Ảnh hưởng của bức xạ ion hóa đến da

Tìm hiểu một số ảnh hưởng của bức xạ ion hóa đến đà: khái niệm, nguồn sinh ra, cơ chế tác dụng, ảnh hưởng đến da và nêu ra một số biện pháp phòng tránh và chữa, đặc biệt cho những người làm trong môi trường có nhiều bức xạ...

ĐẠI HỌC HUẾ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HUẾ

KHOA SINH HỌC

ẢNH HƯỞNG CỦA BỨC XẠ

ION HÓA ĐẾN DA

Trần Văn Giang 1.Nguyễn Thị Vân Anh (nhóm trưởng)

2.Phan Đình Minh Ân 3.Hồ Thị Dò

Huế,2017

PHẦN 1:LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Xã hội ngày càng phát triển,khoa học công nghệ ngày càng tiên tiến và hiện đại.Cùng với đó là sự ra đời của hàng loạt nhà máy,xí nghiệp ,các trung tâm công nghệ sản xuất điện thoại ,máy tính ,tivi,…và nhiều sản phẩm công nghệ khác.Đồng nghĩa có một lượng lớn bức xạ đang hàng ngày, hàng giờ tác động ảnh hưởng xấu đến môi trường, xã hội, sức khỏe và đe dọa đến tính mạng của con người Chúng ta phải biết rằng không phải chỉ bức xạ hạt nhân mới làm ảnh hưởng tới con người Bức xạ ở quanh chúng ta, nó có trong những tia từ mặt trời hoặc radon từ Trái Đất, nó ở xung quanh chúng ta khi ta chụp X-quang Bức xạ điện từ ở trong cộng đồng chúng ta, nó đến từ tháp di động và những đường dây điện Nó có ở nhà chúng ta, trong lò vi sóng và xung quanh các thiết bị điện Ngày nay, chủ đề bức xạ là một đề tài mang tính thời sự và rõ ràng là nhiều người thực sự lo lắng, đặc biệt là về ảnh hưởng lâu dài của nó đối với sức khoẻ của chính họ và con cháu họ Khả năng sự cố trong các cơ sở hạt nhân, vấn đề quản lý, vận chuyển và lưu giữ chất thải hạt nhân, ảnh hưởng của rác thải từ các nhà máy điện hạt nhân ra môi trường và các vụ thử vũ khí hạt nhân là chủ đề lặp

đi lặp lại trong sách vở, tạp chí, trên các chương trình ti vi ,internet và trong câu chuyện hàng ngày Theo Trung tâm Kiểm soát và Ngăn ngừa bệnh dịch Mỹ (CDC), chúng ta hàng ngày vẫn phơi nhiễm với các tia bức xạ khoảng 80% từ nguồn tự nhiên (ánh nắng mặt trời, các chất phóng xạ trong lòng đất ) và 20%

từ các nguồn nhân tạo (các thiết bị điện tử: lò vi ba, ti vi ,các thiết bị chẩn đoán

và điều tri ̣trong y khoa ) Bức xạ ion hóa tác dụng lên cơ thể sống sẽ gây ra những tổn thương và các hiệu ứng làm rối loạn chức năng sinh lý của chúng Từ năm 1896, người ta đã thấy tình trạng viêm da ở bệnh nhân được chụp X-quang

và những người làm việc có tiếp xúc với tia X Nhà bác học Marie Curie cũng bị tổn thương do những mảnh Radi có độ phóng xạ cao Mặc dù nguy hiểm như vậy nhưng con người vẫn rất ít chú ý đến chúng ,cho đến khi hậu quả xảy ra.Đặc biêt là những căn bệnh về da ngày càng phổ biến hơn trên thế giới

Trên đây là tất cả những lí do mà nhóm chúng tôi quyết định chọn đề tài

“ẢNH HƯỞNG CỦA BỨC XẠ ION HÓA ĐẾN DA” để tìm hiểu,mong rằng tất

cả mọi người hiểu rõ cơ chế tác động , ảnh hưởng của bức xạ đến da ,từ đó biết một số cách phòng tránh để giảm mức ảnh hưởng xuống thấp nhất

PHẦN 2:NỘI DUNG

CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT VỀ BỨC XẠ ION HÓA

1.1.KHÁI NIỆM

Bức xạ ion hóa là gì?

