İRRADYASYON

ve

ETKİLERİ

Günümüzde çok sayıda radyasyon türünden ve zararlarından söz edilir.

Güneşte uzun süre kalmanın etkisiyle oluşan ultraviole zararları ile televizyon, cep telefonu, bilgisayar gibi sürekli çevremizde olan araçlardan yayılan elektromanyetik radyasyonunu etkileri sürekli tartışılır.

Nükleer silahlar ve nükleer elektrik santralleri, güneş patlamaları, radyolojideki ve nükleer tıptaki tanı uygulamaları da önemli radyasyon kaynaklarıdır. Kanser tedavisinde irradyasyondan yararlanılır.

Radyasyon (ışıma), bir kaynaktan ışın yayınlanmasıdır. Bir nesnenin ışınların et­kisi altında kalmasına irradyasyon denir.

Radyasyon tipleri:

  1. İyonlaştırıcı radyasyon: (a) Partiküllü radyasyon; (b) Elektromanyetik radyasyon

  2. Laser ışınları

İRRADYASYON

   @ İYONLAŞTIRICI RADYASYON

İyonlaştırıcı radyasyonda her ışıma bir enerji taşır. Enerji yükü güçlü olan ışımalarda etkilenen nesnenin atomları iyonlaşmaya başlar. Güçlü bir enerji atom çekirdeğini kuşatan elektronlarını dağıtarak biyolojik yapıyı bozar (iyonlaştırma yetisi). Geçtiği yer­lerdeki atomların yapısını değiştirir. Taşıdığı yüksek enerjiyle bir atomdan bir elektronu ayırır. Atomun elektrik yükündeki denge bozulur ve (-) yüklü bir iyon oluşur (iyonlaşma).

İyonlaştırıcı radyasyon tıpta radyodiyagnostik ve radyasyon onkolojisinde kullanılır.

İyonlaştırıcı etkinin 2 mekanizması vardır;

   (i) Direkt etki: doğrudan hedefe yönelir. Bir hücredeki tüm atomları ve molekülleri etkiler. Enzim sistemi, yapısal proteinler, RNA, DNA bozulur. Oysa temel hedef DNA’dır. DNA zararı mitozdan önce onarılamazsa hücrede apoptozis girişimi başlar. Apoptozis gerçekleşemez ve hücrede mitoz süreci başlarsa gen mutasyonları oluşur ya da tümör oluşumu tetklenir. TABLO

   (ii) İndirekt etki: intrasellüler suyun hidroliziyle serbest radikallerin oluşumunu tetikler. Serbest radikaller DNA’nın kimyasal yapısını bozarlar. Çekirdek zararlarının büyük bölümü sitoplazmada oluşan serbest radikallerin etkisiyle oluşur.

İyonlaştırıcı radyasyonun sonuçları

  • Çok düşük dozlarda hidropik dejenerasyon ve kromatin kümeleşmeleri gibi reversibl değişiklikler,

  • Orta düzeydeki dozlarda DNA etkilenmesine bağlı mutasyonlara ve kanserlere yol açabilen gen zararları,

  • Yüksek dozlarda çekirdek zararları ve sitoplazma şişmesiyle ölüm.

Mutasyonlar 3 yönde etkili olur;

(1) Hücre apoptozisle ölüme yönlenir,

(2) Germ hücre mutasyonları konjenital anomalilere ve kalıtsal hastalıklara neden olur,

(3) Kanser sürecini tetikler.

İyonlaştırıcı radyasyonun yapısal türleri

İyonlaştırıcı radyasyon kaynağından aldığı enerjiyi hedefe ulaştırır.  Enerji iki biçimde yayılır:

  1. Elektromanyetik radyasyon.

  2. Partiküllü radyasyon.

1- Elektromanyetik radyasyon: enerji dalgalarla yayılır. Elektromanyetik radyas­yonun dalga boylarına göre bir spektrumu vardır. Bu spektrum bölümlere ayrılmış ve her birine ayrı adlar verilmiştir. Dalga boyu kısaldıkça taşınan enerji ve penetrasyon gücü artar. İyonlaşma yapabilenleri en kısa dalgalı olanlarıdır.

