विकिरण चोट और विकृति विज्ञान

विकिरण चोट और विकृति विज्ञान इस बात का अध्ययन है कि आयनकारी विकिरण कोशिकाओं और ऊतकों को कैसे नुकसान पहुँचाता है। विकिरण ऊर्जा जमा करता है जो सीधे डीएनए को तोड़ता है और प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियों (reactive oxygen species) को उत्पन्न करता है, जिससे तेजी से विभाजित होने वाले ऊतकों में तीव्र चोट लगती है और धीरे-धीरे नवीनीकृत होने वाले ऊतकों में विलंबित फाइब्रोटिक और संवहनी परिवर्तन होते हैं। यह अनुशासन खुराक, खुराक दर और ऊतक के प्रकार को विशिष्ट तीव्र और देर से होने वाले घावों से जोड़ता है।

Definition

विकिरण चोट आयनकारी विकिरण के कारण होने वाली कोशिका और ऊतक क्षति है, जो प्रत्यक्ष डीएनए टूटने और प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियों द्वारा मध्यस्थ होती है, जिससे प्रोलिफेरेटिंग ऊतकों में खुराक-निर्भर तीव्र प्रतिक्रियाएं और समय के साथ विलंबित फाइब्रोटिक, संवहनी और नियोप्लास्टिक परिवर्तन होते हैं।

Scope

यह विषय विकिरण चोट के भौतिक और जैविक आधार, नियतात्मक (खुराक-सीमा) ऊतक प्रतिक्रियाओं और स्टोकेस्टिक कार्सिनोजेनिक प्रभावों के बीच के अंतर, बड़े पूरे शरीर के संपर्क के बाद तीव्र विकिरण सिंड्रोम, और विकिरण के देर से होने वाले प्रभावों जैसे कि फाइब्रोसिस और संवहनी क्षति को शामिल करता है। यह तंत्र और विकृति विज्ञान का एक संदर्भ विवरण है, न कि रेडियोथेरेपी नियोजन या विकिरण पीड़ितों के उपचार के लिए नैदानिक ​​मार्गदर्शन।

Core questions

• आयनकारी विकिरण सीधे और अप्रत्यक्ष रूप से प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियों के माध्यम से डीएनए को कैसे नुकसान पहुँचाता है?
• तेजी से विभाजित होने वाले ऊतक तीव्र विकिरण चोट के प्रति सबसे अधिक संवेदनशील क्यों होते हैं?
• नियतात्मक ऊतक प्रतिक्रियाओं को स्टोकेस्टिक (कार्सिनोजेनिक) प्रभावों से क्या अलग करता है?
• विकिरण के बाद फाइब्रोसिस और संवहनी चोट जैसे देर से होने वाले प्रभाव कैसे विकसित होते हैं?

Key concepts

• आयनकारी विकिरण
• प्रत्यक्ष और अप्रत्यक्ष (मुक्त-मूलक) डीएनए क्षति
• नियतात्मक बनाम स्टोकेस्टिक प्रभाव
• खुराक और खुराक-दर निर्भरता
• तीव्र विकिरण सिंड्रोम
• देर से फाइब्रोसिस और संवहनी चोट
• विकिरण कार्सिनोजेनेसिस

Mechanisms

आयनकारी विकिरण ऊर्जा जमा करके कोशिकाओं को चोट पहुँचाता है जो सीधे डीएनए स्ट्रैंड्स को तोड़ता है और, अप्रत्यक्ष रूप से, पानी को आयनित करके प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियों का उत्पादन करता है जो डीएनए, लिपिड और प्रोटीन को नुकसान पहुँचाते हैं (सिट्रिन और मिशेल, 2017)। बिना मरम्मत वाले डबल-स्ट्रैंड ब्रेक वाली कोशिकाएं मर जाती हैं, अक्सर माइटोसिस में, इसलिए उच्च प्रोलिफेरेटिव टर्नओवर वाले ऊतक — अस्थि मज्जा, गैस्ट्रोइंटेस्टाइनल उपकला, और गोनाड — सबसे पहले, खुराक-निर्भर (नियतात्मक) चोट दिखाते हैं, जो बड़े पूरे शरीर के संपर्क के बाद देखे जाने वाले तीव्र विकिरण सिंड्रोम का आधार है (वासेलेन्को एट अल।, 2004)। जीवित कोशिकाएं उत्परिवर्तन ले जा सकती हैं, जिससे वर्षों में स्टोकेस्टिक प्रभाव, मुख्य रूप से कैंसर, उत्पन्न होते हैं। देर से सामान्य-ऊतक चोट — फाइब्रोसिस, पैरेन्काइमल एट्रोफी, और संवहनी क्षति — साधारण तीव्र कोशिका हत्या के बजाय धीरे-धीरे नवीनीकृत होने वाले ऊतकों में ऑक्सीडेटिव तनाव, सूजन और परिवर्तित सिग्नलिंग की एक पुरानी, ​​आत्म-स्थायी प्रक्रिया को दर्शाती है (सिट्रिन और मिशेल, 2017; हॉल और गियासिया, 2018)।

