التأثيرات البيولوجية للإشعاعات المؤينة

تفاعل الإشعاع مع الخلايا 

ان الفرق الأساسي بين الإشعاعات النووية وبقية الإشعاعات التي نواجهها اعتيادياً مثل الحرارة والضوء هو أن الإشعاعات النووية لديها الطاقة الكافية لإحداث تأين ، ففي الماء الذي تتكون منه معظم الخلية ، يمكن أن يقود التأين الى تغيرات جزيئية تنبثق عنها فصائل كيميائية من أنواع متلفة لمادة الكروموسومات . ويأخذ هذا التلف شكل تغيرات في تركيب ونشاط الخلية ، ويمكن أن تظهر هذه التغيرات في الجسم البشري كآثار مرضية مثل غثيان الإشعاع ، أو اعتام عدسة العين ، او السرطان على المدى البعيد . 

أن العمليات التي تقود الى التلف الإشعاعي معقدة وغالباً ما تتخذ أربع مراحل : 

المرحلة الفيزيائية الإبتدائية . 

المرحلة الفيزياكيميائية . 

المرحلة الكيميائية . 

المرحلة البيولوجية . 

عند سقوط الإشعاعات المؤينة على الخلية فإنها تؤدي إلى تأين بعض مكوناتها و خصوصا جزيئات الماء الذي يمثل الجزء الأكبر في أي خلية حية. ويؤدي تأين جزيئات الماء إلى حدوث تغيرات كيميائية تؤدي بدورها إلى إحداث تغيرات في تركيب ووظيفة الخلية. ويمكن إن تظهر نتائج هذه التغيرات في الإنسان على شكل أعراض إكلينيكية كأمراض الإشعاعي أو إعتام عدسة العين أو في الإصابة بالسرطان على المدى الطويل.

وهكذا تؤدي الإشعاعات المؤينة إلى إتلاف الخلية من خلال عدة مراحل  مختلفة ومعقدة

هذه التأثيرات غالباً ما تتسبب في موت الخلية أو منع وتأخر انقسام الخلية أو احداث تغير دائم والذي بدوره ينتقل الى الخلايا الوليدة . هذه التأثيرات تتسبب في إحداث تأثيرات جسدية أو وراثية والفرق بينهما أن التأثيرات الجسدية تؤثر على الشخص نفسه وأما التأثيرات الوراثية فتنتقل الى الأجيال القادمة

تأثيرات الأشعاع:

ويمكن إجمال الظواهر الناجمة عن تأثير الإشعاع على الخلايا كما يلي:

اولاَ- موت الخلايا.

ثانياَ- منع تكاثر تلك الخلايا المصابة.

ثالثاَ- تغيير كنه الخلايا وبهذا لا تولد خلايا معينة.

رابعاَ- تغيير المعدل الزمني لتولد خلايا معينة.

وهذه التأثيرات تظهر على جسم الإنسان كما يلي:

أ – تأثيرات جسدية وفيها تظهر الأعراض على جسم المتعرض للإشعاع.

ب- تأثيرات وراثية وفيها تظهر الأعراض على الخلف أو على الأجيال.

ويمكن إيجاز الظواهر كما يلي:

1– تكون سرطان الجلد. 

2- تغيرات في نخاع العظم الذي يولد كريات الدم والتسبب في سرطان الدم.

3- تغيرات في عدد وطبيعة خلايا الدم.

4- الأورام السرطانية المختلفة.

5- إعتام عدسة العين.

6- التأثيرات الوراثية والتشوهات الخلقية.

7- التأثير على تكامل نمو الجنين والقصور الذهني.

تأثيرات الإشعاع المبكرة 

إن التأثيرات المبكرة للإشعاع هي تلك التأثيرات التي تحدث بعد عدة ساعات وحتى عدة اسابيع من التعرض الحاد لجرعة كبيرة من الإشعاع لعدة ساعات او اقل . هذه التأثيرات تشمل الغثيان ، الإجهاد ، ارتفاع درجة الحرارة ، تغيرات دموية ومنها همود أو اجتثاث نخاع العظم ، تأثيرات معوية مثل تقشر الخلايا المبطنة للأمعاء ، والتأثير ربما يكون الموت خلال من شهر الى شهرين بعد التعرض الحاد للإشعاع . 