Uzundan kısaya doğru verilen adlar şunlardır: elektrik dalgaları, radyo dalgaları, infraruj, görünen ışınlar, ultraviyole, Grenz ışınları, Röntgen ışınları, gamma-ışınları, sekonder kozmik ışınlar.

Elektromanyetik irradyasyonun dokulardaki etkisinin görülebilmesi için bir latent periyod vardır. Dalga boyu kısaldıkça latent periyod uzar. Örnekler: infraruj deride hemen yanık yapar, ultraviyolenin yapması için 2-12 saat gerekir, x-ışınlarının etkileri 2-3 gün sonra belirir.

Röntgen ve gamma -ışınları aynı yapıdadır. Gamma-ışınlarının dalga boyu daha kısadır, taşıdığı enerji ve penetrasyon gücü daha fazladır.

2- Partiküllü radyasyon: enerjiyi yüksek hızlı küçük partiküller taşır. Elektron, döteron, proton, nötron gibi atom partiküllerinden oluşur. a partikülleri, b partikülleri ve nötronlar en önemlileridir. a partiküllerinin penetrasyon gücü 1 mm’den azdır. b partikülleri taşıdığı enerjinin niceliğine bağlı olarak 2 mm ya da daha derine penetre olabilirler. Nötronlar elektrik yükü taşımaz ancak rastladığı atoma radyas­yon yapabilme yeteneğini kazandırır.

İyonlaştırıcı radyasyonun kaynakları

   (1) Doğal olarak bulunanlar: kozmik ışınlar, doğada bulunan radyoaktif maddeler (radium, uranium, actinium, thorium), ultraviole, vd.

   (2) Yapay olarak elde edilenler: atom pili, atom reaktörü, atom bombası, izotoplar, x-ışını ve gamma-ışını üreten apa­reyler, solaryum, vd.

Radyasyona verilen biyolojik tepkiler

Radyasyonun canlı organizma üzerindeki etkilerini 3 faktör belirler;

(i) Radyasyona özgü faktörler: penetrasyon gücü, taşıdıkları enerji, dozu ve birikme nitelikleri en önemlileridir. Dalga boyu kısaldıkça taşınan enerji ve dokulara penetrasyon gücü artar. Küçük dozlardaki ışınlar genellikle zararsızdır.  Bazı ışınlar küçük dozlarda yineleyerek verildiğinde dokularda birikebilir ve hücrelere zarar vermeye başlar (radyasyon onkolojisinde bu tür ışınlar kullanılır). Yüksek dozlar hücreyi hemen öldürür, kromozom­larda kopmalar ve mutasyonlar yapabilir; sitoplazmada serbest radikaller meydana gelir.

(ii) Etkilenen hücrelere ve dokulara özgü faktörler: hücrelerin ışınlara duyarlılığı, radyasyon zararlarını onarabilme gücü, etkilenen hücrelerin siklusu oldukça önemlidir.

Gebe uterusun ışınlanması fetüse zarar verebilir. İlk aylardaki ışınlama daha tehlikelidir. İrradyasyonun dozuna ve penetrasyon gücüne göre değişik ağırlıkta anomaliler (mikrosefali, göz, diş anomalileri) ve lösemi meydana gelebilir. Yüksek dozlarda fetüs ölür ve abortus (düşük) olur.

İrradyasyonla hücrelerin fonksiyonları bozulabilir. Lökositler fagositoz gücünü yitirir, tükürük bezlerinde salgılama bozulur, bağırsak mukozasında mukus salgısı artar, midenin asid salgısı azalır.

