İYONİZE RADYASYONUN BİYOLOJİK ETKİLERİ Dr. Çiğdem Soydal Ankara Üniversitesi Tıp Fakültesi Nükleer Tıp Anabilim Dalı

İYONİZE RADYASYONUN BİYOLOJİK ETKİLERİ İyonize radyasyon biyolojik sistemler (canlı organizma) ile karşılaştığında madde yapısındaki molekül ve atomlarla etkileşerek sisteme enerji transfer eder. Farklı radyasyon tipleri canlılar üzerinde farklı etkiye sahiptir. Biyolojik sistemler üzerindeki etki önceden pek fazla tahmin edilemez. Bu etki; total radyasyon dozu, doz hızı, radyasyon tipi, sistemin yaşı, pek çok çevresel ve diğer faktörler ile ilişkilidir.

TERMİNOLOJİ ve BİRİMLER İyonize radyasyon alanında bulunan herhangi bir materyal veya canlıya aktarılan enerji miktarının belirlenmesi önemlidir. Radyasyon absorbsiyon birimi: Rad (Radiation absorbed doz) Tanımı: herhangi bir absorbanın bir gramında 100 erg’ lik enerji depozisyonunu ifade eder. İnternasyonel sistemde (SI) geliştirilen eşdeğer birim Gray (Gy) (1 Joule/kg) dir. 1 Rad = 100 erg/g 1 Gy = 1 Joule/kg 1 Gy = 100 Rad 1 centigray (cGy) = 1 rad

DOZ-ETKİ İLİŞKİSİ Bir çok kompleks parametreye bağlı olmak üzere iyonize radyasyonun biyolojik sisteme enerji transfer ettiğinde oluşacak sonuç absorbe edilen doz ile ilişkilidir. İnsan gibi kompleks organizmalar için iki tip doz-etki ilişkisi vardır.

DOZ-ETKİ İLİŞKİSİ SOMATİK ETKİLER DETERMİNİSTİK ETKİ ERKEN GEÇ STOKASTİK ETKİ GENETİK ETKİLER

İYONİZE RADYASYONUN BİYOLOJİK ETKİLERİ SOMATİK (BEDENSEL)ETKİLER KALITIMSAL ETKİLER ERKEN ETKİLER (Akut Işınlama Etkileri) GECİKMİŞ ETKİLER (Kronik Işınlama Etkileri) BÖLGESEL RADYASYON HASARLARI (BRH) Nonstokastik Deterministik Etkiler Stokastik Etkiler AKUT RADYASYON SENDROMLARI (ARS)

SOMATİK ETKİLER Etki bireyde radyasyon dozunun absorbsiyonu ile ortaya çıkar. Somatik etkiler deterministik (kesin) ve stokastik (kesin olmayan) etkiler olmak üzere iki etki mekanizmasını kapsar

Erken Deterministik Etkiler Geniş vücut bölgelerinin yüksek doza maruz kalmaları ile ortaya çıkar. Doz eşik değeri vardır. Erken etkiler dozdan sonra ilk yıl içerisinde ortaya çıkar. Erken etkilere örnek: Eritem, pulmoner pneumonitis ve radyasyon hastalığı Erken etkiler dozun fraksiyone veya uzamış verilmesine göre değişebilir. Genel olarak dokular fraksiyone veya uzamış olarak verilen doza dayanabilirler.

Geç Deterministik Etkiler Geç etkiler genellikle dozdan sonra 1 yılı aşkın sürede ortaya çıkar. Geç etkilere örnek; keratosis (cilt kalınlaşması), pulmoner fibrosis, katarakt ve obliteratif endarteritis (kan damarı lümen endotelinin ilerleyici skelerozis ile kalınlaşması ve obstrüksiyonu) Geç etkiler dozun bölünmüş veya uzamış verilmesinden daha az etkilenirler ve sadece total doz ile orantılı olarak ortaya çıkarlar.

Stokastik etkiler Işınlanan bireyde ortaya çıkış insidansı kesinlik göstermez. Bu etkilere örnek: Lösemi ve kanser oluşumları Eşik değeri yoktur.

DETERMİNİSTİK ETKİLER STOKASTİK ETKİLER ÖZELLİKLERİ *Eşik doz değeri var *Şiddeti doz ile orantılı *Eşik doz değeri yok *Biyolojik etki olasılığı doz ile artar fakat biyolojik etki şiddeti doz ile artmaz SONUÇLARI *AKUT RADYASYON SENDROMU *RADYOLOJİK YANIKLAR *GEÇ SONUÇLAR: -Fibrozis, sklerozis, nekrozis *PRENATAL ETKİLER: -Mental retardasyon, teratolojik malformasyonlar *RADYOAKTİF İNTOKSİKASYONLAR: *RADYASYON KANSERLERİ: -Hematopatiler (Lösemi) -Tümörler (Akciğer, Gastrointestinal, Tiroid) *

GENETİK ETKİLER Genetik etkiler germ hücrelerinin kromozomlarında veya genlerde mutasyonlar ile sonuçlanan herediter geçişi olan genotipik değişiklikleri tanımlar. Stokastik etki grubu içerisinde sayılırlar Etki ışınlanan bireyde değil bu bireyin sonraki nesillerinde ortaya çıkar. Genetik etkinin ortaya çıkması için ışınlanan hücre yaşamalı ve fertilize olmalıdır.

RADYASYONUN HÜCREDE MOLEKÜLER SEVİYEDEKİ ETKİLERİ İyonize radyasyon direk ve indirek etki ile moleküllerde hasar oluşturur. Direk etki; aktarılan enerjinin moleküle doğrudan etkisiyle (DNA ile direk etkileşme) hücrede moleküler inaktivasyon veya değişim yapması. İndirek etki; aktarılan enerjinin oluşturduğu serbest radikallerin hücredeki moleküllerle reaksiyona girerek bozunuma yol açması.

HÜCRE HASARINI ETKİLEYEN FAKTÖRLER Doku ısısı: Düşük ısıda DNA etkisi, yüksek ısıda diğer hücresel etkiler artar. Doku pH’sı: Düşük pH’da radyasyon etkisi azalır. Dokudaki oksijen yoğunluğu: Oksijenasyon serbest radikaller üzerinden indirekt etkiyi arttırabilir.Anoksik ortamda radyasyon etkisi azalır. Doz hızı,sürekliliği ve enerjisi: Bu parametreler yüksek ise radyasyonun etkisi daha yüksektir.

HÜCRE HASARINI ETKİLEYEN FAKTÖRLER Hedef molekül konsantrasyonu: Fazla ise radyasyonun etkisi azalır. Radyosensitize edici ajanlar: Katyonlar ve elektron affinitesi yüksek bileşikler (örn:metronidazol) radyasyonun etkisini arttırabilir. Radyoprotektif ajanlar: Antioksidanlar, doku hipoksisi yapan ajanlar, tioller.