Biologia delle radiazioni (2/5): Malattie a seguito di dosi elevate

In caso di dosi elevate, il grado di gravità dell’effetto delle radiazioni aumenta al di sopra di una dose soglia. Mentre le possibilità di sopravvivenza sono intatte fino a un certo livello di esposizione alle radiazioni, dosi molto elevate, come quelle misurate in loco dopo l’incidente del reattore di Chernobyl, portano alla morte in un lasso di tempo molto breve.

A seconda del livello della dose, si presentano sintomi tipici dei tessuti. L’esposizione ad alte dosi colpisce i precursori delle cellule dei villi intestinali, che rivestono l’interno dell’intestino (v. immagine). Le conseguenze variano dalla diarrea e febbre fino a crampi e shock.

Per quanto riguarda il rapporto tra le radiazioni ionizzanti e la probabilità di una mutazione cellulare – e quindi di una malattia – bisogna distinguere tra effetti stocastici e deterministici dovuti al livello della dose di radiazioni:

Anche a dosi basse, si suppone una correlazione tra il livello della dose di radiazioni e la probabilità di malattia, tuttavia questa correlazione è meno evidente. Le previsioni sono quindi possibili solo per interi gruppi, in parte con grandi incertezze, ma non per il singolo individuo. A basse dosi di radiazioni, si parla quindi di effetti stocastici o casuali.

A dosi di radiazioni più elevate, invece, le correlazioni sono più chiare. Dosi ancora più elevate di radiazioni possono provocare la morte delle cellule e la perdita di funzionalità dell’organo interessato. Si applica quanto segue: maggiore è la dose, maggiore è la gravità della malattia. Si parla di effetti deterministici.

Dalle infezioni alla diarrea fino al decesso

Una possibile conseguenza delle alte dosi di radiazioni è la sindrome acuta da radiazioni. A seconda della sensibilità, i sistemi biologici reagiscono, in quanto importanti cellule precursori sono inattivate dalla radiazione e successivamente le cellule funzionanti non sono più disponibili. Gli effetti del cosiddetto sistema prodromico si verificano tra l’evento dell’irradiazione e l’insorgenza dei sintomi tessutali tipici. Essi includono nausea, vertigini o febbre e sono tanto più pronunciati quanto più alta era la dose. Una dose elevata determina anche intervalli di tempo più brevi tra l’irradiazione, i sintomi prodromici e gli effetti reali.

A seconda del livello della dose, si verificano sintomi specifici per i tessuti:

  • Tessuto ematopoietico: gli effetti si manifestano innanzitutto nel sistema ematopoietico. Le cellule del sistema circolatorio non vengono più sostituite, poiché non c’è rigenerazione a causa dell’assenza delle loro cellule precursori. Questo provoca anemia, infezioni od emorragie. Se l’assistenza medica è tempestiva, tuttavia, c’è ancora un’alta probabilità di sopravvivenza.
  • Tessuto gastrointestinale: se l’esposizione alla dose continua ad aumentare, l’apparato digerente reagisce conseguentemente alle radiazioni. Anche in questo caso vengono colpiti i precursori più sensibili delle cellule dei villi intestinali che rivestono l’interno dell’intestino. Le conseguenze variano da diarrea, febbre e crampi generali fino allo shock. Anche se le misure mediche vengono prese tempestivamente, la prognosi è sfavorevole.
  • Tessuto cerebrale: A dosi molto alte, anche il sistema nervoso centrale viene danneggiato. In questo caso solo le cure palliative possono intervenire per alleviare i sintomi e il dolore. Una cura non è possibile.

Le esposizioni alle radiazioni che hanno provocato la sindrome da radiazione acuta si sono verificate, per esempio, in un incidente di criticità a Tokaimura (Giappone) nel 1999. A Tokaimura, tre operatori hanno accumulato dosi di circa tre, otto e venti Gray a causa di una reazione a catena incontrollabile causata da negligenza. Il paziente con 20 Gray ha sviluppato una sindrome acuta da radiazioni molto grave ed è morto dopo 82 giorni di trattamento palliativo. Sette mesi dopo l’incidente, è deceduto anche il paziente con una dose di circa 8 Gray. L’incidente è stato classificato al livello INES 4.

La differenza tra la dose assorbita (Gray) e la dose efficace (Sievert)

Le dosi sono indicate in unità Gray (Gy) o Sievert (Sv). La dose assorbita è indicata in Gray e corrisponde all’energia assorbita per chilogrammo di tessuto corporeo. La dose efficace in Sievert è definita come la somma dei contributi dell’energia assorbita per chilogrammo di tessuto corporeo, moltiplicati per i fattori di ponderazione, per tenere conto degli effetti biologici di diversi tipi di radiazioni e della diversa sensibilità alle radiazioni dei singoli organi e tessuti.

Questo è il secondo di cinque articoli dedicati al tema della biologia delle radiazioni. Nel terzo articolo vengono spiegate le basse dosi e il loro potenziale di danno.