(iii) Ortam koşulları: dokulardaki oksijen eksikliğinde x ve gamma ışınlarının etkileri azalır. Damarlarması (oksijenlenmesi) yetersiz olan tümörler irradyasyona direnç gösterirler. Dokunun soğuk olması da irradyasyona duyarlılığını azaltır.

Hücrelerin radyasyona duyarlılık düzeyi (radyosensitivite)

Organizmayı oluşturan hücrelerin ve tümörlerinin radyasyondan etkilenmeleri farklılıklar gösterir. Radyasyondan etkilenenlere “radyosensitif”, direnç gösterenlere ise “radyoresistant” nitelemesi yapılır. Radyasyon onkolojisinde bir kavram daha vardır; radyosensitif hücrelerden oluşan tümörlerin tümü “radyokürabl” değildir. Bir tümörün irradyasyonla tedavi edilebilmesi (radyokürabilite) için bazı değişkenlerin etkisi vardır; tümörün bulunduğu derinlik, tümörü kuşatan sağlıklı dokuların yapısı, tümörün damarlanma nitelikleri bu değişkenlerin başlıcalarıdır.

Hücrelerin radyasyona duyarlılık düzeyi içinde bulundukları siklus ile yakından ilgilidir. G2 ya da mitoz en duyarlı evrelerdir. G1’de azalan duyarlılık S evresinde neredeyse sıfıra iner. Bu nedenle mitozların ve hücre proliferasyonunun en yoğun olduğu germinatif hücreler, kemik iliği ve ince bağırsak hücreleri radyasyona en duyarlı hücrelerdir. TABLO

Radyasyon zararları   

Organizmanın tümü ele alındığında klinik belirtileri radyasyonu izleyen ilk 4-6 haftada algılanan olgular akut irradyasyon sendromu olarak nitelenir. Dokular ve organlar tek tek incelendiğinde ise etkilenmenin farklı boyutlarda olduğu izlenir. TABLO

Radyasyonun önemli etkileri sitoplazmada görülür, ancak hedef çekirdektir. Eşik dozun aşıldığı hücrelerde çekirdek şişer, kromatin kümecikleri oluşur, hücre zarında defektler belirir, organellerde dejenerasyonlar görülür. Bir süre sonra piknoz ve karyoreksis saptanır. Çekirdeklerin biçimi bozulur, garip mitozlar izlenir.

Akut radyasyon sendromundaki ilk bulgu 2-3 gün içinde deride beliren eritemdir (akut radyodermatit). 2-3 haftalık bir latent dönemden sonra yanıklar belirir, ödem başlar. Bir süre sonra da kıllar dökülür, derinin rengi koyulaşır.

Doz yüksekse ya da yinelenen dozlar verilirse kronik radyodermatit bulguları belirir. Endotel hücreleri bozulur, trombozlar ve kanamalar oluşur. Yinelenen küçük dozlarda kronik evreye 1 ay-1 yıl gibi geniş bir latent dönemden sonra girilir. Kronik radyodermatit süreci veziküller ve deskuamasyonla başlar. Arteriollerde intima hiperplazisi nedeniyle çeperler kalınlaşır, lümenler daralır (endarteritis obliterans). Hipoksik dokularda fibrozis başlar. Dolaşım bozukluğu ve buna bağlı fibrozis olgusu kronik radyasyonların en belirgin sonucudur.

Başka nedenlere bağlı deri yaralarında iyonlaştırıcı radyasyon yara kontraksiyonuna engel olur. İyileşmekte olan yaradaki granülasyon dokusu yapımını ve reje­nerasyonu inhibe eder.

Fetüs etkilenmesi: Radyasyon etkisinde kalan gebelerde fetüsün düşük dozlardan bile etkilenebildiği bilinmektedir. Doğabilen bebeklerin doğum kilosu düşüktür; birkaç ay sonra genel gelişme geriliği, mikrosefali ve mental retardasyon saptanır. Hidrosefalus, göz patolojileri (mikroftalmi, koryoretinit, körlük), yarık damak/dudak, spina bifida, genital anomaliler görülebilir.