- Là bức xạ có đủ năng lượng cắt đứt các liên kết hóa học, đánh bật các điện tử

ra khỏi các nguyên tử, tạo ra các ion có hoạt tính cao Bức xạ ion hóa đi qua môi trường vật chất, làm cho môi trường đó ion hóa trực tiếp hay ion hóa gián tiếp

và làm thay đổi cấu trúc hóa học của các đối tượng vật chất trong môi trường

đó, có thể gây đột biến trong DNA phân tử, gây tổn thương trên tế bào, vi khuẩn, virus…

- Một số dạng bức xạ ion hóa phổ biến như: hạt beta, tia X, tia gamma Hạt alpha là hạt nhân He bị phân rã ở trạng thái kích thích để cho phân rã gamma nhằm giải phóng năng lượng; hạt beta là tên chung cho các điện tử (e-, β-) và positron (e+, β+) trong quá trình phân rã beta

1.2 Các nguồn phát bức xạ

1.2.1.Bức xạ tự nhiên

1.2.1.1.Bức xạ vũ trụ

-Là các bức xạ proton ,alpha,…năng lượng cao rơi vào khí quyển trái đất từ không gian bên ngoài.Liều chiếu xạ do bức xạ vũ trụ phụ thuộc vào độ cao và vĩ độ

1.2.1.2 Bức xạ từ nền đất đá

- phần lớn do các yếu tố của nhóm bức xạ uranium và thorium, các yếu tố như Potassium 40 và Rubidium 87 và sau cùng là do các yếu tố được sản sinh từ ảnh hưởng của các tia bức xạ vũ trụ như Tritium và Carbon 14 Mức độ phát xạ của vật thể dưới đất thay đổi và tùy thuộc vào loại đất đá và nguồn gốc của nó Mức

độ phát xạ trung bình trên các mô là 44 milliard/năm và thay đổi tùy từng vùng

Ví dụ:

– 9 đến 200 mrads/năm ở Ý

– 25 đến 100 mrads/năm ở Mỹ

Tại một số vùng như Kerala ở Ấn Độ, Guarapari ở Brazil mức độ phát xạ có thể tăng nhiều rads/năm

1.2.1.3 Bức xạ không khí

- Chủ yếu tạo ra do sự phân rã một số nguyên tố pháng xa tự nhiên có trong đất, đá.Khí phóng xạ (chủ yếu là Radon)được sinh ra do phân rã của Radium-226.Radon xâm nhập vào cơ thể gây chiếu xạ ở phổi và đường hô hấp

1.2.1.4.Bức xạ từ thức ăn và nước uống

- Do các chất phóng xạ tự nhiên thâm nhập và cây cỏ và động vật.Gồm các chất như Potassium,Radium,thorium,…Nước có chứa K40 và các chất phóng xạ khác gây chiêu xạ lên cơ thể trung bình là 0,25 mSv/năm

BẢNG 1: GIÁ TRỊ HẰNG NĂM DO BỨC XẠ TỰ NHIÊN GÂY RA

Nguồn Bức xạ

Gamma

14C Radon,thron,sản

phẩm phân rã

K40(trong

cơ thể)

Tia vũ trụ

U,Th trong

cơ thể Liều

1.2.2.Bức xạ nhân tạo

Gồm có tia X tạo ra từ các thiết bị phát tia va tia phóng xạ tạo ra từ chất phóng

xạ nhân tạo được điều chế từ lò hạt nhân.Sử dụng trong y học,sinh học ,quân sự,nghiên cứu,công nghiệpvà nông nghiệp

BẢNG 2: GIÁ TRỊ HẰNG NĂM DO BỨC XẠ NHÂN TẠO GÂY RA

Nguồn Chẩn

đoán y học

Xạ trị Đồng vị

phóng xạ trong y tế

Chất thải phóng xạ

Rơi lắng phóng xạ

Chiếu xạ

Các nguồn khác Liều

(mVs/

ng)

1.3 CƠ CHẾ TÁC DỤNG CỦA BỨC XẠ ION HÓA LÊN CƠ THỂ

1.4.1.Cơ chế tác dụng trực tiếp

- Năng lượng bức xạ được truyền trực tiếp cho các phân tử sinh học mà chủ yếu

là các đại phân tử hữu cơ, gây nên các tổn thương về cấu trúc, chức năng và tạo tiền đề cho tổn thương tiếp theo Sự biến đổi trong cấu trúc của các đại phân tử sinh học ảnh hưởng tới tốc độ các phản ứng hoá sinh Các phản ứng hoá học xảy

ra giữa các phân tử bị tổn thương hoặc bị kích thích tạo ra các phân tử mới và lạ đối với tổ chức sinh học, đa số là chất độc có hại Các hiệu ứng về nồng độ, tác dụng của nhiệt độ, cơ chế tác dụng của một số chất bảo vệ đã chứng minh cho quan điểm tác dụng trực tiếp

