لم تعرف التأثيرات البايولوجية للأشعة المؤينة الا بعد اكتشاف الاشعة السينية. فلقد حصلت عدة حوادث خطيرة كنتيجة لاستخدام هذه الاشعة قبل الفهم الصحيح لمخاطرها علي صحة الانسان وحياته. الامر الذي أدي الي وضع لوائح وقواعد لضبط صورة التعامل مع الاشعاعات المؤينة من قبل كل من يهمه الامر من علماء ومهندسين وطلاب ابحاث وعمال.
فحتي عام 1922 توفي حوالي مائة شخص من بين هؤلاء العاملين في هذا الحقل نتيجة لضرر الاشعاع البايولوجي. ولعل اشهر حادث في هذا الصدد هو ما جري لعمال صناعة الساعات ذوات العقارب والأرقام المضيئة. فلقد دأب هؤلاء العمال علي جعل اطراف فرشاة الطلاء دقيقة بترطيبها بأفواههم. ولما كان هذا الطلاء حاوياً في تركيبه علي عنصر الراديوم المشع فقد أخذ هذا العنصر بالتراكم في اجسادهم مع مر الزمن مما أدي الي زيادة وتأثر الاصابة بمرض السرطان.
يمثل الاشعاع وبصورة دائمة خطرا أكيدا للأنظمة البايولوجية. وان هذا الخطر يتناسب اطرادا مع مقدار جهل العامل في حقول الاشعاع لطبيعة هذه الاشعاعات وكيفية تداولها واتقاء المخاطر الناجمة عنها. اذ يمكن اختزال الخطر الي حدوده الدنيا المقبولة بالتزام التحفظات المناسبة ومراعاة قواعد واساليب السلامة كما هو الامر في أي مختبر كيميائي. ولما اصبح الكشف عن النشاط الاشعاعي ــ مهما صغر ــ ميسورا، فان الخطر المتوقع لم يعد بالمشكلة المستعصية في الوقت الراهن وخاصة بالنسبة للمختبرات التي تتعامل مع مواد كيميائية مشعة والتي تم تصميمها بشكل ملائم وروعيت فيها مقاييس السلامة والامان.
التأثيرات الجزيئية البايولوجية للأشعة المختلفة بصرف النظر عن نوع الاشعاع، وجد ان طاقة هذا الاشعاع اللازمة لاحداث تغيرات بايولوجية هي في الواقع قليلة. فعلي سبيل المثال ان كمية الاشعاع الكافية لقتل الثدييات لا تسبب الا ارتفاعا طفيفا في درجة حرارة اجسامها لا يتجاوز 01.0 درجة مئوية (واحد في المائة فقط من الدرجة المئوية). من الجدير بالذكر ان هذا الارتفاع في درجة الحرارة ناتج عن تحول طاقة الاشعاع الي طاقة حرارية وانه احد اعراض المرض المسمي بالمرض الاشعاعي وليس سببا له. كما ان طاقة الاشعاع هذه تنتشر خلال مرورها بالاعضاء الحية بالطريقة نفسها التي تنتشر بها في اية مادة اخري: أي بتأيينها وتهييجها لذرات او جزيئات المادة المارة بها.
وفي كائن حي يتسبب عن عملية التأين هذه تخريب مباشر جراء تكسر الروابط الكيميائية التي تربط ذرات الجزيئات ببعضها داخل نسيج الخلية الحية. اما التأثير المتبادل للاشعاع مع الماء سواء داخل او خارج الخلايا الحية فانه يكون سببا في تكوين الجذور الحرة القادرة علي القيام بتفاعلات كيميائية عديدة مما يؤدي الي تخريب الخلايا عن طريق تفاعلات الاكسدة والاختزال بشكل خاص.
