إصابات وأمراض الإشعاع

إصابات وأمراض الإشعاع هي دراسة كيفية إلحاق الإشعاع المؤين الضرر بالخلايا والأنسجة. يودع الإشعاع طاقة تكسر الحمض النووي (DNA) مباشرةً وتولد أنواع الأكسجين التفاعلية، مما ينتج عنه إصابة حادة في الأنسجة سريعة الانقسام وتغيرات تليفية ووعائية متأخرة في الأنسجة بطيئة التجدد. يربط هذا التخصص الجرعة ومعدل الجرعة ونوع النسيج بالآفات الحادة والمتأخرة المميزة.

Definition

إصابة الإشعاع هي تلف الخلايا والأنسجة الناجم عن الإشعاع المؤين، والذي يتوسطه تكسر الحمض النووي (DNA) المباشر وأنواع الأكسجين التفاعلية، مما ينتج عنه تفاعلات حادة تعتمد على الجرعة في الأنسجة المتكاثرة وتغيرات تليفية ووعائية وورمية متأخرة بمرور الوقت.

Scope

يغطي هذا الموضوع الأساس الفيزيولوجي والبيولوجي لإصابات الإشعاع، والتباين بين تفاعلات الأنسجة الحتمية (عتبة الجرعة) والتأثيرات السرطانية العشوائية، ومتلازمات الإشعاع الحادة التي تلي التعرض الكبير لكامل الجسم، والتأثيرات المتأخرة للإشعاع مثل التليف وتلف الأوعية الدموية. إنه مرجع آلي ومرضي، وليس إرشادات سريرية لتخطيط العلاج الإشعاعي أو علاج ضحايا الإشعاع.

Core questions

• كيف يلحق الإشعاع المؤين الضرر بالحمض النووي (DNA) مباشرةً وبشكل غير مباشر من خلال أنواع الأكسجين التفاعلية؟
• لماذا تكون الأنسجة سريعة الانقسام هي الأكثر عرضة للإصابة الإشعاعية الحادة؟
• ما الذي يميز تفاعلات الأنسجة الحتمية عن التأثيرات العشوائية (السرطانية)؟
• كيف تتطور التأثيرات المتأخرة مثل التليف وإصابة الأوعية الدموية بعد التعرض للإشعاع؟

Key concepts

• الإشعاع المؤين
• تلف الحمض النووي (DNA) المباشر وغير المباشر (بالجذور الحرة)
• التأثيرات الحتمية مقابل التأثيرات العشوائية
• الاعتماد على الجرعة ومعدل الجرعة
• متلازمة الإشعاع الحادة
• التليف المتأخر وإصابة الأوعية الدموية
• تسرطن الإشعاع

Mechanisms

يصيب الإشعاع المؤين الخلايا عن طريق إيداع الطاقة التي تكسر خيوط الحمض النووي (DNA) مباشرةً، وبشكل غير مباشر، عن طريق تأيين الماء لإنتاج أنواع الأكسجين التفاعلية التي تلحق الضرر بالحمض النووي والدهون والبروتينات (Citrin & Mitchell, 2017). تموت الخلايا التي تحتوي على كسور غير مصلحة في الشريط المزدوج، غالبًا أثناء الانقسام الخلوي، لذا فإن الأنسجة ذات معدل التكاثر العالي — نخاع العظم، الظهارة المعدية المعوية، والغدد التناسلية — تظهر الإصابة الأبكر والمعتمدة على الجرعة (الحتمية)، والتي تكمن وراء متلازمات الإشعاع الحادة التي تُرى بعد التعرضات الكبيرة لكامل الجسم (Waselenko et al., 2004). قد تحمل الخلايا الباقية طفرات، مما يؤدي على مر السنين إلى تأثيرات عشوائية، أبرزها السرطان. تعكس إصابة الأنسجة الطبيعية المتأخرة — التليف، ضمور النسيج الحشوي، وتلف الأوعية الدموية — عملية مزمنة ومستدامة من الإجهاد التأكسدي، والالتهاب، وتغير الإشارات في الأنسجة بطيئة التجدد بدلاً من مجرد قتل الخلايا الحاد (Citrin & Mitchell, 2017; Hall & Giaccia, 2018).

Clinical relevance

توضح أمراض الإشعاع كلاً من التأثير العلاجي للعلاج الإشعاعي على الأورام وإصابته غير المرغوبة للأنسجة الطبيعية، بالإضافة إلى عواقب التعرض الإشعاعي العرضي أو البيئي. إنه إطار مرجعي لفهم الآفات الحادة والمتأخرة وتسرطن الإشعاع؛ ولا يوفر جرعات العلاج الإشعاعي أو الإدارة السريرية للأفراد المعرضين، والتي تتطلب تقييمًا متخصصًا.

Epidemiology

تستمد المعرفة بتأثيرات الإشعاع على البشر بشكل كبير من الدراسة طويلة الأمد لضحايا القنابل الذرية، والسكان المعرضين طبيًا ومهنيًا، وحوادث الإشعاع، والتي أثبتت معًا المخاطر المرتبطة بالجرعة لكل من إصابات الأنسجة الحتمية والسرطان العشوائي (Hall & Giaccia, 2018; Kumar, Abbas, & Aster, 2021).

History

تم التعرف على التأثيرات البيولوجية للإشعاع بعد فترة وجيزة من اكتشاف الأشعة السينية والنشاط الإشعاعي في نهاية القرن التاسع عشر، عندما عانى العمال الأوائل من إصابات جلدية ثم سرطانات لاحقًا. أوضح علم الأحياء الإشعاعي في القرن العشرين أدوار تلف الحمض النووي (DNA)، والجرعة، ومعدل الجرعة، وتكاثر الأنسجة، وحددت دراسة الناجين من القنابل الذرية وحوادث الإشعاع المتلازمات الحادة والمخاطر السرطانية طويلة الأمد التي تشكل المجال اليوم (Hall & Giaccia, 2018; Waselenko et al., 2004).

Debates

كيف ينبغي نمذجة المخاطر من الإشعاع منخفض الجرعة؟

ما إذا كانت مخاطر السرطان عند الجرعات المنخفضة تتبع علاقة خطية بدون عتبة مستنبطة من بيانات الجرعات العالية، أو ما إذا كانت العتبات أو الاستجابات الأخرى تنطبق، لا يزال محل نقاش ويشكل كيفية تفسير التعرضات الإشعاعية البيئية والطبية.

Seminal works

• citrin-2017
• waselenko-2004
• hall-giaccia-2018

Frequently asked questions

لماذا يضر الإشعاع بعض الأنسجة أكثر من غيرها؟

الأنسجة التي تنقسم بسرعة — مثل نخاع العظم وبطانة الأمعاء — هي الأكثر حساسية للإصابة الإشعاعية الحادة لأن الخلايا المتضررة بالإشعاع تميل إلى الموت عندما تحاول الانقسام، بينما تظهر الأنسجة بطيئة التجدد بدلاً من ذلك تغيرات تليفية ووعائية متأخرة.

ما الفرق بين التأثيرات الإشعاعية الحتمية والعشوائية؟

التأثيرات الحتمية، مثل إصابة الأنسجة الحادة، تحدث فوق عتبة جرعة وتزداد شدتها مع الجرعة؛ أما التأثيرات العشوائية، وأبرزها السرطان، فيمكن أن تنشأ من الطفرات بعد أي جرعة من حيث المبدأ، مع زيادة الاحتمالية بدلاً من الشدة مع ارتفاع الجرعة.