Radiobiologiya

Radiobiologiya — Radiobiologiya (həmçinin radiasiya biologiyası kimi tanınır və nadir hallarda aktinobiologiya kimi də tanınır) radiasiyanın canlı toxuma təsirini (ionlaşdırıcı və qeyri-ionlaşdırıcı şüalanma daxil olmaqla), xüsusən də radiasiyanın sağlamlığa təsirini öyrənən klinik və əsas tibb elmləri sahəsidir.

İonlaşdırıcı şüalanma ümumiyyətlə canlılar üçün zərərlidir və potensial olaraq öldürücüdür, lakin xərçəng və tirotoksikozun müalicəsi üçün radiasiya terapiyasında sağlamlıq faydaları ola bilər. Onun ən çox yayılmış təsiri, məruz qaldıqdan sonra illər və ya onilliklər ərzində gizli bir dövr ilə xərçəngin induksiyasıdır. Yüksək dozalar vizual olaraq dramatik radiasiya yanıqlarına və ya kəskin radiasiya sindromu nəticəsində sürətli ölümə səbəb ola bilər. Nəzarət olunan dozalar tibbi görüntüləmə və radioterapiya üçün istifadə olunur.

 Sağlamlığa təsirləri 
Ümumiyyətlə, ionlaşdırıcı şüalanma canlılar üçün zərərlidir və potensial olaraq öldürücüdür, lakin xərçəng və tirotoksikozun müalicəsi üçün radiasiya terapiyasında sağlamlıq faydaları ola bilər.
Radiasiyaya məruz qalmanın ən çox mənfi tərəfi sağlamlıq təsirləri iki ümumi kateqoriyada qruplaşdırıla bilər:

 deterministik təsirlər (zərərli toxuma reaksiyaları) böyük ölçüdə yüksək dozadan sonra hüceyrələrin öldürülməsi və ya nasazlığı ilə bağlıdır; və
 stoxastik təsirlər, yəni somatik hüceyrələrin mutasiyası nəticəsində məruz qalmış şəxslərdə xərçəng inkişafı və ya reproduktiv (gen) hüceyrələrin mutasiyası nəticəsində onların nəsillərində irsi xəstəliklə əlaqəli irsi təsirlər  Note: First paragraph provided free..

 Stokastik 
Stokastik proses zamanla dəyişən və içində müəyyən dərəcədə təsadüfilik olan prosesdirNote: first page available free at URL..
Stoxastik (ingiliscə stochastic) — nəticəsi əvvəlcədən dəqiq müəyyən olunmayan, təsadüfi ehtimala əsaslanan proses və ya hadisə deməkdir. Yəni stoxastik hadisələrdə nəticə mütləq baş vermir, sadəcə müəyyən ehtimalla baş verə bilər. Əgər bir təsir stoxastikdirsə, onun baş verib-verməyəcəyi təsadüfdən asılıdır. Doza artdıqca hadisənin ehtimalı artır, amma şiddəti artmır. İonlaşdırıcı radiasiyanın yaratdığı xərçəng riski stoxastik təsir sayılır. Yəni:

 Radiasiya alan hər kəsdə xərçəng yaranmır.
 Amma doza artdıqca xərçəng yaranma ehtimalı artır.

Stoxastik təsirlərin xüsusiyyətləri:

 Minimum təhlükəsiz hədd yoxdur (hər kiçik doza belə nəzəri olaraq risk yarada bilər).
 Təsir ehtimalla ölçülür.
 Şiddət dozadan asılı deyil, yalnız baş vermə ehtimalı asılıdır .

İonlaşdırıcı şüalanmanın insan sağlamlığına bəzi təsirləri stoxastikdir, yəni onların baş vermə ehtimalı doza ilə artır, şiddəti isə dozadan asılı deyil. Radiasiya nəticəsində yaranan xərçəng, teratogenez, idrak qabiliyyətinin zəifləməsi və ürək xəstəlikləri ionlaşdırıcı şüalanmanın yaratdığı stoxastik təsirlərdir .

Onun ən çox yayılmış təsiri, məruz qaldıqdan sonra illər və ya onilliklər ərzində gizli bir dövr ilə xərçəngin stoxastik induksiyasıdır. Bunun baş vermə mexanizmi yaxşı başa düşülür, lakin risk səviyyəsini proqnozlaşdıran kəmiyyət modelləri mübahisəli olaraq qalır. Ən çox qəbul edilən model, ionlaşdırıcı şüalanma nəticəsində xərçəngin tezliyinin hər sievertə 5,5% nisbətində effektiv şüalanma dozası ilə xətti olaraq artdığını irəli sürür. KT müayinəsi zamanı alınan doza adətən bir neçə mSv olur
.