يعتمد مقدار الضرر البايولوجي علي عوامل عدة منها نوع الاشعاع (كأشعة ألفا او بيتا السالبة والموجبة والاشعاعات الكهرو ــ مغناطيسية كالاشعة السينية واشعة كاما، ثم الالكترونات والنيوترونات... مثلا) ومقدار طاقة هذا الاشعاع وسرعة دخوله الجسم الحي ونوع العضو المعرض لهذا الاشعاع (عين او كبد او عظم او رئة...) واخيرا عمر النموذج المعرض للاشعاع ثم حالته الصحية ان كان بشرا. اما اذا كان التشعيع من مصدر خارجي او من مصدر داخلي فتلك مسألة مهمة.
بالنسبة للتشعيع بمصدر خارجي تعتبر الاشعة السينية من اكثر الاشعة خطراً علي الانسان بسبب قدرتها الفائقة علي الاختراق والنفوذ. من امثلتها اشعة أكس (رونتكن) المستخدمة في التصوير الشعاعي، واشعة كاما التي لها طبيعة اشعة أكس نفسها. لا خطر من أشعة ألفا اذا أتت من مصدر خارجي اذ انها لا تستطيع النفاذ الا الي طبقات الجلد السطحية غير الحساسة. لكنها تعتبر الاشعة الاشد خطرا في ما لو اصبحت مصدرا داخليا ثابتا للاشعاع، اي اذا دخلت جسم الانسان واستقرت في احد اعضائه بشكل عنصر مشع او مركب فيه عنصر مشع لهذه الدقائق. دقائق ألفا هي نوي ذرات غاز الهيليوم النادر اي انها ذرات هذا الغاز لكنها منزوعة الالكترونات الخارجية.
ان تعدد هذه العوامل وتشابكها يجعل الامر صعبا في تحديد أية كمية من النشاط الاشعاعي تتسبب في احداث حجم محدد من التأثيرات البايولوجية الضارة. اذ ليس هناك ثمة من علاقة خطية مباشرة بين الاثنين، وعليه يصعب الاستنتاج العلمي الدقيق.
فلاعتبار مقدار التفاوت في التأثيرات البايولوجية للاشعاعات المختلفة ينبغي معرفة ما يسمي بالتأثير البايولوجي النسبي ومختصره RBE ثم الجرعة المكافئة ومختصرها الحروف الثلاثة rem وعلاقات هذه بانواع الاشعاعات المختلفة كما يبينه الجدول رقم 1.
ان حزمة كثيفة من أشعة ألفا تؤدي الي تحطيم جزيئة الحامض النووي المعروف باسم DNA(Deoxyribonucleic) وهو احد مكونات الخلايا الحية. ومعلوم ان النواة هي مركز فعالية أية خلية. هذا ومن الجهة الاخري لو اخذنا حالة نوع آخر من الاشعاع وهو فوتونات اشعة غاما فانها لا تسبب اي تكسر او تشوه ان مرت خلال كروموزوم كامل. والكمروموزوم هو حامل العوامل الوراثية التي تتحدد بموجبها خصائص وصفات وملامح الوليد الجديد. وكل كروموزوم يتكون من حوالي ثلاثة بلايين جزيئة من جزيئات الحامض النووي DNA . لكن اشعة غاما وأشعة ألفا وأشعة بيتا تتسبب في ما يسمي التفكك الاشعاعي لماء الخلية الحية ونواتج هذا التفكك هي الآيونات والجذور الحرة والجزيئات الآتية:
والتي قد تتفاعل مع الحامضين النويين DNA سالف الذكر و RNA(Ribonucleic) الي الحد الذي يفضي الي قتل الخلية بعد ان تعجز عن اداء وظائفها المعتادة بسبب التغير الطارئ علي تركيبها الكيميائي. فالتركيب الكيميائي المحدد يؤدي وظيفة محددة بعينها. وطبيعي انه كلما ازداد الوزن الجزيئي لمركب معرض للاشعاع ازدادت كمية الاجزاء المدمرة من هذا المركب. ولما كان الكرروموزوم البشري يتكون من حوالي ثلاثة بلايين جزيئة من جزيئات DNA فان جرعة اشعاعية كبيرة ستقتل كل خلية تعرضت لها.
