Badania hemolityczne

Szybko±¢ hemolizy wywoªanej promieniowaniem jonizuj¡cym badano w przypadku erytrocytów pochodz¡cych z krwi osób zdrowych oraz pacjentów z cukrzyc¡ insulinozale»n¡ i insulinoniezale»n¡.

7.2.1.1 Promieniowanie α

W przypadku promieniowania α pomiary przeprowadzano dla dwóch ró»nych st¦»e« radonu: dla ok. 1000 ± 200 Bq/m3 (Rysunek 7.10 punkty peªne) i dla ok. 2000 ± 200 Bq/m3 (Rysunek 7.10 punkty otwarte) oraz dla ró»nych czasów na±wietlania z przedziaªu od 3 do 45 minut, co odpowiada dawce promieniowania z zakresu ok. 0,2 - 4,8 µGy. Na Rysunku 7.10 przedstawiono zale»no±¢ hemolizy erytrocytów pochodz¡cych z krwi osób zdrowych i pacjentów z cukrzyc¡ insulinoniezale»n¡ i insulinozale»n¡ od czasu na±wietlania (dawki) promieniowaniem α.

W przypadku erytrocytów pochodz¡cych od osób zdrowych mo»na wyró»ni¢ trzy charakterystyczne przedziaªy czasowe na±wietlania, kiedy hemoliza zmienia si¦ monotonicznie w zale»no±ci od st¦»enia radonowego gazu (Rysunek 7.10 A). Pierwszy obszar czasowy od 5 do 15 min charakteryzuje maksimum hemolizy przy ok. 10 min na±wietlania. Nast¦pnie pomi¦dzy 15 - 20 min oraz 35 - 40 min obserwowana jest nieci¡gªo±¢ hemolizy. Przy niskim nat¦»eniu promieniowania α hemoliza ro±nie w przedziale 20 - 35 min, a maleje w przedziale od 40 do 45 min, natomiast przy wysokim nat¦»eniu promieniowania α hemoliza maleje w obu przedziaªach czasowych. W przypadku wy»szego st¦»enia gazu radonowego ±rednia warto±¢ hemolizy jest 3 razy wy»sza od warto±ci obserwowanej dla jego niskiego st¦»enia. Jedynie dla 45 min na±wietlania erytrocytów ich hemoliza jest porównywalna w obu przypadkach.

Na Rysunku 7.10 B i C przedstawiona jest hemoliza erytrocytów pochodz¡cych od pacjentów z cukrzyc¡ odpowiednio insulinoniezale»n¡ i insulinozale»n¡, w zale»no±ci od czasu na±wietlania promieniowaniem α. W przypadku czerwonych ciaªek krwi pacjenta z cukrzyc¡

insulinoniezale»n¡ (Rysunek 7.10 B) obserwuje si¦ trzy charakterystyczne obszary, przy których hemoliza wywoªana st¦»eniem gazu radonowego o warto±ci ok. 1000 Bq/m3, ªagodnie monotonicznie wzrasta. Pierwsza nieci¡gªo±¢ jest obserwowana pomi¦dzy 15 a 20 min, a druga w przedziale 30 - 35 min na±wietlania. W przypadku wysokiego st¦»enia gazu radonowego, w ci¡gu pierwszych 15 min na±wietlania promieniowaniem α hemoliza stabilizuje si¦ na poziomie ok. 3%. Nast¦pnie obserwuje si¦ maksimum hemolityczne dla ok. 20 min na±wietlania. W przedziale 20 - 45 min hemoliza monotonicznie ro±nie osi¡gaj¡c poziom ok. 4% dla czasu ekspozycji 45 min.