İonlaşdırıcı radiasiyanın insan sağlamlığına təsirləri barədə kəmiyyət məlumatları digər tibbi vəziyyətlərlə müqayisədə nisbətən məhduddur. Bunun səbəbi bu günə qədər qeydə alınmış halların az olması və bəzi təsirlərin stoxastik xarakter daşımasıdır. Stoxastik təsirlər yalnız geniş miqyaslı epidemioloji tədqiqatlar vasitəsilə ölçülə bilər; bu tədqiqatlarda siqaret çəkmə vərdişləri və digər həyat tərzi amilləri kimi qarışdırıcı faktorları aradan qaldırmaq üçün kifayət qədər məlumat toplanmalıdır. Yüksək keyfiyyətli məlumatların ən zəngin mənbəyi Yapon atom bombası sağ qalanlarının tədqiqidir. Təxminən 8 mSv doza verən bir abdominal KT müayinəsinin xərçəngin inkişafı üzrə əlavə ömürboyu riski 0,05% və ya 2000 nəfərdən 1 olaraq qiymətləndirilir.

 Deterministik 

Deterministik təsirlər — müəyyən hədd  dozadan yuxarı olduqda mütləq baş verən və doza artdıqca şiddəti artan təsirlərdir.
Yüksək radiasiya dozası deterministik təsirlərə səbəb olur; bu təsirlər müəyyən bir hədd dozadan sonra etibarlı şəkildə meydana çıxır və onların ağırlıq dərəcəsi doza artdıqca artır. Deterministik təsirlər stoxastik təsirlərdən mütləq olaraq daha ciddi və ya daha yüngül olmur; hər iki növ təsir nəticədə müvəqqəti narahatlıqdan tutmuş ölümə qədər gətirib çıxara bilər. Deterministik təsirlərə nümunələr:

 Kəskin radiasiya sindromu (Acute radiation syndrome) — kəskin bütün-bədən şüalanması nəticəsində
 Radiasiya yanıqları — bədənin müəyyən bir səthinə yönəlmiş radiasiya nəticəsində
 Radiasiya ilə induksiya olunan tireoidit — hipertiroidizmin radiasiya müalicəsi zamanı mümkün yan təsir
 Xroniki radiasiya sindromu — uzunmüddətli radiasiya təsirindən
 Radiasiya ilə induksiya olunan ağciyər zədələnməsi — məsələn, ağciyərlərə tətbiq olunan radiasiya terapiyası nəticəsində
 Katarakta və sonsuzluq

ABŞ Milli Elmlər Akademiyasının İonlaşdırıcı Radiasiyanın Bioloji Təsirləri Komitəsi belə nəticəyə gəlmişdir ki, “şiş yaranma riskinin sıfır olduğu bir doza həddinin mövcud olduğunu göstərən inandırıcı sübut yoxdur”  .

 Radiasiya növünə görə 

Alfa hissəcikləri yayan izotoplar udulduqda (orqanizmə daxil olduqda), onların yarımparçalanma müddəti və ya parçalanma sürətinin göstərdiyindən daha təhlükəli olurlar. Bu, alfa radiasiyasının canlı hüceyrələrə daxil olduqdan sonra bioloji zədələnmə yaratmaq baxımından yüksək nisbi bioloji effektivliyə malik olması ilə əlaqədardır.

Udulmuş alfa-şüalandırıcı radioizotoplar (məsələn, transuran elementlər və ya aktinidlər) orta hesabla beta və ya qamma şüalandırıcı radioizotopların eyni aktivliyindən təxminən 20 dəfə, bəzi təcrübələrdə isə 1000 dəfəyə qədər daha təhlükəlidir. Əgər radiasiya növü məlum deyilsə, onu elektrik sahəsi, maqnit sahəsi və ya müxtəlif qalınlıqlı qoruyucu materiallardan istifadə etməklə aparılan diferensial ölçmələr vasitəsilə müəyyən etmək mümkündür
.
Radiasiyadan mühafizədə istifadə olunan xarici doza kəmiyyətləri mövcuddur. Onların necə hesablandığı və tətbiq edildiyi barədə sivert vahidi haqqında məqaləyə baxmaq olar.