- Bức xạ tác dụng lên protein làm tổn thương cấu trúc và chức năng điều khiển

của tế bào, tác dụng lên lipid làm tổn thương màng tế bào, giảm dẫn truyền xung động thần kinh, giảm tính thấm, ảnh hưởng màng mitochondrie làm giảm tổng hợp ATP, còn ảnh hưởng màng lysosom làm giải phóng các enzym phân huỷ protein nội bào

1.4.2 Cơ chế tác dụng gián tiếp

-Bức xạ ion hoá có thể tác dụng trực tiếp lên ADN trong tế bào, nhưng thường tác dụng gián tiếp bằng con đường hình thành gốc tự do(GTD), đặc biệt là phân

ly phân tử nước Khi tác dụng lên phân tử nước,gây biến đổi tạo nên các ion âm hoặc dương và các phân tử ở trạng thái kích thích.Các sản phẩm này phản ứng với các phân tử hữu cơ và làm biến đổi chúng

-GTD là nguyên nhân của các quá trình bệnh lý, ung thư, lão hoá và chết theo chương trình

Hình 1: Các gốc tự do được hình thành từ phân tử nước -Có 4 giai đoạn:

1.4.2.1 Giai đoạn vật lý

-Giai đoạn này kéo dài 10-16 giây,các tế bào hấp thụ năng lượng bức xạ dẫn sư ion hóa Quá trình này đươc thể hiện qua :

Bức xạ H2O H2O+ + e

-1.4.2.2 Giai đoạn hóa lý

-kéo dài 10^-6 giây

-Bức xạ tương tác gián tiếp với AND thông qua việc ion hóa hay kích thích phân

tử nước.Khi đó,các phân tử nước sẽ bị phân ly (sự thủy phân do bức xạ) và

dẫn đến việc hình thành các gốc tự do OH-,H+ (những phân tử trung hòa nhưng

có hoạt tính hóa học rất mạnh) và Hydrogen perocide H2O2, hay các gốc tự do hữu cơ.Các gốc tự do và Hydroxyl công phá các phân tử AND, bằng các lấy đi nguyên tử Hydro trong các liên kết của AND

-Đối với bức xạ có LET bé (electron,tia X),sự có mặt của Oxy trong tế bào làm tăng tác dụng sinh học của bức xạ có thể đến 3 lần so với khi không có O2.

-Cơ chế tạo gốc tự do:

H2O H2O+ + e

e- + H2O H2O

H2O+ H+ + OH

H2O- H+ + OH

H+ + H- H2

Hoặc OH- + OH+ H2O2

Hoặc H+ + OH+ H2O

Hoặc H- + H2O H2 + OH

-1.4.2.3 Giai đọan hóa học

-Kéo dài vài giây,trong giai đoạn nay các sản phẩm phản ứng tương tác với các phân tử hữu cơ quan trọng của tế bào.Các gốc tự do và các tác nhân oxy hóa có thể tự dính vào nhau hoặc làm đứt gãy các liên hết hóa học (đứt 1 nhánh hoặc 2 nhánh)

1.4.2.4 Giai đoạn sinh học

-Kéo dài từ vài chục đến hàng trăm phút

-Khi chiếu xạ vào phân tử nước bao quanh AND tạo ra các GTD, trong đó OH thường gây ra sai lệch cấu trúc phân tử sinh học và phá hủy màng tế bào GTD tấn công vào những phân tử sinh học quan trọng nhất, vào vật chất di truyền, vào màng tế bào và các tế bào miễn dịch GTD nội sinh (OH) liên tục gây đột biến gen, sự phân chia tế bào không được kiểm soát, phát sinh ung thư Tác động:

+ Ngăn cản phân chia tế bào

+ Sai sót nhiễm sắc thể (bức xạ có thể phá hủy NST,một số trường hợp làm mất hoặc sắp xếp lại vật chất di truyền)

+ Đột biến gen

+ Làm chết tế bào(khi tiến hành chiếu xạ)

- Tác động của GTD lên hệ miễn dịch:khi GTD bắt đầu hủy hoại màng tế bào, các chất của quá trình viêm như prostaglandin được giải phóng,những chất này

áp chế hệ miễn dịch,giảm đề kháng với nhiễm trùng,…Trong khi bảo vệ cơ thể,bạch cầu cũng bi chết tạo ra các GTD ,làm suy giảm,sai lệch hệ miễn dịch