Rysunek 7.10: Hemoliza w zale»no±ci od czasu na±wietlania promieniowaniem α erytrocytów pochodz¡cych od osoby zdrowej (A); pacjenta z cukrzyc¡ insulinoniezale»n¡ (B); pacjenta z cukrzyc¡ insulinozale»n¡ (C). Na poszczególnych wykresach przedstawione s¡ dwie serie pomiarowe przy dwóch ró»nych wspóªczynnikach dawki: wy»szym ok. 0,08 µGy/min odpowiadaj¡cym st¦»eniu ok. 2000 Bq/m3 (otwarte symbole), oraz ni»szym ok. 0,04 µGy/min odpowiadaj¡cym st¦»eniu ok. 1000 Bq/m3 (zamkni¦te symbole). ‘rednie nat¦»enie cz¡stek α mierzone w przedziaªach czasowych co 10 min przedstawione jest na wstawkach poszczególnych wykresów.

W caªym zakresie czasowym stosowanych st¦»e« cz¡stek α wy»sze st¦»enie gazu radonowego wywoªuje wi¦ksz¡ hemoliz¦ ni» jego niskie st¦»enie, jednak ró»nica nie jest tak znacz¡ca, jak to obserwowano dla przypadku erytrocytów zdrowych.

W przypadku krwinek czerwonych pochodz¡cych z krwi pacjentów z insulinozale»n¡ cukrzyc¡ (Rysunek 7.10 C) niezale»nie od st¦»enia cz¡stek α procent hemolizy jest staªy a» do

7.2. Wpªyw promieniowania jonizuj¡cego na stabilno±¢ erytrocytów 107 czasu na±wietlania 40 min. W tym zakresie czasowym hemoliza osi¡ga warto±¢ ok. 1,1% przy niskim st¦»eniu gazu radonowego oraz ok. 1,6% dla jego wy»szego st¦»enia. Dla czasów 45 min na±wietlania widoczny jest wzrost hemolizy o ok. 0,6% w obu przypadkach.

Porównanie uzyskanych wyników

Z danych eksperymentalnych wynika, »e wpªyw promieniowania α w zakresie stosowanych dawek od ok. 0,2 do 4,8 µGy w istotnie ró»ny sposób wpªywa na stabilno±¢ erytrocytów pochodz¡cych od osób zdrowych i pacjentów z cukrzyc¡ (insulinoniezale»n¡ i insulinozale»n¡). Obserwuje si¦:

- siln¡ zale»no±¢ hemolizy od pochªoni¦tej dawki promieniowania w przypadku erytrocytów zdrowych podczas, gdy obserwowana jest staªa warto±¢ hemolizy w przypadku czerwonych ciaªek krwi pochodz¡cych z krwi pacjentów z cukrzyc¡ insulinozale»n¡;

- dla st¦»enia gazu radonowego o warto±ci ok. 1000 Bq/m3 nieci¡gªo±ci hemolizy obserwowane w przypadku erytrocytów pochodz¡cych od pacjenta z cukrzyc¡ insulinoniezale»n¡ s¡ podobne do tych, które obserwowane s¡ dla zdrowych czerwonych ciaªek krwi, przy czym dla wy»szego st¦»enia ok. 1800 Bq/m3 nieci¡gªo±ci s¡ wci¡» obecne, ale zmieniaj¡ si¦;

- dla erytrocytów pacjenta z cukrzyc¡ insulinozale»n¡ w porównaniu ze zdrowymi czerwonymi ciaªkami krwi obserwuje si¦ znacznie mniejsz¡ zale»no±¢ hemolizy od pochªoni¦tej dawki promieniowania α.

Dla wszystkich przebadanych próbek przedstawiono zale»no±¢ hemolizy od dawki pochªoni¦tej4 promieniowania α dla przedziaªu od ok. 0,2 µGy do ok. 1,2 µGy.

Rysunek 7.11: Zale»no±¢ hemolizy erytrocytów pochodz¡cych z krwi osoby zdrowej (♦), pacjenta z cukrzyc¡ insulinoniezale»n¡ (N), pacjenta z cukrzyc¡ insulinozale»n¡ (•), od dawki pochªoni¦tej promieniowania α.