Özel bir elektromanyetik ışıma örneği: Ultraviyole

Güneş ışığının önemli bir komponentidir. Yüksek dağlarda ve tropikal bölgelerde yoğundur. Karda yoğunlaşarak yansır. Dalga boyu uzun ve penetrasyon gücü düşük olan elektromanyetik nitelikli bir iyonlaştırıcı radyasyon türüdür.

Yararlı etkileri: Dokulardaki molekülleri aktive eder; verdiği enerji sıcaklık, fotosentez ve çeşitli fotokimyasal olaylar için kullanılır. Vücutta D vitamini yapımını sağlar. Deride kanlanmayı arttırır. Penetrasyon gücü az olduğu halde bakteri ve virüsleri öldürebilir. Yara iyileşmesini kolaylaştırır.

Zararlı etkileri: Ultraviyole ışınlarının fazlası güneş yanığı yapar. 2-12 saatlik bir latent perioddan sonra deride kırmızılık (erythema, 1. derece yanık) görülür. Daha ağır yanıklarda ödem, vezikül ve büller meydana gelir (2. derece yanık). Ağır güneş yanıklarında ateş, başdönmesi, bulantı, kus­ma ve bitkinlik görülür. Ultraviyolenin tekrarlayan etkileriyle deri giderek esmerleşir (melanin artar) ve keratin tabakasında kalınlaşma olur (hiperkeratoz). Böylece deri ışınlara karşı direnç kazanır.

Güneş ısınlarına açık kısımlarda (yüz, el) uzun yıllar sonra deri yaşlanır (senil ya da solar elastoz).

Ultraviyole ışınları deri kanserlerini (bazal ve skuamöz hücreli ca, malign melanoma) tetikleyebilir. Deri kanserleri genellikle yaşlı kişilerde yüz derisi gibi en fazla güneş gören yerlerde oluşur. Güneş ışınlarının tropikal iklimdeki gibi güçlü olduğu bölgelerde yaşayan beyaz derililer ile gemici ve çiftçi gibi uzun yıllar güneş altında kalan­larda sıktır.

Xeroderma pigmentosum kalıtsal prekanseröz bir hastalıktır. Deride melanin üretimi olmadığı için ultraviyole ışınlarına karşı duyarlıdır. Güneş gören yerlerde önce dermatit, sonra multipl deri kanserleri ortaya çıkar.

Bazı kimyasal maddeler (sülfonamidler ve katran ürünleri) deriyi fotosensibl duruma getirir.

Deriye göre göz daha duyarlıdır. Ultraviyole yoğun olduğunda korneaya lökositler gelir, bulanıklık yapar, körlükle sonuçlanabilir. Karlı yerlerde ultraviyolenin yoğunluğu artar. Lensin bu ışınları makula üzerine toplaması ağır zarar verebilir ve kar körlüğü yapar.

   @ LASER (Light amplifier by stimulated emission of radiation):

Laser aygıtı bir uyaran aracılığı ile karmaşık ışık dalgalarını tekdüze, ince, sık ve monokromatik ışın demetine çevirir. Laser ışınlarının tüm dalga boyları kısa, eşit yükseklik ve eşit uzunluktadır. Işın demetleri birbirlerine paralel, düz ve dar bir konumunu önemli uzaklıklara kadar korur. Dış bükey bir mercekle yaklaşık 1 mikron çarpında bir alanda yoğunlaştırılabilir; bir metali eritebilir ya da tahta parçasını ya­kabilir.

Laserin biyoloji ve tıpta kullanılması 1960 yıllarına rastlamaktadır. Çok küçük çaplarda odaklaştırılabilme özelliğinden yararlanılarak bazı operas­yonlarda bistüri görevi yapabilir. Göz hekimliğinde ve diş hekimliğinde çok sık kullanılır.