الأسباب:

1-استنزاف جزء كبير من خلايا بعض أعضاء الجسم بسبب موت هذه الخلايا أو بسبب منع أو تأخر انقسامها . الأمر الذي يؤدي إلى فقد العضو أو النسيج لوظائفه وإذا كان النسيج أو العضو من الأجزاء الحيوية لاستمرار حياة الكائن الحي يكون الموت هو النتيجة الحتمية لهذا الكائن . 

2-تنتج التأثيرات المبكرة أو الحادة كما يسميها البعض عندما تتجاوز الجرعة قيمة معينة (عتبة) حيث يزيد حدة الإصابة بزيادة الجرعة ويبين الجدول التالي قيم العتبات لبعض التأثيرات الحتمية للإشعاعات

تأثيرات الإشعاع المتأخرة 

لقد اصبح جلياً منذ أوائل القرن التاسع عشر أن مجاميع من الناس بالمستشفيات و الذين تعرضوا لمستويات عالية من الإشعاع قد ظهرت فيهم أنواع من السرطان بنسب أعلى مما هو الحال عند المجاميع التي لم تتعرض للإشعاع . 

إن السرطان هو تكاثر مفرط للخلايا في أحد أعضاء الجسم في نسيج العضو . إن تقدير زيادة خطر حدوث السرطان بسبب الإشعاع عملية معقدة نتيجة لطول فترة الكمون وهي الفترة المحصورة ما بين زمن التعرض للإشعاع وحتى ظهور السرطان والتي تتغير ما بين حوالي 5 الى 30 سنة أو أكثر ، ولأنه لا يمكن عادة تمييز السرطان المسبب بالإشعاع عن السرطان الذي يحدث فجأة ، غير أنه في المستويات العالية نسبياً من التعرض يمكن عمل تقديرات تقريبية . ويعتبر السرطان من التأثيرات المتأخرة للإشعاع إضافة الى اعتام عدسة العين .  

   1-الكروموسومات ودورها في نقل الصفات الوراثية

قد يحدث تغير سريع في المعلومات الوراثية الموجودة في الصبغيات نتيجة لعوامل خارجية وبالتالي تتغير الصفات الوراثية أو المعلومات التي تحدد وظيفة الخلية ويسمى ذلك بالطفرة الوراثية وقد يؤدي هذا إلى تحول الخلية إلى خلية سرطانية أو يحدث تغيرات غير مرغوبة في الجنين 

      2-عتامة عدسة العين Cataract :

 توجد قيمة معينة للجرعة المكافئة التي يحدث بعدها هذا المرض هي حوالي 150 مللي سيفرت . لذا يجب ألا تزيد الجرعة التي تتعرض لها العين طول حياتها عن هذه القيمة حتى لا تتعرض لهذا المرض

 .

 3-انخفاض متوسط العمر

ولقد أظهرت الإحصائيات التي تم إجراؤها على المجموعات البشرية التي تعرضت لجرعات عالية أن جرعة فعالة مقدارها سيفرت واحد تؤدي إلى قصر عمر الإنسان بما لا يزيد عن سنة واحدة .