 Hamiləlik dövründə 

Radiasiya ilə induksiya olunan xərçəngin həyatın müəyyən mərhələsində inkişaf etmə riski, döl radiasiyaya məruz qaldıqda, böyüklərlə müqayisədə daha yüksəkdir. Bunun səbəbi hüceyrələrin böyümə mərhələsində daha həssas olması və dozanın təsirindən sonra xərçəngin inkişafı üçün daha uzun həyat müddətinin mövcud olmasıdır. Həddindən artıq radiasiya təsiri dölə və ya reproduktiv orqanlara zərər verə bilər. Araşdırmalar göstərir ki, doqquz ay ərzində bir dəfədən çox skan edilməsi (məsələn, KT müayinəsi) dölə zərər verə bilər.

 Ölçmə 

İnsan orqanizmi çox yüksək dozalar istisna olmaqla ionlaşdırıcı radiasiyanı birbaşa hiss edə bilmir. Lakin ionlaşmanın təsirlərindən istifadə edərək radiasiyanı xarakterizə etmək mümkündür. Maraqlı olan parametrlərə parçalanma sürəti, hissəcik axını, hissəcik növü, şüa enerjisi, kerma, doza gücü və radiasiya dozası daxildir.

İnsan sağlamlığını qorumaq məqsədilə dozaların monitorinqi və hesablanması dozimetriya adlanır və sağlamlıq fizikası elmi çərçivəsində həyata keçirilir. Əsas ölçmə vasitələrinə xarici effektiv dozanı müəyyən etmək üçün dozimetrlərin istifadəsi və orqanizmə daxil olmuş (udulmuş) maddələr üçün bioanaliz  üsulları daxildir. Sivert haqqında məqalə ICRU və ICRP-nin doza kəmiyyətlərinin istifadəsinə dair tövsiyələrini ümumiləşdirir, ionlaşdırıcı radiasiyanın sivertlə ölçülən təsirləri barədə məlumat verir və müəyyən hallarda qəbul edilən təxmini doza göstəricilərinə nümunələr təqdim edir.

Öhdəlik dozası  insan orqanizminə radioaktiv maddə daxil olduqdan sonra yaranan stoxastik sağlamlıq riskinin ölçüsüdür. ICRP bildirir ki, “daxili şüalanma zamanı öhdəlik effektiv dozaları adətən radionuklidlərin qəbulunun bioanaliz ölçmələri və ya digər göstəricilər əsasında qiymətləndirilməsi ilə müəyyən edilir. Radiasiya dozası qəbul miqdarından tövsiyə olunan doza əmsalları istifadə edilməklə hesablanır”.

 Təşkilatlar 

Beynəlxalq Radioloji Mühafizə Komissiyası (ICRP) Radiasiyadan Mühafizənin Beynəlxalq Sistemini idarə edir və doza qəbuluna dair tövsiyə olunan hədləri müəyyən edir. Doza göstəriciləri udulmuş doza, ekvivalent doza, effektiv doza və ya öhdəlik dozasını ifadə edə bilər.

Mövzunu araşdıran digər mühüm təşkilatlar bunlardır:

 Beynəlxalq Radiasiya Vahidləri və Ölçmələri Komissiyası (ICRU)
 BMT-nin Atom Radiasiyasının Təsirləri üzrə Elmi Komitəsi (UNSCEAR)
 ABŞ Radiasiyadan Mühafizə və Ölçmələr üzrə Milli Şurası (NCRP)
 Böyük Britaniyanın Səhiyyə Təhlükəsizliyi Agentliyi (UK Health Security Agency)
 ABŞ Milli Elmlər Akademiyası (NAS, BEIR tədqiqatları vasitəsilə)
 Fransanın Radioloji Mühafizə və Nüvə Təhlükəsizliyi İnstitutu (IRSN)
 Avropa Radiasiya Riski Komitəsi (ECRR)

Radiasiyanın mərhələsi (təsir səviyyəsi) bədənin hansı hissələrinin zədələnməsindən və təsirin dərəcəsindən asılıdır.

 Tarix 

Radiasiya XIX əsrin sonlarında kəşf olunsa da, radioaktivliyin və radiasiyanın təhlükələri dərhal dərk edilməmişdi. Radiasiyanın kəskin təsirləri ilk dəfə rentgen şüalarının tətbiqi zamanı müşahidə edilmişdir. Alman fiziki Vilhelm Röntgen 1895-ci ildə barmaqlarını qəsdən rentgen şüalarına məruz qoymuşdu. O, yaranmış yanıqlarla bağlı müşahidələrini dərc etsə də, bunu rentgen şüalarının havada yaratdığı ozonla — sərbəst radikalla — əlaqələndirmişdi. Sonradan məlum oldu ki, orqanizmdə yaranan digər sərbəst radikallar daha böyük rol oynayır. Onun zədələri sonradan sağalmışdı.

