Radyasyona Bağlı Hücre Zedelenmesi Doç. Dr. Halil Kıyıcı 2015
Radyasyon nedir? «Yüksek hızlı partiküller ya da dalgalar şeklinde yayılan enerji»
Radyasyon kaynakları 1- Doğal kaynaklar 2- Yapay kaynaklar Not: Yaygın kanaatin aksine, maruz kaldığımız radyasyon, daha çok doğal kaynaklıdır.
Doğal kaynaklar Toprak, su ve yiyeceklerde bulunan doğal radyoaktif maddeler (Uranyumun Radona dönüşmesi esnasında açığa çıkan ışınlar gibi) Kozmik (Ultraviyole dalgalar gibi)
Yapay kaynaklar Tıbbi uygulamalar (BT, Akciğer filmi gibi) Mesleki uygulamalar Radyoaktif silahlara ve kazalara maruziyet Elektronik cihazlar
Ne kadar radyasyona maruz kalıyoruz? İnsanlar, yaşam standartları, yaşadıkları ortamların fiziksel özellikleri ve coğrafi şartlara bağlı olarak değişiklik göstermekle birlikte, yılda yaklaşık 0.5mSv - 4.5mSv arasında radyasyona maruz kalmaktadırlar. (msv: mili Sievert, Sv: Sievert) Toplam dozun yaklaşık %87'si doğal kaynaklardan, %12'si tıbbi uygulamalardan, geri kalan kısmı ise mesleki ışınlamalar ve diğer yapay kaynaklardan gelmektedir.
«yasal radyasyon» "Uluslararası Radyasyondan Korunma Komitesi"nin (International Committee of Radiological Protection: ICRP)1977 yılında, kişilerin maruz kaldıkları doğal radyasyon dozunun dışında, nükleer enerji alanında çalışanlar için maksimum müsaade edilir radyasyon dozunu 20 msv/yıl ve halk için de 1mSv/yıl olarak tesbit etmiştir. Gene ICRP'nin tespitine göre fazladan 0,5 Sv'lik (yani 500 msv'lik) bir radyasyon dozuna maruz kalmak, kanserden ölüm riskini % 2 oranında arttıran teorik bir riske tekabül etmektedir. Türkiye Atom Enerjisi Kurumu (TAEK), Türkiye de IRCP normlarına göre çalışmaktadır. Radyoloji personelinin aldıkları doz yıllık ortalama 1-5 msv civarındadır.(yıllık yasal sınır 50mSv dir)
Radyasyon tipleri Başlıca iki tip: 1. Non-iyonizan radyasyon yani «İyonlaştırıcı olmayan radyasyon» Bu tip radyasyon, elektromanyetik dalgalar halindedir 2. İyonizan radyasyon «İyonlaştırıcı radyasyon» A- Elektromanyetik dalgalar halinde olanlar B- Parçacıklar halinde olanlar
Elektromanyetik dalga çeşitleri
Non-iyonizan radyasyon Atomları titreştirebilir, ancak elektronları atomlardan ayıramaz yani «iyonlaştıramaz» Örnekler: Radyo dalgaları Ses dalgaları Mikrodalgalar İnfrared dalgalar Görünür ışık Ultraviyole dalgalar
İyonizan radyasyon Elektronları atomdan ayırabilecek kadar yüksek enerjiye sahiptir (yani iyonizasyona sebep olabilir) Örnekler: Çok yüksek frekanslı elektromanyetik dalgalar X ışını Gama ışını Yüksek enerjili parçacıklar Nötronlar Alfa partikülleri (2 proton ve 2 nötrondan oluşur) Beta partikülleri (elektronlar)
İyonizan radyasyonun artıları - eksileri Tanısal görüntülemede kullanılır Kanser tedavisinde kullanılır Hücre zedelenmesi, ölümü ve doku hasarına neden olur DNA hasarına neden olabileceğinden mutajenik, karsinojenik ve teratojeniktir Not: Teratojenlere maruz kalan germ hücreleri, embryo ya da fetal hücrelerde DNA kodlarının değişmesi, düşüklere ya da fetal anomalilere yol açabilir.
