Promieniowanie jonizujące – skutki dla zdrowia i zastosowania medyczne

Promieniowaniem jonizującym nazywa się promieniowanie, które podczas przenikania przez materię wytwarza tzw. jony – atomy obdarzone ładunkiem elektrycznym. W naturalnej postaci pochodzi ono z nieskończonych przestrzeni Wszechświata oraz rozpadu ziemskich pierwiastków promieniotwórczych. Naturalne promieniowanie jonizujące jest stałym czynnikiem środowiska, do którego organizmy żywe przyzwyczaiły się w toku milionów lat ewolucji. Jednakże w XX wieku pojawiły się nowe, sztuczne źródła tego promieniowania – urządzenia stosowane w medycynie podczas badań diagnostycznych i radioterapii nowotworów oraz skażenia wywołane wybuchami jądrowymi i odpadami radioaktywnymi, np. z reaktorów jądrowych.

Spośród sztucznie wytwarzanego promieniowania jonizującego, aż 80–90 proc. ma zastosowanie medyczne. W 1895 r. W.C. Roentgen odkrył promieniowanie X, obecnie powszechnie używane do rozmaitych badań diagnostycznych. Wkrótce potem zaczęto wykorzystywać promieniowanie jonizujące do walki z rakiem. Współczesna radioterapia jest jedną z trzech podstawowych metod zwalczania nowotworów złośliwych. Jest to jednak oręż obosieczny. Może również zaszkodzić pacjentowi, ponieważ poza rakiem zabija też okoliczne zdrowe komórki.

Zderzenie z życiem

Pochłanianie promieniowania jonizującego przez organizmy żywe wywołuje tzw. pierwotne procesy radiacyjne, w wyniku których powstają swobodne elektrony, jony dodatnie i ujemne, wolne rodniki itp. Wszystkie te cząsteczki uszkadzają strukturę molekularną podstawowych składników komórek. Powoduje to zaburzenia w pracy układów enzymatycznych i przekształcenia w strukturach wewnątrzkomórkowych. Może nastąpić nawet śmierć komórki. Równoczesne uszkodzenia DNA w chromosomach jądra komórkowego wpływa na właściwości dziedziczne organizmu.

Stopień wpływu promieniowania jonizującego na organizm zależy od jego odmiany (najbardziej niebezpieczne jest promieniowanie α, kilka razy mniej promieniowanie β, X i γ); zależy też od wielkości pochłoniętej dawki oraz rodzaju tkanki ciała i fazy życia komórek. Ogólnie rzecz biorąc, wrażliwość tkanki jest tym wyższa, im mniejsze jest jej wewnętrzne skomplikowanie – tj. im mniej rozmaite są jej komórki. Dodatkowo zwiększa się ona wraz ze wzrostem liczby podziałów komórkowych.

Do najbardziej promienioczułych należą: tkanka limfatyczna (z limfocytami), tkanka krwiotwórcza oraz komórki rozrodcze. Wysoką promienioczułością odznaczają się też najgłębsze warstwy skóry, błona śluzowa jelit, soczewka oka, komórki chrzęstne i kościotwórcze (osteoblasty) oraz śródbłonki naczyń. Stosunkowo najmniej promienioczułe są komórki nabłonka gruczołowego oraz tkanki: wątroby, nerek, pęcherzyków płucnych i mięśniowa.

Obraz katastrofy

Skutki napromieniowania jonizującego mogą mieć różną postać, kolejno zależną od wzrostu wielkości pochłoniętej dawki. Mogą więc mieć postać po pierwsze mutacji genetycznych, po drugie nowotworów i białaczek oraz po trzecie choroby popromiennej.

Mutacje genowe i chromosomowe, następujące w rozrodczych komórkach męskich i żeńskich, prowadzą do zmian cech dziedzicznych. Przybierają one rozmaity charakter, począwszy od lekkich i nieszkodliwych, takich jak zmiany zabarwienia skóry i włosów, poprzez różnego rodzaju wady wrodzone lub zaburzenia psychiczne, aż do ciężkich, śmiertelnych wad metabolicznych. Nawet minimalna dawka promieniowania może wywołać mutacje!

Wiele schorzeń, których pierwotną przyczyną jest napromieniowanie, występuje dopiero po upływie długiego czasu – nawet po kilku i kilkunastu latach. Najczęściej są to złośliwe nowotwory skóry i kości oraz białaczki. Mechanizm ich powstawania nie jest dokładnie poznany. Prawdopodobnie istotną rolę odgrywają tu mutacje, zachodzące w somatycznych (wszystkich poza rozrodczymi) komórkach organizmu.

Silne napromieniowanie całego ciała wywołuje zespół dolegliwości nazywany chorobą popromienną. W łagodniejszej odmianie ma ona charakter przewlekły; ujawnia się stosunkowo późno, po kilku miesiącach, najczęściej w postaci schorzeń układu krwiotwórczego. Natomiast w ostrym, często śmiertelnym przypadku choroby popromiennej po kilku–kilkunastu dniach dotyka pacjenta ciężka niewydolność układu krwiotwórczego i limfatycznego, uszkodzenie nabłonka jelitowego i zaburzenia równowagi wodno-elektrolitowej. Pojawiają się też zmiany na skórze i błonach śluzowych. Szczególnie niebezpieczne jest zaprzestanie pracy układu odpornościowego organizmu.

Leczenie choroby popromiennej ma charakter objawowy. Zazwyczaj polega na przetaczaniu krwi, podawaniu witamin i hormonów, przeszczepianiu szpiku i zwalczaniu antybiotykami tzw. zakażeń wtórnych.

Marek Przosna

***

Człowiek jest szczególnie wrażliwy na promieniowanie jonizujące w okresie rozwoju płodowego. Przyczyną tego jest duża promienioczułość intensywnie dzielących się komórek. Największe wady rozwojowe występują przy napromieniowaniu zarodka do 5–6 tygodnia po zapłodnieniu.

Najczęściej spotykanymi wówczas zmianami są: uszkodzenia mózgu (małogłowie, mongolizm, wodogłowie, zaburzenia rozwoju rdzenia kręgowego) z opóźnieniem rozwoju umysłowego, uszkodzenia kośćca (wady budowy i kostnienia czaszki) i wady rozwoju kończyn oraz uszkodzenia oczu (zaćma), wady gruczołów rozrodczych i zniekształcenia uszu.