4Dawka równowa»na

Sv = Gy · W_P (7.1) gdzie WP - wspóªczynnik jako±ci, zale»y od typu promieniowania i wynosi 1 dla promieni X oraz γ, a dla cz¡stek αosi¡ga warto±¢ 20.

Na wykresie (Rysunek 7.11) maksymalna uwzgl¦dniona dawka wynosi ok. 1,2 µGy, poniewa» tylko w zakresie niskich dawek obserwowano korelacje mi¦dzy hemoliz¡ a stosowan¡ dawk¡. W przypadku osób zdrowych mogli±my wyró»ni¢ charakterystyczne zakresy dawek, dla których obserwowano monotoniczny wzrost/spadek hemolizy. Ponadto zaobserwowano charakterystyczne zakresy dawek promieniowania α, przy których hemoliza wykazywaªa nieci¡gªo±ci np: ok. 0,28 - 0,39 µGy, 0,57 - 0,58 µGy, 0,85 - 0,88 µGy i 0,91 - 1,05 µGy. Hemoliza erytrocytów wyizolowanych z krwi insulinoniezale»nych pacjentów cukrzycowych, tak»e wykazuje zmienno±¢ w zakresie przedstawionych dawek promieniowania α, jednak»e osi¡gaj¡c ni»sze warto±ci ni» te obserwowane w przypadku krwinek zdrowych. Dla erytrocytów pacjentów z cukrzyc¡ insulinozale»n¡ hemoliza jest prawie staªa w caªym zakresie stosowanych dawek promieniowania α.

7.2.1.2 Promieniowanie γ

W przypadku promieniowania γ badano wpªyw niskich dawek (ok. 0,03 - 1,8 mGy) promieniowania γ na stabilno±¢ erytrocytów dla przypadków osób zdrowych i pacjentów z cukrzyc¡ na diecie lub na insulinie. Na Rysunku 7.12 przedstawiona jest zale»no±¢ hemolizy erytrocytów od czasu na±wietlnania promieniowaniem γ.

Rysunek 7.12: Zale»no±¢ hemolizy erytrocytów pochodz¡cych od osoby zdrowej (A); pacjenta z cukrzyc¡ b¦d¡cego na diecie niskocukrowej (B); pacjenta z cukrzyc¡ leczonego insulin¡ (C), od czasu ich na±wietlania promieniowaniem γ. Na poszczególnych wykresach przedstawione s¡ dodatkowo krzywe kalibracyjne uzyskane z pomiarów za pomoc¡ detektorów TLD. Ka»dy punkt pomiarowy jest ±redni¡ warto±ci¡ z trzech niezale»nych pomiarów.

7.2. Wpªyw promieniowania jonizuj¡cego na stabilno±¢ erytrocytów 109 Dla przypadku czerwonych ciaªek krwi pochodz¡cych od osoby zdrowej mo»na wyró»ni¢ pi¦¢ charakterystycznych przedziaªów czasowych na±wietlania, gdzie hemoliza zmienia si¦ monotonicznie (Rysunek 7.12 A). Pierwszy przedziaª czasowy od 1 do 5 min charakteryzuje monotoniczny wzrost hemolizy, która nast¦pnie jest stabilizowana na poziomie ok. 1,32 ± 0,04% dla czasów na±wietlania od 5 min do 15 min. Obserwowane s¡ dwie nieci¡gªo±ci hemolizy w przedziaªach czasowych 15 - 20 min oraz 30 - 35 min. Dla czasów ekspozycji od 20 do 30 min hemoliza monotonicznie ro±nie do warto±ci ok. 1,2%. Dla 35 min na±wietlania hemoliza osi¡ga warto±¢ ok. 1,8% i kolejno spada do poziomu ok. 1,3%, na którym stabilizuje si¦ w przedziale czasowym 40 - 45 min.

