RADYASYONUN BİYOLOJİK ETKİLERİ Radyasyon Sağlığı ve Güvenliği Dairesi Şenay YİĞİT 18.09.2000

GİRİŞ Radyasyonun zararlı biyolojik etkiler meydana getirdiği, X-ışınlarının 1895 yılında W.C. Roentgen tarafından keşfedilmesinden bir kaç ay sonra gözlenmiştir. O yıllarda, X-ışınlarına maruz kalma sonucu ciddi cilt reaksiyonları ve epilasyon meydana geldiğini gösteren pek çok tıbbi rapor hazırlanmıştır. Daha sonraları bu ışınlara maruz kalmanın sadece cilt üzerinde hasar yapmakla kalmayıp vücut organları üzerinde de sistematik hasarlar meydana getirdiği gözlenmiştir. 1902 yılına kadar yayınlanan raporlarda radyasyondan zarar gören insanların sayısı 50’yi aşmıştır.

GİRİŞ Günümüzde ise iyonlaştırıcı radyasyonların uygulamaları bilim ve teknolojinin hemen hemen her dalına girmiştir. Bu uygulama alanlarının gün geçtikçe artması görevleri gereği iyonlaştırıcı radyasyonlara maruz kalan insanların sayısını da artırmaktadır. Radyasyonun zararlı biyolojik etki meydana getirmesi, radyasyona maruz kalmanın sınırlanması ihtiyacını ortaya koymaktadır. Bu nedenle radyasyonların, canlılar özellikle de insanlar üzerinde meydana getirdiği biyolojik etkilerinin incelenmesi gerekmektedir.

Hücrenin Yapısı Vücudumuz şekil ve görevi farklı olan çok fazla sayıda hücreden meydana gelmiştir. Bu hücrelerin çapları 3 mikrondan 100 mikrona kadar değişmektedir. Yetişkin bir insan vücudunda yaklaşık olarak 5x1013 hücre vardır. Hücrenin en yoğun kısmını çekirdek oluşturur ve çekirdek de yer alan en önemli molekül DNA’dır. İnsanlarda, gelişme büyüme ve tamir sırasında vücudtaki hücrelerin bölünerek tamamen kendisinin aynı olan iki hücre oluşturmasına MİTOZ bölünme, cinsiyet hücrelerinin bölünerek kendilerininkinin yarısı kadar genetik madde ihtiva eden gametleri meydana getirmesine ise MAYOZ bölünme denir.

RADYASYONUN HÜCRE İLE ETKİLEŞMESİ a.Direkt Etki b.Dolaylı Etki

RADYASYONUN HÜCREYLE ETKÝLEÞMESÝ 2.Ýndirekt Etki Teorisi: Fiziksel olay: Radyasyon + H2O ® H2O+ + e- H2O + e- ® H2O- Fiziko-Kimyasal Olay: H2O+ ® H+ + ·OH H2O- ® ·H + OH- Kimyasal Olay: ·H + ·H ® H2 ·H + ·OH ® H2O ·OH + ·OH ® H2O2 H2O + ·H ® H2 + ·OH H2O2 + ·OH ® H2O + HO2· Biyolojik Olay: BH + ·H ® ·B + H2 BH + ·OH ® ·B + H2O

RADYASYONUN HÜCREYLE ETKÝLEÞMESÝ 2.Ýndirekt Etki Teorisi: O2 + ·H ® HO2· 2HO2· ® H2O2 + O2 ·B + O2 ® BO2· (Organik peroksit radikali) BO2· radikali diðer organik biyolojik moleküllerle pek çok zincirleme reaksiyon yapabilir. BO2· + BH ® BO2H + ·B Ortamdaki oksijenin mevcudiyeti radyasyonun biyolojik etkisini artýrmaktadýr. Çünkü oksijen, hidrojenperoksit ve diðer organik peroksitlerin meydana geliþini artýrýr. Bütün reaksiyonlar sonucu biyolojik hasar ilerler, hýzlanýr ve kalýcý bir nitelik kazanýr.

BİYOLOJİK HASARLARA ETKİ EDEN FAKTÖRLER RADYASYONUN KAREKTERİSTİKLERİ HEDEFİN KAREKTERİSTİKLERİ

BİYOLOJİK HASARLARA ETKİ EDEN FAKTÖRLER 1.Radyasyonun Karekteristikleri Biyolojik bakımdan, farklı tiplerdeki ve enerjideki iyonlayıcı radyasyonların meydana getirdiği etkilerde farklıdır. Yani biyolojik etki radyasyonun tipine ve enerjisine bağlıdır. Proton nötron ve alfa gibi ağır parçacıklar, aynı enerjili gamma ışınları ve beta parçacıklarından daha kısa uzaklıklarda enerjilerini kaybederler. Örneğin 3 MeV enerjideki bir beta parçacığının havada 12.5cm ilerleyebilmesine karşın, aynı enerjideki bir alfa parçacığı ancak 1.7cm yol alabilir.

