Effetti genetici delle radiazioni sulle cellule germinali

Si definiscono effetti genetici i cambiamenti indotti nelle cellule germinali di un individuo che vengono, perciò, trasmessi alle generazioni successive. Un aumento della frequenza di mutazioni dovuto a radiazioni fu osservato per la prima volta nel 1927 in cellule germinali di Drosophila melanogaster da Hermann Muller. Questo fu il primo a scoprire che il trattamento di spermatozoi di Drosophila con raggi X aumentava notevolmente la frequenza di mutazioni recessive letali X-linked. Egli riuscì a dare una specifica spiegazione alla mutagenicità dei raggi X sviluppando una tecnica chiamata ClB, che utilizza femmine eterozigoti per un cromosoma X normale e un cromosoma ClB, specificamente costruito per i suoi esperimenti. Il cromosoma ClB ha tre componenti essenziali: 1) C per “crossover suppressor-inversor” si riferisce alla presenza di una lunga inversione che rende non vitali i prodotti del crossing over tra il cromosoma ClB e il normale cromosoma X delle femmine eterozigoti; 2) l per mutazione letale, si riferisce ad una mutazione letale recessiva sul cromosoma ClB per cui femmine omozigoti e maschi emizigoti che portano questa mutazione letale X-linked risultano non vitali; 3) B per bar, si riferisce, invece, ad una mutazione che produce il fenotipo dell'occhio Bar, che è un occhio più stretto a forma di barra. Muller irradiò i moscerini maschi e li incrociò con le femmine ClB. Da questo incrocio le figlie con occhio Bar portavano tutte il cromosoma ClB della madre e il cromosoma X irradiato del padre (quindi potenzialmente mutato). Le figlie con occhio Bar furono poi incrociate individualmente con maschi selvatici. Se il cromosoma X irradiato portato da una figlia con occhio Bar conteneva una mutazione letale X-linked, tutta la progenie dell'incrocio sarebbe stata femminile. Infatti, dato che i maschi erano emizigoti per il cromosoma X, quelli che ricevevano il cromosoma ClB morivano a causa del letale recessivo (l). Nel caso fosse stata indotta una mutazione letale recessiva nel cromosoma X irradiato, sarebbero morti anche i maschi che ricevevano quest'ultimo cromosoma. Mediante questa procedura, Muller fu in grado di dimostrare un aumento di 150 volte nelle frequenza di mutazioni X-linked dopo trattamento dei maschi con raggi X. I risultati misero in evidenza anche che la frequenza di mutazione aumentava linearmente con la dose delle radiazioni. Negli ultimi anni è stato stabilito che il sesso maschile è più radiosensibile del sesso femminile, che vi è una radiosensibilità differente in relazione alle diverse fasi della spermatogenesi, i più sensibili sono gli spermatogoni mentre i più resistenti sono gli spermatozoi e che la radiosensibilità delle cellule germinali del topo è otto volte superiore a quella della Drosophila. I suddetti risultati sulla frequenza di mutazioni sono stati utilizzati da due comitati sull'effetto biologico per stimare il rischio genetico. Per rischio genetico si intende l'aumento delle mutazioni nella linea germinale rispetto alla frequenza spontanea di mutazione, per locus e per gene. Uno dei parametri usati per la misura del rischio genetico è la dose di raddoppio, che corrisponde alla dose di radiazione necessaria per avere una frequenza di mutazione doppia rispetto a quella spontanea. La stima della dose di raddoppio per un uomo è alquanto incerta per numerosi motivi; si può tuttavia affermare che essa è compresa nell'intervallo 0,2-2 Gy.