Radiobiologiya tibbi elm sahəsi kimi 1896-cı ildə Leopold Freund tərəfindən yeni kəşf olunmuş elektromaqnit şüalanma növü — rentgen şüaları ilə  müalicəsinin nümayişindən sonra formalaşmağa başlamışdır. 1896-cı ilin əvvəlində qurbağaları və həşəratları rentgen şüalarına məruz qoyan Ivan Romanovich Tarkhanov belə nəticəyə gəlmişdi ki, bu yeni şüalar yalnız şəkil çəkmir, həm də “canlı funksiyalara təsir edir”. Eyni dövrdə Pier Küri və Maria Küri radioaktiv polonium və radiumu kəşf etdilər; bu maddələr sonradan xərçəngin müalicəsində istifadə olundu.

Radiasiyanın genetik təsirləri, o cümlədən xərçəng riskinə təsiri daha gec başa düşüldü. 1927-ci ildə Hermann Josep Müller genetik təsirlərlə bağlı tədqiqatını dərc etdi və 1946-cı ildə bu kəşflərinə görə Nobel mükafatı aldı.

1930-cu illərdə radiobiologiya üçün ümumi modelin hazırlanmasına cəhdlər edildi. Bu sahədə Douglas Lea xüsusilə diqqətəlayiq idi; onun təqdimatında təxminən 400 elmi nəşrin geniş icmalı yer almışdı.

Radiasiyanın bioloji təsirləri məlum olmamışdan əvvəl bir çox həkimlər və şirkətlər radioaktiv maddələri patent dərmanı və saxta müalicə vasitəsi kimi bazara çıxarırdılar. Məsələn, radium imalə müalicələri və tonik kimi içilən radiumlu sular. Maria Küri  bu cür müalicələrə qarşı çıxaraq, radiasiyanın insan orqanizminə təsirlərinin yetərincə öyrənilmədiyini vurğulayırdı. Küri sonradan radiasiya zəhərlənməsi nəticəsində yaranmış aplastik anemiyadan vəfat etmişdir. Məşhur amerikalı cəmiyyət xadimi Eben Byers bir neçə il ərzində çox miqdarda radium qəbul etdikdən sonra 1932-ci ildə çoxsaylı xərçəng xəstəliklərindən öldü (kəskin radiasiya sindromundan deyil). Onun ölümü radiasiya təhlükələrinə ictimai diqqəti artırdı. 1930-cu illərə doğru, sümük nekrozu və ölüm hallarından sonra radium tərkibli tibbi məhsullar demək olar ki, bazardan yox oldu.

ABŞ-da “Radium Girls” adlandırılan hadisədə minlərlə radiumlu saat siferblatlarını rəngləyən qadın işçi ağız boşluğu xərçənginə tutuldu, lakin kəskin radiasiya sindromu halları qeydə alınmadı. Bu hadisə radiasiya təhlükələri ilə bağlı peşə sağlamlığı xəbərdarlıqlarının yayılmasına səbəb oldu. MIT-də çalışan Robley D. Evans radiumun orqanizmdə icazə verilən miqdarına dair ilk standartı hazırladı ki, bu da nüvə təbabətinin elmi sahə kimi formalaşmasında mühüm addım idi. 1940-cı illərdə nüvə reaktorlarının və nüvə silahlarının yaradılması ilə radiasiyanın bütün növ təsirlərinin öyrənilməsinə elmi diqqət daha da artdı.

Hiroşima və Naqasakiyə atılan atom bombaları çoxlu sayda radiasiya zəhərlənməsi hallarına səbəb oldu və bu, simptomlar və təhlükələr barədə daha geniş məlumat əldə etməyə imkan verdi. Hiroşima Qırmızı Xaç Xəstəxanasının cərrahı Dr. Terufumi Sasaki partlayışdan sonrakı həftə və aylarda sindrom üzərində intensiv araşdırmalar apardı. Sasaki və komandası partlayış mərkəzinə müxtəlif məsafələrdə olan xəstələrdə radiasiyanın təsirlərini izləyə bildi və bunun nəticəsində sindromun üç mərhələsi təsvir olundu. Partlayışdan 25–30 gün sonra ağ qan hüceyrələrinin kəskin azalması müşahidə edildi və bu göstərici, eləcə də qızdırma simptomları Kəskin Radiasiya Sindromunun proqnostik meyarları kimi qəbul edildi. Hiroşima partlayışı zamanı orada olan aktrisa Midori Naka radiasiya zəhərlənməsinin geniş şəkildə öyrənilən ilk hadisəsi idi. Onun 24 avqust 1945-ci ildə ölümü radiasiya zəhərlənməsi (və ya “atom bombası xəstəliyi”) nəticəsində rəsmi şəkildə təsdiqlənmiş ilk ölüm hadisəsi olmuşdur.