حساسية الاعضاء المختلفة للاشعاعيتجلي تأثير الاشعاع التخريبي علي الخلايا الحية باشكال شتي. منها النقص في معدل الانقسام الخلوي (او الحجيري) لذا فان الخلية لا تؤدي الا الي عدد محدود من الانقسامات خلال فترة حياتها. ومنها التشوه الخلوي الذي يؤدي الي اضطراب مسلسل التطور البايولوجي الطبيعي الذي يؤدي بدوره الي نشوء نمط في سياق تطور جديد مغاير لنوعه الاصل كما في حالة تكون الخلايا السرطانية.
هذا وان الخلايا الاكثر حساسية للاشعاع هي تلك التي في طور الانقسام. وعليه فان الخطر الذي يصيب جنينا عمره يتراوح بين 3 ــ 7 اسابيع هو اكبر بمائة مرة من الخطر الذي تتعرض له الأم الحامل لهذا الجنين. كذلك الاجهزة والاعضاء والانسجة التي تكون فيها معدلات تعويض الخلايا التالفة بطيئة فانها تعتبر عالية الحساسية للاشعاع كالجلد والاعضاء التناسية وكافة اعضاء التجويف البطني والعيون والاجزاء المسؤولة عن تكوين الدم في الطحال ونخاع العظام وانسجة الجهاز العصبي. وبشكل عام كلما كانت الخلايا عالية التخصص في ادائها النوعي كان العضو الذي تنتمي اليه عاليا في سلم التطور، وبالتالي يصبح هذا العضو وخلاياه شديد الحساسية تجاه الاشعاع. الجدول الرقم 2 يبين تأثير اشعة كاما علي مختلف الكائنات الحية من احياء دقيقة مجهرية ونباتات وحيوانات علما ان الراد Rad هو وحدة الجرعة الاشعاعية ويساوي مائة ارغ يمتصها غرام واحد من أية مادة (والارغ هو وحدة الطاقة الحرارية).
يمكن التمييز بين نوعين من الخلايا: نوع يساهم بشكل مباشر في وظائف الاعضاء كخلايا نخاع العظام والكبد وخلايا الجهاز العصبي. ونوع آخر يتعلق بعوامل الوراثة. اما النوع الاول من الخلايا فان خطر التخريب الاشعاعي يكون محصورا فيه فقط، ويسمي هذا النوع من التأثير Sommatic Effect بينما ينتقل التخريب الناجم عن تعرض النوع الثاني من الخلايا للاشعاع الي الاجيال القادمة، ويسمي هذا الصنف من التأثير Genetic Effect .
لم يظهر حتي اليوم اي دليل علي ان للخلايا او الكائنات الحية الاعلي اية مقاومة للاشعاع. ولكن بعض انواع البكتيريا اظهر قابلية علي مقاومة الاشعاع بتحجيم خطره او بصده بالكامل اثر تعرضها لجرعات اشعاعية صغيرة لفترات زمنية طويلة. وامكن تفسير هذه الظاهرة بتكون اجهزة حية شاذة عن سياق التطور العام لهذا النوع من البكتريا لها ردود افعال مغايرة تجاه الاشعاع للاحياء الاصل قبل تشعيعها. كما لوحظ انه يمكن زيادة فاعلية المقاومة للاشعاع لو عولج الكائن ببعض المركبات الكيميائية قبل تعريضه للاشعاع. اذ تلعب هذه المركبات دور عوامل الصيانة المضادة للاشعاع. واكثر هذه المركبات شهرة هي الثايولات الامينية كمادة السستين وهي حامض اميني طبيعي.
كما يفسر الفعل الرادع لهذه المركبات باحتمال قدرتها علي ان تلعب دور العامل اللاقط للجذور الحرة (بالتفاعل معها وتقييد حرية حركتها) الناتجة عن تفكك الماء تحت تأثير الاشعاع، كجذور الهايدروكاسيل Hydroxyl Radicals (OH) وبالنظر للخصائص السمية لهذه المركبات فانه ولسوء الحظ لا يمكن استخدامها الا بكميات صغيرة كمواد مضادة للاشعاع.
مواقع النشر (المفضلة)