Az ionizáló sugárzás biológiai hatása

23. Az ionizáló sugárzás biológiai hatása

Írta: Mózsa Szabolcs

 

A XIX-XX. sz. fordulójának nagy természettudományos felfedezései (X-sugár, radioaktivitás, cinematográfia, kvantum- és relativitás-elmélet) alapozták meg a máig érvényes fizikai világképünket és az orvosi radiológia jelenleg mással nem pótolható eszközeit. Simonyi Károly, a már életében legendás műegyetemi professzor az egyes felfedezések éveit a „fizika csillagévei”-nek nevezte. Méltán! Hamarosan fény derült az ionizáló sugárzások károsító hatására, létrejött a sugárbiológia tudománya (1. és 2. sz. ábra).
A sugárbiológia az élő rendszerek, az élő anyag sugárhatására adott általános és speciális válaszaival foglalkozik. Vizsgálja a biológiai integráció különböző szintjein a morfológiai, a funkcionális, a szomatikus, a genetikus és a biokémiai hatásokat. Speciális célfeladatok hívták életre az ún. alkalmazott sugárbiológiát (pl. orvosi, állatorvosi, katonai, űrbiológiai, növényi sugárbiológia, illetve a nem-ionizáló sugárzások biológiája, stb.). A sugárbiológia határterületi disciplina, ezért fejlődése a többi tudományág fejlődésétől is függ (3. sz. ábra). Tantárgyként való oktatását indokolja:

• az ionizáló sugárforrások alkalmazásának rohamos terjedése (medicina, ipar, mezőgazdaság, tudomány);
• környezetszennyezés lehetősége (Csernobil, Fukushima, Szemipalatyinszk), (radioökológia);
• az emberi élettartam (expositios idő!) növekedése;
• a mai orvosok – szerencsére! – nem a napi klinikai gyakorlatukból ismerik a sugárbetegséget;
• Kelemen (1963) tanítása igaz: „…a sugárbiológiai tudásunkat kell elmélyíteni, nem a sugárzástól való félelmünket!”

 
I.) A sugártér, amelyben élünk
Öveges professzor mondása: „…sugárözönben élünk” – mára szállóigévé vált. Jogosan. Az ember olyan térben él, ahol a sugárenergia természetes és mesterséges formában van jelen, ha az osztályozás alapja a forrás eredete. A természetes sugárzás külső (terresztriális és kozmikus) és belső forrásból ered (az emberi test saját izotópjai). A természetes és mesterséges eredetű humán sugárterhelés, a „sugárözön” világ-átlagban és Csernobil után kb. 3,0-3,5 mSv. A számunkra gyakorlatilag érdekes sugárfajtákat és ezek fontosabb paramétereit az I. sz. táblázat foglalja össze, a sugárterek százalékos megoszlását pedig a 4. sz. ábra mutatja be. A természetes sugárzást szokásos még háttérsugárzásnak is nevezni (natural background radiation). Az IAEA (1996) adatai szerint Csernobilt követően a természetes háttér-érték 70%-ra, az orvosi eredetű terhelés 29,3%-ra, a nukleáris iparból származó rész pedig 0,006 (!) %-ra változott (26).
I. sz. táblázat – Az elektromágneses spektrum-eloszlás

 