- Gốc tự do hình thành do tác động của môi trường sống bởi sự ô nhiễm của: kim loại nặng, thuốc trừ sâu, hóa chất, thuốc diệt cỏ, độc tố gây ung thư, các tia năng lượng cao (phóng xạ)…

CHƯƠNG 2: ẢNH HƯỞNG CỦA BỨC XẠ ION HÓA ĐẾN DA

2.1 ẢNH HƯỞNG CỦA BỨC XẠ ĐẾN DA

như với liều lượng nhỏ thì chúng gần như vô hại, nhưng nếu với liều lượng lớn, chúng có thể gây nguy hiểm

Ví dụ: phơi nắng quá lâu có thể gây nên hiện tượng cảm nắng, cháy da do tác dụng của các tia tử ngoại, nếu lâu ngày có thể gây nên ung thư da.Các bức xạ ion hóa góp phần vào việc ion hóa các phần tử trong cơ thể sống, tùy theo liều lượng nhận được và loại bức xạ, hiệu ứng của chúng có thể gây hại ít nhiều cho

cơ thể

BẢNG PHỔ ĐIỆN TỪ

Tia UV và ánh sáng nhìn thấy đóng vai trò quan trọng trong đáp ứng quang sinh học

2.1.1 Tia cực tím

Bức xạ cực tím (UV) chỉ gồm một lượng nhỏ trong phổ điện từ Bức xạ UV chiếm khoảng 5% bức xạ mặt trời chiếu tới trái đất Trong đó, 95 – 98% là UVA

và 2 – 5% là UVB.Tia cực tím được chia thành:

+ UVC: 290 nm – 200 nm

+ UVB: 320 nm – 290 nm

+ UVA: 400 nm – 320 nm

-Tia UV trong ánh sáng mặt trời có thể phá hủy các tế bào da Sự phá hủy này có thể dẫn đến bệnh dày sừng ánh nắng và tiến triển thành ung thư tế bào gai Khoảng hơn 90% các dấu hiệu ung thư da xuất hiện ở vùng da tiếp xúc với ánh nắng như đầu, mặt, môi, tai, cổ, ngực, cánh tay, bàn tay và cẳng chân ở phụ nữ

2.1.1.1 UVC

●UVC (200nm – 290nm): UVC không được phát hiện trong ánh nắng mặt trời chiếu xuống trái đất là vì chúng đã được tầng ozon và hạt nước trong khí quyển

lọc Ngoài ra, UVC còn được gọi với cái tên “bức xạ tiệt trùng”, được dùng diệt các vi sinh vật, hoặc có tên là “tia cực tím bước sóng ngắn”, do là tia có

bước sóng ngắn nhất trong bức xạ cực tím

● Tác động:

+ Phản ứng đỏ da, liều đỏ da tối thiểu (MED) khoảng 15 – 20 mJ/cm2

+ Tăng tổng hợp melanin (ít tác động bằng UVA và UVB)

+ Phản ứng đỏ da xuất hiện tối đa 6 – 8 giờ sau chiếu tia

+ Hấp thụ bởi lớp tế bào sừng và hạt của thượng bì, không đâm xuyên xuống trung bì

2.1.1.2 UVB

● UVB (290nm – 320nm): UVB là bức xạ cực tím có tác dụng sinh học lớn nhất Khi da chúng ta tiếp xúc với ánh nắng mặt trời thì UVB là bức xạ chủ yếu

gây phản ứng đỏ da Ngoài ra, UVB còn được gọi với các tên là “tia cực tím bước sóng trung bình” hay “bức xạ cực tím gây bỏng da”

● Tác động:

+ Phản ứng bỏng da

+ Tăng sắc tố da (tăng tổng hợp melanin và thâm da)

+ Liều đỏ da tối thiểu (MED) khoảng 20 – 60 mJ/cm2 Cường độ UVB giảm ở vĩ tuyến 0 – 90 độ bắc và nam

+ Đối với những người da sáng, MED khác biệt ở từng vùng, như 10 phút ở vùng xích đạo; 10 – 15 phút ở cùng ôn đới và 15 – 20 phút ở vĩ độ 25 – 30 cực bắc và nam

2.1.1.3 UVA

● UVA (320nm – 400m): là bức xạ cực tím có bước sóng dài nhất và có tác động sinh học ít hơn UVB, nhưng UVA cũng gây một phần phản ứng đỏ da do

ánh nắng mặt trời Ngoài ra, UVA còn được gọi là “bức xạ cực tím bước sóng dài”, hay “bức xạ cực tím gần”, hay “ ánh sáng đen”.

