar dany genètic i mutagènesi.
Gairebé tots els estudis que s’han fet avaluant la mutagenicitat de les microones han sortit negatius.
Però, curiosament, hi ha uns estudis fets a ratolins on es posa en evidència un increment significatiu de mutacions dominants letals a la descendència després d’exposar a ratolins mascles a microones. Per tal de tractar els ratolins, l’aparell de radiació es col·locava als testicles i, durant la radiació, la temperatura dels testicles augmentava bastant. Aquest increment de la temperatura podria tenir efectes sobre l’espermatogènesi i es pensa que la causa de l’increment de la mutagenicitat es deuria a aquesta mena de xoc tèrmic, a aquest escalfament.
Així doncs, en els casos en què s’ha observat un increment significatiu de la mutagenicitat s’atribueix més a la calor que a les microones en sí.
UV La radiació ultraviolada no és ionitzant, excepte les freqüències més altes de 1 a 100nm, que sí poden ser ionitzants, de manera que és un franja que es comportaria igual que les radiacions ionitzants.
La radiació UV genera dímers de pirimidines.
La radiació UV és un agent físic que pot causar la hidratació de les pirimidines. Per tant, a més de dimeritzar, pot hidratar. Una base hidratada canvia el seu aparellament, de manera que la hidratació de les pirimidines ens porta a transicions G-CA-T.
A nivell experimental, els més efectius en quant a mutagènesi i carcinogènesi en humans són els UVC.
La radiació UV és un factor de risc en el desenvolupament de melanomes.
Radiació còsmica Les radiacions còsmiques podrien ser efectives tant a nivell de mutació com de càncer, però a nivell de risc no les considerem perquè molt poques persones estan exposades i, a més, no s’estan prou temps.
La quantitat de radiació còsmica rebuda depèn de l’altitud sobre el nivell del mar i de la latitud.
És significativa a partir de 10km (l’Himàlaia fa 8.000m). A latituds entre 40º i 90º és on es rep més radiació còsmica.
5 ...