II.) A biológiai sugárhatás elméletei
A biológiai hatás értelmezését – kiemelt sajátosságok alapján – több elmélet igyekszik elősegíteni. A kérdésnek hatalmas irodalma van (1, 2, 5, 9, 10, 11, 22, 26, 31), itt csak igen rövid felsorolásra van alkalmunk. Az első fogalom
1.) az elemi sugárhatás. A klasszikus sugárbiológia az elemi sugárhatás kialakulásában a.) fizikai, b.) fizikokémiai, c.) kémiai és d.) biológiai szakaszt különböztet meg. Míg az első három szakasz időtartama igen kicsiny (nsec, msec, sec), addig az utolsó nagyobb (perc, óra, nap, hónap, év). Az elsődleges fizikai folyamat az energia elnyelődése, amely után közös fizikai egységek, az ion- vagy elektronfelhők képződnek. Ezek bonyolult szerkezetű eloszlásokba (ion- és elektronsűrűségek, „clusters”) rendeződnek, amelyek pálya menti eloszlása („tracks”), a sűrűségszerkezet és a sugárminőség (LET!) az akut és kései biológiai sugárreakciókban döntő tényező. (A kérdés alapvető összegzését Lea (1946) végezte el. L. még: 2, 5, 9, 10, 11, 14, 17, 21, 22, 26, 31, 33.). A közvetlenül és közvetve ionizáló sugárzások lineáris energia-sűrűségeit az energia (penetráció) függvényében a következő, az 5. sz. ábra mutatja be (Fritz-Niggli, H.: Strahlenbiologie – Grundlagen und Ergebnisse. G. Thieme Verlag, Stuttgart, 1959.). Később derült ki, hogy a kémiai fázisban a sugár- és fotokémiai reakció a vezető jelenség (2, 4, 5, 11, 12, 17, 21, 22, 26, 31.). Az élő anyagra gyakorolt hatás (biológiai szakasz), az általános sugeráeffektus lehet: a.) térbeli eloszlása alapján lokális és általános, b.) hatásmechanizmusa szerint direkt és indirekt, c.) az idő függvényében akut és kései, d.) minőségét tekintve morfológiai és funkcionális, illetve e.) mennyiségileg: l.) a regenerációt tekintve reversibilis, feltételesen reversibilis és irreversibilis, a lefolyását tekintve pedig lépcsőzetes (”graded action type”), vagy minden vagy semmi típusú (”all or nothing type”), (2, 5, 6, 11, 12, 23, 24, 25, 26, 31.). A biológiai szakasz alapelváltozásai háromfélék: morfológiaiak, funkcionálisak és általános sejtélettaniak (mobilitás, növekedés, permeábilitás, anyagcsere és reprodukció változás). Bekövetkezhet még a sejthalál (koagulációs nekrózis, cytolysis, lethalis mutáció, korai öregedés, apoptosis) és a serkentés (stimuláció) jelensége (1, 2, 4, 5, 11, 12, 17, 18, 19, 21, 22, 26, 31, 33).
A stimulációs hatás Maldiney és Thonwenin (1896) óta foglalkoztatja a kutatókat és ma az ún. Lucky-féle hormesis tanban él tovább. Az elméletét nem általánosíthatjuk, mivel azt növényi szövet- és sejtkultúrákban kapott eredmények alapján állították fel. Márpedig a növények chromosoma-száma (DNS!) kevesebb mint az emlősöké, illetve az emberé. (A hormesist ismertető publikáció adatai: T- Lucky: Physiological benefits from lowlevels of radiation. Health Physics, 43., p. 771., 1982.). A biopozitivitást hirdető hormesis-elmélet tehát a legnagyobb óvatossággal kezelendő az emlős, illetve humán sugárbiológiai rendszerekben.
Az ionizáló sugárhatás elméletei a bionegativitás tényére épülnek. Feltételezik, hogy: 1.) az ionizáló sugárzás minden mennyisége bionegatív; 2.) az enigma, a stigma megmarad, a sugárhatást az élő celluláris és szöveti struktúrák „nem felejtik el” (Kelen, Ratkóczy, Zsebők – 26.) és 3.) a toxikológiából ismert Arndt-Schulz-törvény, azaz kis dózis serkent, a nagy pedig károsít itt nem érvényes. Nem általánosítható Paracelsus nézete sem, miszerint: „…alleine die Dosis macht, wenn ein Ding Gift ist, oder nicht”. A következő fontos nézet
2.) a direkt és indirekt sugárhatás elmélete. A direkt hatásnál a primer fizikai, majd a biológiai folyamat egy közegen belül megy végbe. Az indirekt folyamatoknál az energiaelnyelődés egy közvetítő fázisban következik be (víz), ahol a hatást a szabad gyökök fejtik ki (H•, OH•, peroxydok, szuperperoxydok, szabad elektronok), (1, 5, 9, 10, 12, 15, 16, 20, 23, 25, 31.). A közvetítő közegben lezajló reakciók közvetve hatnak a sugárérzékeny térfogatokra – ezért indirekt a hatás. A gyökök és gyökionok irodalma igen terjedelmes, ami arra utal, hogy „…keveset tudunk a dologról” (Donhoffer, 1961., 26). Száraz biológiai anyagok, baktériumok és vírusok esetében az inaktivációs dózisok nagyok, míg a nedves közegekben a direkt