4-التأثيرات الوراثية للإشعاعات:

تنتج التأثيرات الوراثية للإشعاعات عن تلف الخلايا التناسلية . ويؤدي هذا التف إلى مجموعات تغيرات - تعرف باسم التغيرات الوراثية (genetic mutations) في المادة الوراثية للخلية

تأثير الأشعة على أجهزة جسم الأنسان

وأهم الأجهزة اللازمة لفهم كيفية توزع المواد المشعة في الجسم هي:

 الجهاز الدوري

الجهاز التنفسي

الجهاز الهضمي

التأثير الجسدي للإشعاع

فالقناة الهضميـة :

هي منطقة ذات خلايا سريعة التوالد والانقسام وعليه فإن أضرار الإشعاع تكون مباشرة في هذه الأجزاء وسرعان ما تظهر أعراض الغثيان والتقيؤ والإسهال. حيث أن الأضرار قد تؤدي إلى دخول محتويات الأمعاء إلى مجرى الدم مباشرة من التمزقات في مناطق التضرر، ومن ثم يؤدي إلى فقدان الدم والنزيف والإصابة بفقر الدم.

الكريات اللمفاوية :

داخل الغدد الليمفاوية والطحال وتقوم هذه الأجزاء بتوليد الكيمياويات الطبيعية المضادة، والتي تعتبر سلاح آخر لمقاومة الجسم للأمراض. لذا فإن تدمير الأوعية اللمفاوية

التأثير الجسدي للإشعاع

خلايا نخاع العظم :

تنقسم بسرعة وبهذا تكون حساسة جداً للإشعاعات، وهي التي تقوم بإنتاج معظم كريات الدم البيضاء التي تساعد على مقاومة الأمراض ومقاومة الإصابات. وأن تلف هذه الخلايا تجعل الشخص عرضة للإصابات الكثيرة، وتنخفض مقاومته إلى حد كبير وخطير. كما إن كريات الدم البيضاء تكون مسؤولة عن توليد الخلايا التي تساعد على تخثر الدم, إذ يتوقف النزيف في مواقع الجروح والإصابات الأخرى. وفي حالة تلف خلايا النخاع فسيستمر النزف حتى الموت.

الكريات اللمفاوية :

داخل الغدد الليمفاوية والطحال وتقوم هذه الأجزاء بتوليد الكيمياويات الطبيعية المضادة، والتي تعتبر سلاح آخر لمقاومة الجسم للأمراض. لذا فإن تدمير الأوعية اللمفاوية يؤدي إلى شل مقاومة الجسم للأمراض.

التأثير الوراثي للإشعاع

:تعرض الحوامل للإشعاع عن طريق الخطأ 

لوحظ إن الخصية قليلة الحساسية بالنسبة للعلامات الورمية حيث إلى الآن لم تسجل التقارير الرسمية ثبوت حالات ورمية من جراء تعرض هذا العضو للإشعاع. 

أما الضعف في الإنجاب للنساء المتعرضات فيختلف بالنسبة للعمر من امرأة إلى أخرى. حيث إن علامات سن اليأس مع توقف دائمي للإنجاب قد يحصل من جراء امتصاص جرعة إشعاعية قدرها (2 كرى) لامرأة في سن الأربعين, لكن هذه الجرعة قد تؤدي إلى توقف وقتي للانحباس في الطمث في بنت سن العشرين. 

لقد دلت التجارب إن عدد الحيامن يقل مؤقتاً عند التعرض لجرعة (0.25 كرى) عندما تعطى بمعدل عالي، أما العقم الدائمي فلا يتم بأقل من تعرض قدره عشرة أضعاف هذا الرقم؛ أي بمعدل جرعة لا تقل عن (2.5 كرى).

يعد الأذى الناجم من جراء التعرض الإشعاعي على جنين المرأة الحامل والعاملة بالإشعاع من ضمن الأضرار المتأتية على العاملين بالإشعاع. إن الخطر الرئيسي من جراء الإشعاع عند عملية الحمل والذي يؤدي إلى موت الجنين داخل الرحم. أما عملية ضعف أو عدم تطور مراحل نمو الجنين داخل الرحم فهي أضعف احتمالاً من عملية فشل الزرع داخل جدار الرحم.

التأثيرات المبكرة

المرض الإشعاعي 

يصاب الشخص الذي يتعرض لجرعة عالية من الإشعاعات المؤينة وتبدأ أعراض هذا المرض في الظهور بعد ساعات قليلة من التعرض للإشعاعات . 