1946-cı ildən bəri sağ qalanların və onların nəslinin sağlamlıq vəziyyətini izləyir. Onlar müəyyən etmişlər ki, radiasiyaya məruz qalma xərçəng riskini artırır, lakin sağ qalanların orta ömür müddəti radiasiyaya məruz qalmayanlarla müqayisədə cəmi bir neçə ay azalmışdır. İndiyədək sağ qalanların uşaqlarında hər hansı sağlamlıq təsiri aşkarlanmamışdır.

 Maraq sahələri 

Orqanizmlərlə elektromaqnit sahələri (EMF) və ionlaşdırıcı radiasiya arasındakı qarşılıqlı təsirlər müxtəlif istiqamətlərdə öyrənilə bilər:

 Radiasiya fizikası
 Radiasiya kimyası
 Molekulyar və hüceyrə biologiyası
 Molekulyar genetika
 Hüceyrə ölümü və apoptoz
 Yüksək və aşağı səviyyəli elektromaqnit radiasiyası və sağlamlıq
 Orqanizmlərin spesifik udma əmsalı (SAR)
 Radiasiya zəhərlənməsi
 Radiasiya onkologiyası (xərçəngdə radiasiya terapiyası)
 Bioelektromaqnetika
 Elektrik sahəsi və maqnit sahəsi – onların ümumi təbiəti
 Elektrofiziologiya – bioloji hüceyrə və toxumaların elektrik xüsusiyyətlərinin elmi tədqiqi
 Biomagnetizm – canlı sistemlərin maqnit xüsusiyyətləri (məsələn, David Cohen-in SQUID görüntüləmə üsulu ilə apardığı tədqiqatlar) və Maqnetobiologiya – maqnitlərin canlı sistemlərə təsirinin öyrənilməsi
 Bioelektromaqnetizm – canlı sistemlərin elektromaqnit xüsusiyyətləri və Bioelektromaqnetika – elektromaqnit sahələrinin canlı sistemlərə təsirinin öyrənilməsi
 Elektroterapiya
 Radiasiya terapiyası
 Radiogenomika
 Transkranial maqnit stimulyasiyası – güclü elektrik cərəyanı baş dərisini və kəlləni keçə bilən, məkan baxımından fokuslanmış keçici maqnit sahəsi yaradır və beynin səthindəki neyronlarda elektrik aktivliyi induksiya edir
 Maqnit-rezonans tomoqrafiya (MRT) – beynin su molekullarının sıxlığının 3D təsvirini əldə etmək üçün çox güclü maqnit sahəsindən istifadə olunur və müxtəlif anatomik strukturlar göstərilir. Bununla əlaqəli üsul olan funksional MRT (fMRT) beyində qan axınının paylanmasını göstərir və müəyyən tapşırıq zamanı beynin hansı hissələrinin aktiv olduğunu nümayiş etdirə bilir.
 Embriogenez, ontogenez və inkişaf biologiyası – bir çox elmi nəzəriyyələrin formalaşmasına səbəb olmuş sahə
 Bioenergetika – canlı sistemlərdə molekulyar səviyyədə enerji mübadiləsinin öyrənilməsi
 Bioloji psixiatriya, nevrologiya, psixoneyroimmunologiya
 Kosmik radiobiologiya – kosmik radiasiyanın bioloji maddəyə təsirini araşdıran elm sahəsi; astrohissəcik fizikası və tibbi fizika kimi müxtəlif sahələr arasında əməkdaşlıq yaratmağa yönəlmiş fənlərarası tədqiqat sahəsidir.

 Eksperimental radiobiologiya üçün radiasiya mənbələri 

 Radiobiologiya təcrübələrində adətən aşağıdakı radiasiya mənbələrindən istifadə olunur

 İzotop mənbəyi
 Yüksək enerjili protonlar, elektronlar və ya yüklü ionlar yaradan hissəcik sürətləndiricisi. Bioloji nümunələr ya geniş, vahid şüa ilə, ya da hüceyrə və ya hüceyrədaxili ölçülərə qədər fokuslanmış mikroşüa ilə şüalandırıla bilər.
 Ultrabənövşəyi (UV) lampa.

 İstinadlar