Az ionizáló-sugárzások biológiai hatása

Az ionizáló sugárzások az élő szervek sejtjeiben (illetve az azokat alkotó molekulákban) alapvető fizikai elváltozást hoznak létre, az ionizációt.

A töltéssel rendelkező részecskék közvetlenül, az elektromágneses sugárzások és a töltéssel nem rendelkező részecske-sugárzások pedig másodlagos töltött részecskék útján hozzák létre az anyagban az ionizációt.

Energiájuktól függően mind az elsődleges, mind pedig a másodlagos töltött részecskék kétféleképpen károsíthatják a biológiai makromolekulákat. A nagy energiájú részecskék esetében az ionizációs események és a károsodások közvetlenül a biológiai makromolekulákban alakulnak ki. A kis energiával rendelkező részecskék, mint például az elektronok energiája csak kis mértékben elegendő ahhoz, hogy közvetlen károsító hatást hozzon létre. Az elektronok elsősorban a szervezetben nagy mennyiségben jelenlevő vízmolekulákkal lépnek kölcsönhatásba és szabadgyökök keletkeznek.

A szabadgyökök olyan atomok vagy molekulák, amelyek a külső elektronhéjukon egy nem párosított elektront tartalmaznak, és ezért rendkívül reakcióképesek.

Az alapvető fizikai változások a továbbiakban kémiai, majd biológiai elváltozásokhoz vezethetnek. Az ionizáló sugárzásnak a legfontosabb sejten belüli célpontja a DNS molekula. A DNS a sugárzás hatására többféleképpen sérülhet, a legjellemzőbb sérülés típus a DNS kettős lánctörés, amikor a DNS molekula mindkét lánca eltörik. Ezt a károsodást a sejt rossz hatékonysággal tudja kijavítani, és a javítás eredményeképpen általában megváltozik a DNS lánc nukleotidjainak a sorrendje, vagyis mutációk épülnek be a DNS láncba. Súlyos DNS károsodások a sejt pusztulásához vezethetnek. Amennyiben a sejt nem pusztul el, a sejtek DNS-ben keletkező mutációk megnövelik a rosszindulatú daganatok kialakulásának a kockázatát. Általánosságban elmondható, hogy főként a gyakran osztódó sejtek érzékenyebbek az ionizáló sugárzásokra.

A radon és annak bomlástermékei alfa-sugárzók, a nagy energiájú alfa-részecskék a sejtek DNS-ét közvetlenül károsítják és általában súlyos, nehezen javítható, úgynevezett halmozott (clustered) DNS károsodásokat okoznak, amelyek gyakran a sejt pusztulását vagy megnövekedett mutációs gyakoriságot okoznak. A radon bomlása során keletkező leányelemek szilárd halmazállapotúak, amelyek lerakódhatnak az alsó légutak nyálkahártyájára, illetve a tüdő epitélsejtjeire és ott tovább bomolva a keletkező alfa részecskék közvetlenül károsítják ezt a sejtréteget.

Felhasznált irodalom:

Pesznyák Cs., Sáfrány G. (szerk.) (2016) Sugárbiológia, Typotex, Budapest