Na Rysunku 7.12 B i C przedstawiono zale»no±¢ hemolizy dla erytrocytów pochodz¡cych od pacjentów z cukrzyc¡ (na diecie i na insulinie) w zale»no±ci od czasu ekspozycji na promieniowanie γ. W przypadku erytrocytów pacjenta z cukrzyc¡ b¦d¡cego na diecie niskocukrowej (Rysunek 7.12 B) obserwuje si¦ trzy charakterystyczne przedziaªy czasowe monotonicznego wzrostu hemolizy erytrocytów. Przedziaªy te s¡ oddzielone mi¦dzy sob¡ dwoma nieci¡gªo±ciami dla czasów ekspozycji 10 15 min, kiedy to hemoliza spada ok. 0,9% oraz 25 -30 min, gdy hemoliza zmniejsza si¦ o kolejne ok. 2,3%. W przedziale monotonicznego wzrostu 5 - 10 min, 15 - 25 min, 30 - 45 min ±rednia warto±¢ hemolizy wynosi odpowiednio ok. 3,31 ± 0,09 %, 2,68 ± 0,23 %, 0,67 ± 0,18 %.

Zale»no±¢ hemolizy erytrocytów pochodz¡cych od pacjenta z cukrzyc¡ leczonego insulin¡ od czasu na±wietlania (dawki promieniowania γ) (Rysunek 7.12 C) wykazuje zachowanie bardziej podobne do zdrowych czerwonych ciaªek krwi, a mianowicie: a) obserwowane nieci¡gªo±ci dla czasów ekspozycji 15 - 20 min, 30 - 35 min oraz b) poziom hemolizy dla przedziaªów 5 - 15 min, 20 - 30 min jest równie» podobny i wynosi odpowiednio ok. 1,38 ± 0,21 % i ok. 1,18 ± 0,24 %. Istotne ró»nice obserwuje si¦ dla czasów od 1 do 5 minuty, gdy wyst¦puje maksimum hemolityczne dla 2 minut ekspozycji na poziomie ok. 1,9% oraz w przedziale czasowym 35 - 45 min, gdy obserwowane 1,9% maksimum wyst¦puje dla 40 min na±wietlania.

Porównanie uzyskanych wyników

Rysunek 7.13: Zale»no±¢ hemolizy erytrocytów pochodz¡cych z krwi osoby zdrowej (♦), pacjenta z cukrzyc¡ b¦d¡cego na diecie niskocukrowej (N), pacjenta z cukrzyc¡ b¦d¡cego na insulinie (•), od dawki promieniowania γ.

Podobnie jak w przypadku promieniowania α, promieniowanie γ powoduje odmienn¡ reakcj¦ erytrocytów na niskie stosowane dawki promieniowania w zale»no±ci od tego czy s¡ to zdrowe czerwone ciaªka krwi czy te» pochodz¡ce od pacjentów z cukrzyc¡. Zaobserwowano wyra¹ne ró»nice w zale»no±ci od tego czy pacjent z cukrzyc¡ byª leczony diet¡ niskocukrow¡ lub insulin¡. Na Rysunku 7.13 przedstawiona jest hemoliza erytrocytów w zale»no±ci od dawek promieniowania γ mniejszych ni» 1,2 mGy. Zakres przedstawionych zale»no±ci jest ograniczony do 1,2 mGy z powodu braku wyra¹nych korelacji dla wy»szych dawek (>1,2 mGy).