تنتج أعراض المرض الإشعاعي عن تلف عدد كبير من الخلايا المبطنة للجدار المعوي وهو ما يؤدي إلى الإحساس بالقيء والغثيان . يزداد احتمال الوفاة. فإذا كانت الجرعة في حدود 2 - 4 جراي فإنه يمكن أن تحدث بين أسبوعين وشهر

تلف الجهاز المركزي العصبي (CNS) 

أن الجرعات شديدة الارتفاع تؤدي إلى ظهور أعراض تدل على حدوث بعض التلف في الجهاز 

العصبي المركزي . (CNS) 

الاريثيما Erythema

وهو عبارة عن احمرار الجلد .. وعند زيادة الجرعة يمكن أن تظهر أعراض أخرى كالحروق والتقيحات وغيرها 

المرحلة البيولوجية Biological Stage

ويتراوح زمن هذه المرحلة بين عدة دقائق و عشرات السنين. وتبدأ في هذه المرحلة ظهور آثار التغيرات الكيميائية التي حدثت في الخلية. وبعض هذه الآثار هي

موت الخلية

    منع أو تأخر انقسام الخلية أو زيادة معدل انقسامها

    حدوث تغيرات مستديمة في الخلية تنتقل وراثيا إلى  الخلايا الوليدة

الأخطار الإشعاعية علي الإنسان

  تنقسم تأثيرات الإشعاع علي الإنسان الى : 

1-الآثار الحتمية :

وهي التأثيرات الأكيدة التي تحدث للمتعرض للإشعاع وذلك عندما تتجاوز الجرعة قيمة معينة تقريبا ( 2 سيفرت ) دفعة واحدة وهي لا تحدث بالتصوير الشعاعي في الاستخدامات الطبية نظرا لان أجهزة التصوير لا تبلغ الجرعة فيها هذا الحد. ومن هذه التأثيرات ,عتمة عدسة العين ,تدمير الجهاز العصبي ,تدمير نخاع العظام , وتأثيرات أخرى

2- الآثار العشوائية:

وهي الآثار التي قد تصيب وقد لا تصيب المتعرض للإشعاع وهي قد تنتج عن اقل الجرعات ولكن احتمال حدوثها يزيد مع زيادة الجرعة ومن هذه التأثيرات الأمراض السرطانية والأمراض الو راثية

الأثار اللاعتبية

يتناسب احتمال حدوثها مع قيمة الجرعة دون النظر الى خطورتها

( قيمة الجرعة التى لا تحدث قبلها الإصابة فى حين يكون احتمال حدوثها بعدها  مؤكدا) 

أمثلة: السرطان- جميع أنواع الأثار الوراثية

التوصية: خفض معدل التعرض الى أقل حد ممكن

الأثار العتبية: 

الأثار التى تحدث عن الإشعاعات بحيث تتناسب خطورتها مع الجرعة  والتى يمكن أن يكون لها عتبة معينة

   (تعتمد شدة المرض على الجرعة الإشعاعية ولكن لا يمكن اكتشاف المرض إلا بعذ أن تتجاوز الجرعة العتبة المعينة) 

        أمثلة: الكتاركت- أمراض الأوعية الدموية- ألأجهزة التناسلية

التوصية: تحديد قيمة العتبة لكل الأمراض وخفض الجرعات المسموح بها لأقل حد ممكن

إن الأنسجة والأعضاء البشرية المختلفة تتأثر بالجرعات المكافئة ذاتها بدرجات مختلفة ويمكن ترتيب الأعضاء من حيث تأثرها كالتالي:

 الغدد التناسلية

 نخاع العظام

القولون

الرئتين

 المعدة

 المثانة

 الكبد

 الاثني عشر

 الغدد الدرقية

 الثدي

 الجلد

 سطح العظم

 باقي الأعضاء

 كامل الجسم

وهذا يعني أن تأثر الإشعاع علي الغدد التناسلية هو الأكثر وا قل الأعضاء تأثرا هو الجلد