Le radiazioni ionizzanti sono particelle e onde elettromagnetiche dotate di elevato contenuto energetico che penetrano nei tessuti degli organismi e, collidendo con le molecole, rimuovono gli elettroni dalla loro orbita e creando ioni. Esse sono la principale causa di complesse mutazioni al DNA.
PREMESSA:
L’acido desossiribonucleico (DNA) è la molecola centrale del meccanismo della vita e contiene le informazioni necessarie per il funzionamento degli organismi viventi. In esso sono contenute le istruzioni per regolare le attività cellulari, per la sintesi delle proteine necessarie alla formazione e al funzionamento di tessuti e organi e, per l’attivazione dei processi biologici e chimici che ne garantiscono la sopravvivenza.
La molecola di DNA, che negli organismi superiori si trova nel nucleo delle cellule, è composta da due catene polinucleotidiche che si avvolgono per formare una struttura a doppia elica. Essa si presenta come un doppio filamento, lateralmente composto dagli scheletri di zucchero-fosfato delle due catene -identiche tra loro e orientate in direzione opposta- sono antiparallele e al suo interno ci sono le basi azotate. Le basi sono quattro: Adenina, Timina, Citosina e Guanina. (Adenina) A si appaia per complementarietà sempre con (Timina) T e (Citosina) C con (Guanina) G e viceversa; T sempre con A e G con C.
Le informazioni codificate nel DNA sono tradotte in proteine e il codice genetico si basa proprio sulla complementarietà delle basi azotate che si appaiano. Tutte queste informazioni sono contenute nella sequenza di circa tre miliardi di basi del DNA.
Le cellule somatiche che costituiscono il nostro organismo (ad esclusione delle cellule riproduttive non somatiche) si duplicano tramite mitosi: da una cellula madre si formano due cellule figlie. Anche il DNA dunque si replica tramite un delicatissimo processo in cui la doppia elica si apre per mezzo di specifici enzimi. Ogni filamento funge da filamento stampo e un enzima chiamato DNA polimerasi sintetizza il filamento complementare sfruttando l’appaiamento delle basi azotate.
Una mutazione è un cambiamento nella sequenza nucleotidica del genoma causato da un errore di replicazione o da un mutageno.
Un gene è un tratto di DNA che codifica per una catena polipeptidica (per semplificare: una proteina).
L’acido desossiribonucleico è estremamente delicato e non può uscire dal nucleo delle cellule. Il processo di una sequenza di DNA che deve essere tradotta in proteine passando dal nucleo al citolpasma cellulare, avviene attraverso un messaggero, l’mRNA (acido ribonucleico). Il tratto di DNA da tradurre è trascritto in mRNA e arriva ai ribosomi tramite l’RNA transfer (tRna); con il susseguirsi di varie fasi di un complicato processo sarà tradotto in una sequenza di amminoacidi di una proteina.
Il DNA è presente in tutte le cellule che compongono l’organismo (umano, animale e vegetale) ed è lo stesso in ogni cellula di un individuo; cambia solo l’attivazione di alcuni geni rispetto ad altri e l’attivazione o l’inattivazione di determinati geni dipende dalle funzioni specifiche dei vari tipi cellulari.
Questa dovuta premessa, estremamente sintetizzata e semplificata a causa della vastità dei relativi argomenti scientifici, delinea la complessità dei meccanismi biologici negli organismi viventi che sono alla base della vita.
LE RADIAZIONI IONIZZANTI CREANO DANNO DIRETTO AL DNA:
ad alte dosi causano morte cellulare mentre a dosi inferiori vengono di solito prodotte mutazioni geniche con una frequenza che è direttamente proporzionale alla quantità di radiazione che colpisce un essere vivente.
Le radiazioni ionizzanti possono rompere i filamenti di DNA, che abbiamo visto in precedenza, o indurre alterazioni nella sua struttura modificando l’informazione in esso contenuta che deve essere trasferita in modo identico dalla cellula madre alle cellule figlie durante la mitosi (processo di riproduzione grazie al quale da una singola cellula si formano due cellule figlie geneticamente identiche alla cellula madre).
È importante tenere presente che per gli organismi animali, uomo incluso, l’effetto delle radiazioni ionizzanti è cumulativo.
I raggi x (una delle varie tipologie di radiazioni ionizzanti) sono un tipo di radiazione che è stato utilizzato per indurre mutazioni negli esperimenti di laboratorio (la loro azione mutagena è stata sperimentata e comprovata da molto tempo). Le mutazioni radioindotte, se non tempestivamente riparate dai meccanismi di riparazione del DNA (l’enzima DNA polimerasi ha anche questa funzione) inducono tumori anche a distanza di anni e decenni. Più si accumulano contemporaneamente errori nel DNA e più è difficile per i meccanismi di riparazione porvi rimedio.
Diversi studi hanno ormai confermato che anche bassi livelli di esposizione possono dare origine alle trasformazioni delle cellule che portano allo sviluppo del cancro.
Ci sono organi maggiormente radiosensibili come il midollo osseo, le gonadi, i tessuti emopoietici, la tiroide.
Le leucemie tendono a manifestarsi dopo pochi anni dall’esposizione, mentre i tumori solidi impiegano generalmente molto più tempo, escluso il cancro alla tiroide che si sviluppa in tempi relativamente rapidi come hanno dimostrato molti studi effettuati sulla popolazione esposta alle radiazioni ionizzanti dopo il terribile incidente avvenuto al reattore 4 della centrale nucleare di Chernobyl.
L’unità di misura degli effetti e dei danni delle radiazioni ionizzanti sugli organismi biologici è il Sievert (Sv, unità di misura della dose equivalente di energia).