Clinical relevance

विकिरण विकृति विज्ञान ट्यूमर पर रेडियोथेरेपी के चिकित्सीय प्रभाव और सामान्य ऊतक को इसकी अवांछित चोट, साथ ही आकस्मिक या पर्यावरणीय विकिरण जोखिम के परिणामों दोनों की व्याख्या करता है। यह तीव्र और देर से होने वाले घावों और विकिरण कार्सिनोजेनेसिस को समझने के लिए एक संदर्भ ढाँचा है; यह रेडियोथेरेपी खुराक या उजागर व्यक्तियों का नैदानिक ​​प्रबंधन प्रदान नहीं करता है, जिसके लिए विशेषज्ञ मूल्यांकन की आवश्यकता होती है।

Epidemiology

मनुष्यों में विकिरण प्रभावों का ज्ञान परमाणु-बम बचे लोगों, चिकित्सकीय और व्यावसायिक रूप से उजागर आबादी, और विकिरण दुर्घटनाओं के दीर्घकालिक अध्ययन से काफी हद तक प्राप्त होता है, जिन्होंने मिलकर नियतात्मक ऊतक चोट और स्टोकेस्टिक कैंसर दोनों के खुराक-संबंधी जोखिमों को स्थापित किया (हॉल और गियासिया, 2018; कुमार, अब्बास, और एस्टर, 2021)।

History

उन्नीसवीं शताब्दी के अंत में एक्स-रे और रेडियोधर्मिता की खोज के तुरंत बाद विकिरण के जैविक प्रभावों को पहचाना गया, जब शुरुआती श्रमिकों को त्वचा की चोट और बाद में कैंसर हुआ। बीसवीं शताब्दी के रेडियोबायोलॉजी ने डीएनए क्षति, खुराक, खुराक दर और ऊतक प्रसार की भूमिकाओं को स्पष्ट किया, और परमाणु-बम बचे लोगों और विकिरण दुर्घटनाओं के अध्ययन ने तीव्र सिंड्रोम और दीर्घकालिक कार्सिनोजेनिक जोखिम को परिभाषित किया जो आज इस क्षेत्र को आकार देता है (हॉल और गियासिया, 2018; वासेलेन्को एट अल।, 2004)।

Debates

कम खुराक वाले विकिरण से जोखिम को कैसे मॉडल किया जाना चाहिए?

क्या कम खुराक पर कैंसर का जोखिम उच्च-खुराक डेटा से बहिर्वेशित एक रैखिक नो-थ्रेशोल्ड संबंध का अनुसरण करता है, या क्या थ्रेशोल्ड या अन्य प्रतिक्रियाएं लागू होती हैं, यह बहस का विषय बना हुआ है और यह निर्धारित करता है कि पर्यावरणीय और चिकित्सा विकिरण जोखिमों की व्याख्या कैसे की जाती है।

Seminal works

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

Frequently asked questions

विकिरण कुछ ऊतकों को दूसरों की तुलना में अधिक नुकसान क्यों पहुँचाता है?

तेजी से विभाजित होने वाले ऊतक — जैसे अस्थि मज्जा और आंतों की परत — तीव्र विकिरण चोट के प्रति सबसे संवेदनशील होते हैं क्योंकि विकिरण-क्षतिग्रस्त कोशिकाएं विभाजित होने का प्रयास करने पर मर जाती हैं, जबकि धीरे-धीरे नवीनीकृत होने वाले ऊतक इसके बजाय विलंबित फाइब्रोटिक और संवहनी परिवर्तन दिखाते हैं।

नियतात्मक और स्टोकेस्टिक विकिरण प्रभावों में क्या अंतर है?

नियतात्मक प्रभाव, जैसे तीव्र ऊतक चोट, एक खुराक सीमा से ऊपर होते हैं और खुराक के साथ अधिक गंभीर होते जाते हैं; स्टोकेस्टिक प्रभाव, मुख्य रूप से कैंसर, सिद्धांत रूप में किसी भी खुराक के बाद उत्परिवर्तन से उत्पन्न हो सकते हैं, जिसमें गंभीरता के बजाय संभावना खुराक बढ़ने पर बढ़ती है।