BİYOLOJİK HASARLARA ETKİ EDEN FAKTÖRLER 1.Radyasyonun Karekteristikleri Parçacığın birim yolda kaybettiği ortalama enerji lineer enerji transferi veya kısaca LET olarak adlandırılır. Eşit dozda farklı radyasyonların farklı biyolojik etkilerinin olduğunu ifade etmek için de Relatif Biyolojik Etkinlik (RBE) terimi tanımlanmıştır.

BİYOLOJİK HASARLARA ETKİ EDEN FAKTÖRLER 1.Radyasyonun Karekteristikleri Canlıda meydana gelen biyolojik hasar hedef tarafından soğurulan doz ve bu dozun alındığı süreye yani doz hızına bağlıdır. Eşit dozdaki radyasyonların düşük doz hızlarında uygulanması ile oluşan hasar, yüksek doz hızlarında uygulanması ile oluşan hasara göre daha az olmaktadır. Örneğin 10Gy’lik bir radyasyon dozunun canlılara bir kerede verilmesi canlının %100 ölümüne sebep olurken aynı dozun 5+5Gy olarak iki kerede 24 saat ara ile verilmesi ölüm oranını %40 düşürmektedir.

BİYOLOJİK HASARLARA ETKİ EDEN FAKTÖRLER 2.Hedefin Karekteristikleri İnsan vücudundaki dokuları meydana getiren hücreler farklı özelliklere sahip oldukları için radyasyonlara karşı gösterdikleri duyarlılıklarıda aynı değildir. Sık sık bölünen örneğin kemik iliği içindeki kan yapan hücreler; ara sıra bölünen örneğin bağ ve yağ dokusu hücrelerine nazaran, radyasyondan daha fazla etkilenmektedir.

BİYOLOJİK HASARLARA ETKİ EDEN FAKTÖRLER 2.Hedefin Karekteristikleri Hücrenin radyasyondan etkilenme durumu; oksijen konsantrasyonuna, hücrenin bölünme safhasına, kan ve besin durumuna, hücrenin gösterdiği faliyete, organizmanın yaşına, cinsine ve sağlığına bağlıdır.

RADYASYONUN BİYOLOJİK ETKİLERİ 1.Radyasyonun Somatik (Bedensel) Etkileri Somatik etkiler, radyasyona maruz kalan kişinin kendisinde hayatı boyunca ortaya çıkabilicek biyolojik etkilerdir. Radyasyona maruz kalan hücrelerin uğradığı etkiler neticesi biyolojik tesir görülebilmesi arasındaki bağıntı iki ayrı görüşle izah edilmektedir. 1.Eşikli doz-etki (deterministik etki) bağıntısı 2.Eşiksiz doz-etki (stokastik etki) bağıntısı

RADYASYONUN SOMATİK ETKİLERİ   1 EŞİKLİ VE EŞİKSİZ DOZ ETKİ BAĞINTISI

RADYASYONUN BİYOLOJİK ETKİLERİ İnsanların radyasyon dozlarına maruz kalmaları iki şekilde mümkündür. Akut Işınlama: kısa bir zaman içinde ışınlama sonucu alınan dozlar. Kronik Işınlama: Uzun bir zaman süresi içinde alınan dozlar.

AKUT IŞINLAMANIN ETKİLERİ Bir saat içinde bulantı, kusma, 1 hafta sonunda ishal, ağız ve boğazda enfeksiyon, ateş, iç kanama, saç dökülmesi, kan tablosunda ciddi değişiklikler, hızla zayıflama olur ve ışınlananların %80-100’ünün 2 ay içinde ölümü, sağ kalanların çok uzun sürede iyileşmesi mümkündür. 4-6 1-2 saat içinde mide bulantısı, kusma, iç kanama, ağız ve boğazda ciddi enfeksiyonla birlikte kan tablosunda değişiklikler , saç dökülmesi, ishal, hızlı kilo kaybı ve ışınlananların %50’sinde ölüm olasılığı vardır. 2-4 24 saat içinde bulantı, kusma, belirtisiz bir haftadan sonra saç dökülmesi, ishal, kan tablosunda orta derecede değişiklikler olur. 1-2 Mide bulantısı , kusma ve normal yaşam süresinde kısalma olasılığı vardır. 0.5-1 Kanda geçici hafif değişiklikler ile geçikmiş etkiler olabilir. Sağlıklı bir kişide ciddi bir hasar olasılığı yoktur. 0.25-0.5 Gözlenebilir bir hasar yoktur 0-0.25 Biyolojik Etkiler Soğurulan Doz(Sv)