● Tác động:

+ Phản ứng tăng sắc tố tức thì (IPD: immediate pigmented reaction), xuất hiện

trong quá trình chiếu tia

+ Phản ứng tăng sắc tố chậm: xuất hiện 2 -3 ngày sau chiếu tia

+ Phản ứng bỏng da: ít hơn 1000 lần so với tác động của UVB

+ Liều đỏ da tiếu thiểu (MED: minimal erythema dose): khoảng 20 – 60 J/cm2.

+ Làm biến đổi DNA (hình thành thymidine dimers) và protein (phản ứng tạo cầu nối)

2.1.2 Ánh sáng nhìn thấy

- Về ngôn ngữ học: “ánh sáng” có nghĩa là bức xạ nhìn thấy, hoặc bức xạ mà bằng mắt thường chúng ta có thể nhìn thấy Dải ánh sáng nhìn thấy thường được tính từ 400 nm đến 760 nm; mặc dù võng mặc của chúng ta có thể cảm nhận được bước sóng ngắn tới 350 nm

- Dải ánh sáng nhìn thấy được chia là 6 vùng màu khác nhau là :

Màu Tím Xanh lục Xanh lá cây Vàng Da cam Đỏ

Dải

bước

sóng

400-440 440-500 500-550 550-590 590-650 650-760

- Tác động

+ Gây bệnh lý da tăng nhạy cảm ánh nắng

+ Viêm da khi có mặt của các chất hoá học cụ thể (ví dụ: porphyrin, hoặc một số chất màu)

2.1.3 Ánh sáng hồng ngoại

- Bước sóng > 760 nm

- Tác động

+ Ở liều cao, ánh sáng nhìn thầy có thể gây bỏng nắng và thoái hóa da

+ Phối hợp cùng với tia cực tím gây ung thư da

2.1.4 Biến đổi của da với tia cực tím

2.1.4.1 Đáp ứng sinh học với ánh sáng

Tất cả các quá trình sinh học đều liên quan đến biến đổi hóa học trước đó Do vậy, phản ứng quang hóa phải xảy ra trước phản ứng quang sinh học Ánh sáng khi chiếu vào da có thể được hấp thụ, tán xạ, khúc xạ Nhưng chỉ có ánh sáng nào được hấp thu thì mới gây biến đổi quang sinh học Quá trình đáp ứng quang sinh học của ánh sáng đối với da được trình bày qua sơ đồ sau:

Hình 2:Sơ đồ quá trình đáp ứng quang sinh học của ánh sáng đối với da

2.1.4.2 Biến đổi cấp tính

- Tổng hợp Vitamin D

- Phản ứng bỏng nắng (sunburn): da sẽ đỏ, phồng rộp, gây cảm giác khó chịu

- Xạm nắng, tăng sắc tố

+ Thâm sắc tố tức thì (Immediate pigment darkening)

+ Xạm da chậm (delay tanning)

- Dày lớp sừng, thượng bì, trung bì

- Giảm miễn dịch tại chỗ và toàn thân

- Tách móng do ánh nắng

2.1.4.3 Biến đổi mạn tính

- hắc tố (Melanome),

- Ung thư da

- Lão hóa da do ánh sáng

-Suy giảm thị lực

2.2 Biện pháp phòng tránh

- Sử dụng các loại thực phẩm có thể giúp giảm thiểu những ảnh hưởng của bức xạ:

+ Rong biển, đặc biệt là rong wakame và kombu (phổ tai) chứa sodium alginate

(NaC6H7O6) có thể loại bỏ bức xạ Strontium ra khỏi cơ thể Ngoài ra, kombu đặc biệt giàu I-ốt; nếu cơ thể có đủ lượng I-ốt tự nhiên, chúng ta sẽ không nhiễm bức xạ Iodine

( Rong biển có khả năng tập hợp những kim loại nặng rồi gắn liền với các kim

loại ấy trong hệ thống tiêu hóa, sau đó kéo chúng ra theo đường đại tiện.)

+Các loại thực phẩm lên men: Miso, dưa chua, dưa chuột, và dưa bắp cải lên men tự nhiên có tác dụng tương tự như rau lá xanh Nó cũng hỗ trợ tiêu hóa và cung cấp lợi khuẩn probiotics Dưa chua chất lượng tốt nhất là tự làm hoặc mua tại cửa hàng có uy tín, trong thành phần không có giấm