Porównuj¡c zale»no±ci hemolizy od czasu na±wietlania (dawki pochªoni¦tej) (Rysunek 7.13), mo»na zauwa»y¢, »e w przypadku krwinek czerwonych pochodz¡cych od cukrzyka b¦d¡cego na diecie hemoliza jest 2-3 razy wy»sza dla dawek ≤ 1,2 mGy w porównaniu do pozostaªych dwóch przypadków, podczas gdy dla wy»szych dawek jest ona ni»sza. Chocia» stopie« hemolizy erytrocytów pochodz¡cych z krwi pacjenta z cukrzyc¡ b¦d¡cego na insulinie jest bardziej zbli»ony do obserwowanego dla zdrowych czerwonych ciaªek krwi, to jednak monotoniczne zachowanie hemolizy dla zakresu dawek ok. 0,2 - 1,0 mGy przypomina zachowanie hemolityczne erytrocytów cukrzyka b¦d¡cego na diecie. Ponadto wyra¹na ró»nica w hemolizie erytrocytów pochodz¡cych od osób zdrowych i cukrzyków widoczna jest dla dawki ok. 1,4 mGy, kiedy to hemoliza dla czerwonych ciaªek krwi pochodz¡cych od pacjentów z cukrzyc¡ spada prawie czterokrotnie.

7.2.1.3 Promieniowanie neutronowe

Przy wykorzytaniu spektroskopii absorpcyjnej badano równie» wpªyw niskich dawek promieniowania neutronowego, poni»ej 45 µGy, na stabilno±¢ erytrocytów pochodz¡cych od osób zdrowych i pacjentów z cukrzyc¡ leczon¡ insulin¡. Na Rysunku 7.14 przedstawiono zale»no±¢ hemolizy czerwonych ciaªek krwi od czasu na±wietlania promieniowaniem neutronowym.

Rysunek 7.14: Hemoliza w zale»no±ci od czasu na±wietlania promieniowaniem neutronowym erytrocytów pochodz¡cych od osoby zdrowej (A) oraz pacjenta z cukrzyc¡ (B).

W przypadku erytrocytów zdrowych zachowanie hemolityczne (Rysunek 7.14 A) jest bardzo zmienne. Ju» po pierwszej minucie na±wietlania czerwonych ciaªek krwi hemoliza osi¡ga poziom

7.2. Wpªyw promieniowania jonizuj¡cego na stabilno±¢ erytrocytów 111 ok. 3,1%, który dla 2 min ekspozycji spada do warto±ci ok. 0,7%. W przedziale czasowym od 3 do 18 min hemoliza wykazuje oscylacje w zakresie ok. 0,8 - 1,4% z czterema maksimami w 4 min, 7 min, 10 min, 16 min oraz 4 minimami w 5 min, 9 min, 12 min, 18 min. Dla czasów ekspozycji 18 - 20 min, 26 - 28 min oraz 34 - 36 min obserwuje si¦ nieci¡gªo±ci. Dla czasów na±wietlania z przedziaªu 20 - 26 min hemoliza nieznacznie maleje, a ±rednia jej warto±¢ wynosi ok. 2,01 ± 0,11 %, podczas gdy dla czasów z przedziaªu 28 - 34 min gwaªtownie ro±nie osi¡gaj¡c maksimum o warto±ci ok. 5% dla 34 min. W przedziale czasowym 36 - 40 min obserwowane jest maksimum hemolizy dla 38 min na poziomie ok. 2,5%.

Dla przypadku czerwonych ciaªek krwi pochodz¡cych od pacjentów z zaawansowan¡ cukrzyc¡ leczon¡ insulin¡ (Rysunek 7.14 B), hemoliza w zakresie pierwszych trzech minut stabilizuje si¦ na poziomie ok. 0,46 ± 0,08 %. Nast¦pnie obserwowane s¡ jej dwa maksima w zakresie czasowym ok. 3 - 9 min i ok. 10 - 35 min, przy czasie ekspozycji odpowiednio 7 min na poziomie ok. 0,9% oraz 22 min na poziomie ok. 3%. Charakterystyczne dwie nieci¡gªo±ci hemolizy wyst¦puj¡ w przedziale czasowym ok. 9 - 10 min oraz 35 - 40 min.