DNA hasarının patogenezi
Radyasyon hasarını etkileyen faktörler: Radyasyon tipi, dozu ve maruziyet süresi Radyasyona maruz kalan bölgenin genişliği Radyasyona maruz kalan dokunun onarım kapasitesi Radyasyona maruz kalan dokunun oksijenizasyonu ve damarlanması
Radyasyon tipi, dozu ve maruziyet süresi Gama ışınları derinlere nüfuz edebilir, ancak bu esnada enerjilerini tüketir ve derinlemesine hafif hasar oluşturur Alfa partikülleri doku içine fazla nüfuz edemez, ancak yüzeyel bir alanda ağır hasar oluşturur. Belli bir dozun daha uzun süreye yayılması, radyasyon etkisini azaltır Not: Radyoterapide verilecek toplam dozun seanslara bölünerek verilmesi daha iyi tolere edilir
Radyasyona maruz kalan bölgenin genişliği Geniş alanlara verilen radyasyon, dozu düşük olsa bile daha zararlıdır; hatta öldürücü olabilir. Küçük çaplı bir bölgeye odaklanan radyasyon, yüksek dozlarda olsa bile daha iyi tolere edilebilir. Radyoterapide daha çok bu yöntem uygulanır (terapötik etki)
Radyasyona maruz kalan dokunun onarım kapasitesi Bölünme kabiliyeti yüksek olan hücreler, radyasyondan daha çok etkilenir. Bu nedenle gonadlar, kemik iliği, lenfoid doku, mukozalar radyasyona daha çok duyarlıdır Tümör hücreleri için de aynı mantık geçerlidir: Hızlı bölünen tümör hücrelerine karşı radyoterapi daha etkilidir
Radyasyona maruz kalan dokunun oksijenizasyonu ve damarlanması Radyasyona orta derecede duyarlı olan endotel hücrelerinin zedelenmesi, dokuyu dolaylı olarak etkiler. Bu durumda damardan zengin dokular radyasyondan daha fazla etkilenir Radyasyon direk etki ile DNA hasarı yapabileceği gibi, su ve oksijenden serbest radikallerin türemesi yoluyla da DNA hasarı yapar. Bu durumda oksijenizasyonu daha iyi olan dokular daha çok hasar alır.
Radyasyonun vücutta yol açtığı morfolojik değişiklikler Sitogenetik değişiklikler Işık mikroskopisiyle saptanabilen histopatolojik değişiklikler Elektron mikroskopisiyle saptanabilen (ultrastrüktürel) değişiklikler
Sitogenetik değişiklikler Tekli ya da çoklu mutasyonlar ve kromozom anomalileri şeklinde ortaya çıkabilirler. Örnekler: Delesyon, Translokasyon Fragmantasyon Poliploidi Aneuploidi
Histopatolojik değişiklikler Hücre şişmesi, kromatin topaklaşması, çekirdek zarında düzensizlik, pleomorfizm, multinükleasyon, piknozis, lizis, atipik mitoz, apoptoz, vd. Endotel hücrelerinin şişmesi, sitoplazmik vakuolizasyon, damar duvarında nekroz, tromboz, lümen daralması tıkanması ve media tabakasının kalınlaşması ile karakterli kollajenöz hyalinizasyon, endotel hücre proliferasyonu, erken dönemde damarlarda dilatasyon İnterstisyel fibrozis
Ultrastrüktürel değişiklikler Hücre ve organellerde şişme, mitokondriyel şekil bozuklukları, ER dejenerasyonu, hücre zarında düzensizlik,.
Dokuların radyasyon duyarlılığı Çok duyarlı: Lenfoid doku Kemik iliği GİS epiteli Gonadlar Embryonik dokular Orta derecede duyarlı: Deri Damar endoteli Akciğerler Böbrekler Karaciğer Az duyarlı: SSS Kaslar Kemik ve kıkırdak Bağ dokusu
Radyasyonun organlardaki etkileri ve sonuçları Erken değişiklikler: Günler haftalar içinde görülür Geç değişiklikler: Aylar yıllar içinde görülür (fibrozis, atrofi, kanser gibi)
Radyasyonun kan hücrelerine etkisi Hematopoetik ve lenfoid sistemler radyasyona aşırı duyarlıdır Yüksek dozlarda geniş alanlara uygulanan radyasyon, saatler içinde şiddetli lenfopeni oluşturur. Radyasyon, kan ve dokulardaki lenfositleri doğrudan parçalar Ölümcül olmayan dozlarda, rejenerasyon hemen başlar ve haftalar aylar içinde kandaki lenfosit sayısı normale döner Granülosit sayısı 1 hafta sonra düşer, 2. haftada taban yapar ve 2-3 ayda normale döner Trombositler de benzer şekilde etkilenir, ancak daha geç düşer ve daha geç düzelir Eritrositler radyasyona diğer kan elemanlarından daha dirençlidir. Ancak kemik iliğindeki öncülleri zedelendiğinden, 2-3 haftada anemi çıkar ve aylar sonra düzelir
Organlar üzerindeki radyasyon etkisinin eşik dozları Tek akciğer grafisinde alınan doz: yaklaşık 0.01-0.02 msv, yani normalde 3 günde alınan radyasyona denk Toraks BT de alınan doz: yaklaşık 7-8mSv, yani normalde üç yılda alınan radyasyona denk Tiroide radyoaktif iyot (I- 131) verilmesi durumunda tiroide yüklenen doz 700 msv kadar Türkiye'de Çernobil kazası dolayısıyla bir bireyin almış olabileceği en yüksek doz 0,75 msv
Tüm vücudun radyasyona maruz kalması