L’esposizione alle radiazioni ionizzanti, che danneggia il genoma degli organismi viventi è dipendente dalla dose, ma è necessario fare una precisazione: a seguito di esposizione e irraggiamento vi sono sia effetti deterministici che stocastici. I primi sono dose dipendente e la gravità dipende dall’entità dell’esposizione e dalla dose assorbita e provocano la morte, alterazione dell’emoglobina, emorragie, nausea, perdita di capelli, sindrome acuta da radiazioni ionizzanti. In questi casi la morte cellulare può determinare una perdita severa di funzioni in un tessuto o organo; la gravità del danno osservato è in funzione della dose e il periodo di latenza è molto breve, giorni o al massimo settimane. I secondi invece riguardano l’incremento del rischio di sviluppare un tumore del sangue o solido. La probabilità che tale evento si verifichi è si proporzionale alla dose, tuttavia non esiste una soglia minima di rischio zero. Più è elevata la dose di radiazioni ionizzanti a cui un organismo è esposto, maggiore sarà il rischio di sviluppare un cancro anche a distanza di moltissimi anni.
L’esposizione dei bambini alle radiazioni ionizzanti è più dannosa perché le loro cellule si duplicano molto più rapidamente rispetto a quelle di un adulto, inoltre i bambini hanno una maggiore aspettativa di vita rispetto agli adulti per i quali il danno radioindotto può anche non manifestare i suoi effetti prima della naturale fine del corso della vita.
Le radiazioni ionizzanti non sono solo di origine artificiale, ma anche naturale e sono presenti nell’ambiente terrestre da sempre.
Gli elementi radioattivi si trovano nelle rocce, nel terreno, in aria e acqua. Il radon è un gas radioattivo, non percepibile dai nostri sensi, che si forma nel sottosuolo e tende a fuoriuscire in atmosfera. Poi ci sono i raggi cosmici, particelle ad alta energia che colpiscono la Terra in ogni direzione.
Il fondo naturale varia a seconda della collocazione geografica. In media (mondiale) una persona è esposta a circa 2,4 millisievert l’anno. Spostandosi tra le regioni italiane si va da circa 0,07 microsievert assorbiti all’ora a circa 0,30 microsievert all’ora. La radioattività varia anche in base a molti altri fattori: il tipo di abitazione, dove si abita -al mare o in montagna- e il fondo naturale varia leggermente anche nella stessa città o paese.
In caso di radiazioni ionizzanti artificiali i valori sono ben più elevati.
In radiodiagnostica si va dai 0,02 millisievert per una radiografia al torace, ma si possono assorbire anche più o meno 20 millisievert per esami più invasivi. In radiodiagnostica andrebbero valutati i rapporti rischi/benefici sebbene talvolta vi sia un abuso di esami inutili sostituibili da altri che non impiegano radiazioni ionizzanti come la risonanza magnetica e l’ecografia.
A seguito del terribile incidente della centrale nucleare di Chernobyl gli operatori che lavoravano nella stessa hanno assorbito centinaia di interi sievert (non micro o milli).
I liquidatori erano i lavoratori che operarono al recupero della zona del disastro di Chernobyl per la decontaminazione dell’edificio e del sito del reattore. Loro costruirono il sarcofago per contenere il reattore e svolsero altre mansioni relative al contenimento dell’incidente.
Nel periodo 1986-2018 si stimano fino a 2200 decessi in eccesso per leucemie e tumori solidi.
Nel nostro paese adesso l’energia nucleare è tornata in voga e, nonostante in Italia ci siano stati ben 2 referendum in merito (uno nel 1987 e l’altro nel 2011 e, la maggioranza degli Italiani abbia votato contro il nucleare) i pochi accaniti sostenitori stanno tentando di rimettere in discussione le scelte politiche.
Al centro del dibattito ci sarebbe, almeno di facciata, la riduzione della CO2 in atmosfera non considerando la possibilità di sfruttare diverse fonti rinnovabili e sicure di energia, abbattendo così le emissioni di CO2.
Il nucleare non è un’energia sicura poiché ci sono fattori che non si possono prevedere e soprattutto non si possono eliminare come il malfunzionamento dei reattori e l’errore umano, i terremoti, le inondazioni fino ad arrivare agli attentati terroristici.
I reattori in funzione emettono radioattività la cui dose assorbita è irrilevante, ma resta il problema del verificarsi di un incidente, che non è possibile escludere a priori e la questione della gestione e dello stoccaggio delle scorie radioattive prodotte dai reattori che resta tutt’ora irrisolto.
Inoltre i costi per cercare di mettere in sicurezza le centrali e stoccare le scorie sono molto elevati. Ciò potrebbe attirare gli interessi delle ecomafie che, a basso costo, potrebbero smaltire illegalmente e chissà dove una parte delle scorie radioattive.
Si sente tanto parlare di generazioni del nucleare (seconda, terza ecc.): questa dicitura è molto vaga e non esiste una definizione condivisa. La classificazione per generazioni è abbastanza discorsiva ed è riferita semplicemente al tipo di costruzione delle centrali e/o al tipo di tecnologia utilizzata, ma il principio fisico di base resta sempre la fissione nucleare.
Il fondo naturale a cui gli organismi viventi sono esposti è decisamente più basso rispetto alle radiazioni artificiali, inoltre gli organismi viventi hanno messo in atto dei meccanismi di difesa nel corso dell’evoluzione, regolati in base all’assorbimento naturale. A mio avviso, dal momento che le radiazioni ionizzanti si accumulano, non credo sia utile aggiungere dosi assorbite se non in casi di estrema necessità laddove i benefici superino i rischi.
Dott.ssa Eliana Merlino
