Published in: أمراض

التأثيرات البيولوجية للإشعاع

Author د. هالة وتار

Published on: 18 أكتوبر، 2023

د. هالة وتار

تدقيق لغوي: أ. موانا دبس

الإشعاع عبارةٌ عن طاقةٍ تنتقل عبر جسيمات هي (جسيمات ألفا، جسيمات بيتا، النيترونات)، أو موجات (الأشعة السينية، أشعة غاما)، وسواءً كان التعرُّض لهذه الأشعة خارجياً أو دخلت جسم الإنسان عن طريق الاستنشاق، أو البلع، أو عن طريق جروح الجلد، فلها أخطار على صحة الإنسان.

ما هي العوامل التي يتعلق بها الخطر البيولوجي للإشعاع؟

تتحدّد كمية الخطر البيولوجي للإشعاع بالجرعة المُمْتصة في الأعضاء والنُّسج الحية، والتي تتمّثل بكمية الطاقة المودعة في الجسم البشري، وتتعلق بعدّة عوامل: ^{[1] [3]}

1- حساسية الأعضاء والنُّسج للإشعاع

حساسية الخلايا للإشعاع تمثُّل سرعة تأثُّر هذه الخلايا بالإشعاع المُؤّيِن، فقد وجد أن الخلايا الأكثر حساسيةً للإشعاع هي الخلايا سريعة الانقسام والتجدّد. تُصّنف الأعضاء والنسج وفق حساسيتها للإشعاع على الشكل التالي: ^[2]

1- أعضاءٌ حساسة جداً: نخاع العظم، الدم، الأمعاء الدقيقة، العقد اللمفاوية، الخلايا التناسلية، بصلة الشعر.

2- أعضاء عالية الحساسية: الجلد، العين، المعدة، المثانة.

3- أعضاء متوسطة الحساسية: الأوعية الدموية.

4- أعضاء ضعيفة الحساسية: الرئة، الغدة الدرقية، الكبد.

5- أعضاء ضعيفة الحساسية جداً: العضلات، الدماغ.

2- زمن التعرُّض للإشعاع

كلما ازداد زمن التعرُّض للإشعاع كلما ازدادت الجرعة، أي تزداد الطاقة المترسّبة في العضو المُعّرض للإشعاع.

3- كمية الجرعة

يتعلق الخطر الإشعاعي بمقدار الجرعة الإشعاعية، فالجرعات العالية تُسبّب أخطاراً بيولوجيةً كبيرة، بينما إذا كانت الجرعة منخفضةً، فإن الخطر الإشعاعي يكون صغيراً حيث تستطيع خلايا الجسم إصلاح الضرر الذي سبّبه الإشعاع. 

4- نوع الإشعاع

في حالة التعرُّض الخارجي للإشعاع، فإن النيترونات وأشعة غاما أخطر من جسيمات ألفا وبيتا حيث إن أشعة غاما نفوذيتها واختراقها للنُّسج كبيرٌ جداً، والنيترونات جسيمات غير مشحونة، فقد تخترق سماكاتٍ كبيرة دون أن تفقد طاقتها بينما في حالة التعرُّض الداخلي للإشعاع، فتعتبر جسيمات ألفا الأشدَّ خطورةً نظراً لعمرها النصف الكبير أي (الزمن اللازم حتى تضمحلّ نصف النوى المُشِعّة)، وبالتالي تبقى فترةً طويلةً داخل جسم الإنسان.

5- النظير المُشِعّ

من النظائر المُشِعّة: مثلاً: (اليود-131)، (الكوبالت-60)، (التكنيشيوم -99m)، وغيرها. وكلما كانت الطاقة الصادرة عن النظير المُشِعّ أكبر، كلما ازدادت الجرعة المُمْتصة في العضو، وازداد الخطر الإشعاعي.

6- عمر الشخص المُتعرِّض للإشعاع

يُعتبر الجنين في مختلف مراحل نموه شديد الحساسية للإشعاع، وكذلك الأطفال، والبالغين الشباب.

ما هي مكونات الخلية؟

تتكون جميع أعضاء الكائنات الحية من وحداتٍ دقيقة تُعرف بالخلية، وأهمُّ مكونات الخلية هي:

1- النواة.