Porównanie uzyskanych wyników

Z otrzymanych wyników mo»na wywnioskowa¢, »e promieniowanie neutronowe podobnie jak promieniowanie α oraz γ wywoªuje istotnie ró»ne zachowanie hemolizy erytrocytów w zale»no±ci od ich pochodzenia oraz zastosowanej dawki. Na Rysunku 7.15 przedstawiono hemoliz¦ czerwonych ciaªek krwi pochodz¡cych od osób zdrowych i pacjenta z zaawansowan¡ cykrzyc¡, w zale»no±ci od dawki promieniowania neutronowego. Zakres dawek jest zaw¦»ony do warto±ci ok. 30 µGy, w celu pokazania korelacji wpªywu promieniowania neutronowego przy bardzo niskich dawkach.

Rysunek 7.15: Hemoliza erytrocytów pochodz¡cych z krwi osób zdrowych (♦), pacjenta z zaawansowan¡ cukrzyc¡ leczon¡ insulin¡ (•), w zale»no±ci od dawki promieniowania neutronowego.

W przypadku erytrocytów zdrowych, jak i tych pochodz¡cych od pacjenta z zaawansowan¡ cukrzyc¡, hemoliza w zakresie przedstawionych dawek wykazuje charakterystyczne oscylacje, których amplituda i liczba jest mniejsza w przypadku czerwonych ciaªek krwi cukrzyka. W przypadku erytrocytów cukrzyka obserwowane s¡ 2 maksima dla dawki ok. 8 µGy oraz

25 µGy, a dla zdrowych krwinek czerwonych obserwuje si¦ dodatkowe dwa maksima dla ok. 5 µGy i 12 µGy oraz bardzo du»¡ hemoliz¦, osi¡gaj¡c¡ ok. 3% dla najni»szej zastosowanej w tych badaniach dawki 1,1 µGy. Ponadto warto zwróci¢ uwag¦, »e w zakresie stosowanych dawek promieniowania neutronowego poni»ej 12 µGy hemoliza zdrowych erytrocytów jest ±rednio ponad 2-krotnie wy»sza ni» w przypadku czerwonych ciaªek krwi cukrzyka, natomiast dla dawek wy»szych od 12 µGy (Rysunek 7.15) jest porównywalna dla obu przypadków.

PODSUMOWANIE UZYSKANYCH WYNIKÓW

Uzyskane wyniki pokazuj¡, »e stabilno±¢ zdrowych erytrocytów poddanych dziaªaniu danego typu promieniowania jonizuj¡cego zmienia si¦ w zale»nosci od dawki promieniowania oraz czasu ekspozycji. Obserwuje si¦ charakterystyczne zmiany nieci¡gªo±ci hemolizy dla erytrocytów zdrowych, które s¡ znacznie zmodykowane w przypadku cukrzycy insulinoniezale»nej, a caªkowicie zanikaj¡ w przypadku cukrzyków insulinozale»nych. Znacznie obni»ona reakcja erytrocytów, w przypadku cukrzyków insulinoniezale»nych lub jej brak w przypadku cukrzyków insulinozale»nych, w zakresie stosowanych niskich dawek mo»na wytlumaczy¢ faktem, »e lipidy i biaªka znajduj¡ce si¡ w ich bªonach w du»ym stopniu ulegªy ju» modykacji pod wpªywem procesów peroksydacji i osªabienia cykli antyoksydacyjnych w wyniku zmian chorobowych (patrz Podrozdziaª 3.1). Natomiast du»a czuªo±¢ hemolizy erytrocytów zdrowych dla tak niskich stosowanych dawek najprawdopodobniej spowodowana jest uruchamianiem si¦ ró»nych cykli enzymatycznych maj¡cych za zadanie ochronn¦ przed zmianami wywoªanymi stresem oksydacyjnym (m.in. szkodliwym dziaªaniem ROS) stymulowanym dziaªaniem promieniowania jonizuj¡cego.

7.2. Wpªyw promieniowania jonizuj¡cego na stabilno±¢ erytrocytów 113