KRONİK IŞINLAMANIN ETKİLERİ a). Kanser veya lösemi meydana gelmesi b). Doğal ömür süresinin kısalması c). Embriyo ve genel gelişmesi üzerindeki etkiler d). Diğer etkiler i). Doğurganlık üzerine etkiler ii). Katarakt meydana gelmesi

KRONİK IŞINLAMANIN ETKİLERİ a. Kanser veya Lösemi meydana gelmesi: Kanser oluşumu çok az sayıda, hatta tek bir hücrenin bile radyasyonla etkileşmesi sonucu oluşabilecek bir etkidir ve bu nedenle herhangi bir eşik dozu yoktur. Çok düşük bile olsa herhangi bir doz bu etkiyi oluşturabilme olasılığına sahiptir. Alınan dozun artması bireyde görülebilecek etkinin şiddetini artırmaz sadece toplum içinde bu etkinin görülebilme sıklığını artırır.

KRONİK IŞINLAMANIN ETKİLERİ b. Doğal ömür süresinin kısalması: Radyasyonun Stokastik etkisine uyar. Radyasyona maruz kalma erken ihtiyarlamayada neden olur.

KRONİK IŞINLAMANIN ETKİLERİ c. Embriyo ve genel gelişmesi üzerindeki etkileri: Bu etki türü de radyasyonun stokastik etkisine uyar. Embriyo ilk gelişme safhasında radyasyona karşı çok fazla duyarlıdır. Gelişip hücreler farklılaştıkça radyasyon etkilerine karşı direnç kazanır. Örneğin insan deneyimleri ve hayvanlar üzerinde yapılan çalışmalar, embriyonun hasar görme riskinin hamileliğin ilk iki ayında en fazla olduğunu, hamilelik ilerledikçe derece derece azaldığını göstermiştir.

KRONİK IŞINLAMANIN ETKİLERİ d. Diğer etkiler: Bu etkilerin ortaya çıkması radyasyonun deterministik etkisi olarak bilinir. i) Doğurganlık üzerine etkiler: Radyasyonun doğurganlığı azaltma etkisi olup, azaltma radyasyon dozuna bağlıdır. Gözlenebilir etkiler doğurganlıkta azalmadan başlayarak sürekli kısırlağa gidebilen bir aralıkta değişmektedir. ii) Katarakt meydana gelmesi: Gözde özellikle X- ve gamma ışınları ve nötronların katarakt meydana getirdiği saptanmıştır.

RADYASYONUN GENETİK ETKİLERİ Genetik etkiler, üreme hücrelerinin ışınlanması ile ilgili olup, etkiler radyasyona maruz kalan kişiden türeyen nesillerde görülür. Radyasyonun genetik etkisi ile tavşan dudaklı, 6 parmaklı bebekler meydana geldiği saptanmıştır. Radyasyonun mühtemel genetik etkileri hakkında tüm tahminler deney hayvanlarına özelliklede fareler üzerinde elde edilen sonuçlara dayandırımaktadır.

SONUÇLAR Hücrenin radyasyona maruz kalması sonucu oluşan olaylar, hücre fonksiyonlarının bozulmasına ve dolayısıyla değişimlere sebep olur. Bu şekilde değişmeye başlayan biyolojik değişiklikler, saniye mertebesinden 20-30 yıla kadar uzanan bir zaman aralığında gelişerek biyolojik bir rahatsızlık olarak ortaya çıkabilir.

SONUÇLAR Hücrelerin radyasyona karþý duyarlýlýðý yani hücrede meydana gelebilecek deðiþikliklerin olma ihtimali çoðalma kabiliyeti ile doðru orantýlýdýr. Geliþmiþ bir insanýn saç, kýl, týrnak ve kan gibi devamlý çoðalarak kendini yenileyen dokularý radyasyona karþý duyarlýdýrlar. Anne karnýndaki bebek de geliþme safhasýnda olduðundan hücreleri çoðalma durumundadýr ve radyasyona karþý çok duyarlýdýr.

SONUÇLAR Radyasyonun dolaylý etkisinin meydana getirdiði hasarlar doðrudan etkisinin meydana getirdiði hasarlardan çok daha fazladýr.

SONUÇLAR Somatik etkiler, radyasyona maruz kalan kiþinin kendisinde görülürken, genetik etkiler radyasyona maruz kalan kiþinin, ýþýnlama sonrasý meydana gelecek çocuklarý, torunlarý ya da daha ileri nesillerinde görülür.

SONUÇLAR Somatik etkilerin hem eþikli hem de eþiksiz doz etki baðýntýsýna uyduðu kabul edilirken, genetik etkilerin ise sadece eþiksiz doz etki baðýntýsýna uyduðu kabul edilmiþtir.

SONUÇLAR Radyasyonun genetik etkileri sadece hayvanlar üzerinde alýnan sonuçlara dayandýrýlýrken somatik etkileri hem hayvanlar hem de insanlar üzerinde alýnan sonuçlara dayandýrýlmaktadýr.