Razele sting efectele celulare acute ale expunerii la radiații ionizante
Un Franco
1 Departamentul de Științe Biomedice Avansate, Universitatea „Federico II” din Napoli, Italia
M Ciccarelli
2 Departamentul de Medicină și Chirurgie, Universitatea din Salerno, Italia
D Îmi pare rău
3 IBB-CNR, Napoli, Italia
L Napolitano
1 Departamentul de Științe Biomedice Avansate, Universitatea „Federico II” din Napoli, Italia
A Fiordelisi
1 Departamentul de Științe Biomedice Avansate, Universitatea „Federico II” din Napoli, Italia
B Trimarco
1 Departamentul de Științe Biomedice Avansate, Universitatea „Federico II” din Napoli, Italia
M Durante
4 Institutul Trento pentru fizică și aplicații fundamentale, Trento, Italia
G Iaccarino
2 Departamentul de Medicină și Chirurgie, Universitatea din Salerno, Italia
Abstract
I. INTRODUCERE
Mai multe studii au evidențiat efectele radiațiilor asupra celulelor endoteliale vasculare13-15, dar recent s-a observat că radiațiile pot afecta direct cardiomiocitele16 și alte structuri cardiace care duc la cardiomiopatie17, bolile cardiace ale valvelor și anomalii ale conducerii18. Cu toate acestea, cunoștințele despre efectele directe ale radiațiilor asupra miocardului sunt încă slabe, raportate la efectele asupra cardiomiocitului unic și la modificarea moleculară specifică produsă19. Mitocondriile sunt considerate centralele cardiomiocitelor și sunt în același timp sursa majoră a ROS20. Având în vedere relevanța mitocondriilor pentru funcțiile cardiace, este posibil să se speculeze că efectele dăunătoare ale unei iradieri cronice ar putea fi legate de disfuncția acestui organet21. În această revizuire vom discuta cele mai recente dovezi privind toxicitatea cardiacă indusă de radiațiile ionizante (raze X) asupra cardiomiocitelor, cu accent pe rolul jucat de mitocondrii.
II. EFECTE FIZICE ȘI BIOLOGICE ALE RAZELOR X
A. Proprietățile fizice ale razelor X.
O radiație este definită ca transportul de energie în spațiu, care este apoi transferat în materie. Radiația este cuantificată și măsurată în electronVolt (eV). Conform spectrului electromagnetic, o radiație poate fi împărțită în radiații neionizante (10 eV). Când radiația ajunge în corp, excită atomii moleculelor țesuturilor biologice. Legat de doza absorbită, consecințele biologice cauzate de radiațiile ionizante se pot schimba în funcție de natura radiației implicate22: particula α, particula β și raza X-Y, unde α și β constituie radiația corpusculară23, în timp ce X și Y sunt electromagnetice radiații. Mai exact, razele X sunt clasificate ca radiații ionizante electromagnetice, indirecte, deoarece produc electroni secundari cu energii cinetice ridicate. La rândul lor, acești electroni pot provoca daune materiei absorbante. Locul liber de electroni din învelișul atomic, cauzat de o ejecție, este umplut cu un electron dintr-un înveliș exterior care duce ulterior la emisia unui foton. O interacțiune tipică între un foton cu raze X și o moleculă de apă este 24:
Unde H20 + este un radical ionic foarte reactiv. Reacția dintre H20 + și molecula de apă produce radicalul hidroxil H0 -
Care este o specie de oxigen foarte reactivă și este responsabilă pentru efectele biologice ale razelor X. Acumularea ROS duce la moartea celulelor apoptotice25 și este asociată cu acumularea de daune care nu pot fi recuperate în mitocondrii și nucleu. De exemplu, caracteristicile tipice induse de radiații implică nucleul cu inducerea mutațiilor punctuale26. Cu toate acestea, atunci când procesul apoptotic nu elimină o celulă transformată, daunele citogenetice, cum ar fi translocațiile, trec la celulele fiice27. Astfel, referindu-se la întregul organism, radiația induce daune ADN poate duce la cancer sau la boli ereditare în funcție de celula specifică deteriorată.
În general, efectele biologice cu raze X sunt de obicei împărțite în două categorii. Prima categorie constă în expunerea la doze mari de radiații pe perioade scurte de timp, producând efecte acute sau pe termen scurt28. A doua categorie reprezintă expunerea la doze mici de radiații pe o perioadă extinsă de timp producând efecte cronice sau pe termen lung. Dozele mari tind să distrugă celulele, în timp ce dozele mici tind să deterioreze sau să schimbe funcțiile mai multor substructuri. Dozele mari pot ucide atât de multe celule încât țesuturile și organele sunt deteriorate sau chiar distruse29. La rândul său, acest lucru provoacă un răspuns rapid al întregului corp numit Sindromul de radiație acută (ARS).