2- السائل المحيط بالنواة المعروف بالسيتوبلازم (Cytoplasm).

3- جدار الخلية.

تتوسط السيتوبلازم النواة المحتوية على مادة الكروماتين (Chromatin) التي تظهر على شكل كتلةٍ غير واضحة من الجدائل قبل انقسام الخلية، وتُسمّى بالحمض النووي DNA مع البروتينات، ويقوم الكروماتين في هذه المرحلة بالسيطرة على عملية تكوين البروتين الذي يكسب الخلية صفاتها المحددة، وخلال عملية الانقسام المباشر للخلية تنفصل الجدائل عن بعضها متخذةً شكلاً حلزونياً مُكوِّناً عدداً محدداً من الحزم تُسمّى الكروموسومات (Chromosomes)، والتي تُعتبر تراكيب سلسلية طويلة من الجينات (Genes).

 تتألف خلية جسم الإنسان من مكونات أساسها الذرات، والتي هي بدورها عنصر التفاعل الأساسي مع الإشعاع (ذرات الهيدروجين، والأكسجين، والكربون والآزوت) كما تحتوي خلايا الجسم على خمس مركبات جزيئية أساسية، وهي:

1- الماء: الذي يُشكّل 80 بالمئة من مكونات الخلية.

2- البروتينات، والدهون، والكربوهيدرات، والأحماض الأمينية: والتي تتكون من عددٍ كبيرٍ من الذرات، وهي جميعاً مركبات عضوية، ويتركز الحمض النووي في نوى الخلايا، والتي تُعتبر أكثر الأهداف حساسيةً للإشعاع داخل الخلايا. ^[4]

ما هو تأثير الإشعاع على عموم الخلية؟

تنقل الأشعة المؤيّنة عند سقوطها على المادة جزءاً من طاقتها إلى الذرات والجزيئات، ويؤدي هذا الفعل الفيزيائي الأولي إلى إثارة الذرات، أو تأيينها، ويكون تصادم الأشعة مع ذرات المادة (مع الإلكترونات أو مع النوى) عشوائياً، وإذا وقعت الأشعة على المادة الحية، فإنها ستؤدي إلى إثارة الخلية، والنسيج، والعضو، ولكن ما هو مصير هذه الجزيئات المُثارة، أو المؤيّنة، وما هي الحوادث التالية، وعلى ماذا يتوقف تحوُّل جزيئات المادة، وخاصةً الجزيئات البيولوجية العملاقة؟ يتمثل تأثير الإشعاع على المادة الحية بآليتين: ^{[5] [6]}

1- التأثير المباشر

يتفاعل الإشعاع مع ذرات جزيء الحمض النووي DNA أو الأهداف الحرجة الأخرى في خلايا الجسم، مثل: الكروموسومات، وقد يُسبّب ضرراً للخلية أو موتها، وهذا مرتبطٌ بكمية التعرّض الإشعاعي، وقد يؤثر الإشعاع على الجينات، فيحدث طفراتٍ وراثية.

2- التأثير غير المباشر

يتفاعل الإشعاع مع جزيئات الماء التي تُعتبر المكوّن الرئيسي للخلية، فيعمل على تأيينها، لتدخل هذه الأيونات في تفاعلاتٍ جديدةٍ منتجةً الأيونات H⁺ وOH^–، والجذور الحرة لتكوّن فيما بعد الماء الأوكسيجيني H₂O₂ الذي يُعتبر مؤكسداً قوياً يعمل على تخريب الخلايا والإضرار بها أو قد يحدث تفاعل مع الجزيئات العملاقة في الخلية، كالبروتينات، والأحماض الأمينية.

ما هي نتائج التأثير المباشر أو غير المباشر للإشعاع على خلايا الجسم البشري؟

1- تأخُّر أو توقُّف انقسام الخلية.

2- الموت المبكر للخلية.

3- تكوُّن الخلايا السرطانية: إذا تجاوزت الجرعة ما يُعرف بالعتبة.

4- حدوث طفراتٍ وراثيةٍ تظهر في الأجيال اللاحقة.