hatás egyformán előfordul és az inaktivációs dózisok kisebbek. A két hatás-forma elmélete az ún. találatelméletre épül (hit theory, Trefferprinzip). Ez feltételezi, hogy: 1.) a biológiai hatáshoz vezető primer fizikai folyamat, a sugárenergia elnyelődése a sugárézékeny-térfogatban (primary target) történik meg; 2.) e térfogatban (target, Zielvolumen) nagy mennyiségű energia szabadul fel, amelyet találatnak nevezünk (hit, Treffer); 3.) az összes sejt sugárrezisztenciája azonos és 4.) a sugárhatás effektusa a hőmérséklettől független (Lea, 1946., Timoféeff-Ressovszky, 1972., Fuchs, 1976.). A találatelmélet igen hatékony a sugárbiológiában, jóllehet nem ad mindenre magyarázatot. Elegáns matematikai apparátusa van (1, 2, 6, 7, 9, 10).
A találatelmélet fogyatékosságai ellenére alkalmas arra, hogy a direkt sugáreffektusokat értelmezni tudjuk. Segítségünkre van ebben a jelenségek grafikus, szemilogaritmikus ábrázolásmódja, az ún. dózishatásgörbék alkalmazása (1, 2, 5, 9, 10, 26, 31, 33). E görbék (dose effect curve) a direkt sugárhatást az a.) exponenciális és b.) a nem exponenciális típusú dózishatásgörbék formájában írják le. Ez utóbbiaknak további két típusa lehetséges: 1.) a több céltárgyas modell (multitarget model), ahol a hatás feltétele több céltérfogat eltalálása és 2.) a többtalálatos görbék (multi hit curves), amelyeknél a céltérfogat inaktiválásához több találatra van szükség.
A 6. sz. ábra egy típusos, klasszikus dózishatásgörbét mutat be (1, 26, 31, 33): a sugáreredetű változás (pl. a túlélés) valószínűségének logaritmusát a dózis függvényében ábrázolja egy féllogaritmusos koordinátarendszerben. Az ábra által bemutatott görbe nem exponenciális, hanem egy ún. vállas-görbe (shoulder curve). Ezen utóbbi görbetípust a következő paraméterek jellemzik: a.) D1-érték – a görbe kezdeti lejtésének (iránytangensének) inverze; b.) D37-érték – a 37%-os dózistúlélés dózisát jelzi (a 37%-os érték nemzetközi megegyezés alapján az „e-1= 0,37 összefüggésből adódik, ahol az „e” a természetes logaritmus alapszáma); c.) D0-érték – a magasabb dózistartományokban egyenessé váló exponenciális görbe iránytangensének negatív reciproka (D0 = - tgα). A vállas görbe egyenes (exponenciális) szakaszának meghosszabbítása a log skálán az ún. d.) n-számot metszi ki, értéke normális emlős sejteknél 2-10 közé esik. Daganatos sejteknél ez több. A három D-paraméter csak minősített esetben lehet azonos: ha az n=1. Ha e feltétel nem áll fenn, úgy a következő egyenlőtlenség áll fenn: D1>D37>D0. A vállas túlélési görbéket a következő egyszerű egyenlet írja le: S=1-/1-ekD/n, ahol: S=túlélés, D=a D dózist túlélő frakció, e=a természetes logaritmus alapszáma, k=a görbe egyenes szakasza iránytangensének, meredekségének jellemző száma, n=extrapolációs szám (Lea, 1946.).; e.) a D0-érték – a vállszélesség mutatója. A találat pillanatától a biológiai reakcióegységig vezető láncreakciót a Korogodin-féle modell (1966) kísérli meg értelmezni. Eszerint: 5 lépéssel kell számolnunk – 1.) találat, 2.) a reagáló egység primer károsodása, 3.) a potenciális még nem manifeszt sérülés, 4.) a potenciális károsodás megvalósulása és 5.) a regisztrálható reakció-egység (14).
Az exponenciális görbéknél a leegyszerűsített találat-elmélet feltételezi, hogy az inaktivációhoz csak egy találatra van szükség. Ezeket egytalálatos görbéknek nevezzük (single hit curves), Henry (1905) ajánlása alapján (26).
A sugárbiológiában (és a sugárvédelemben!) kiemelten fontos
3.) a determinisztikus (non-sztochasztikus) és sztochasztikus sugárhatás elmélete. A sugárhatás kiváltásához szüksége küszöbdózis megléte, vagy annak hiánya alapján a reakció determinisztikus (non-sztochasztikus) és sztochasztikus természetű lehet. A determinisztikus jelenségeknél van küszöbdózis, a biológiai válasz mértéke a küszöb feletti dózis nagyságától függ. Minél nagyobb a dózis a látenciaidő annál kisebb és fordítva. A küszöbdózis minél kisebb, a sugárérzékeny-térfogat annál érzékenyebb. A determinisztikus, tehát küszöbdózisokhoz rendelhető sugárbetegség pl. valamennyi sugársyndroma, bőrsérülés, cataracta, oligo- és aspermia, a vér alakos elemeinek csökkenése. A sztochasztikus jelenségek minden, vagy semmi típusú biológiai reakciók, amelyeknek ismert dózisküszöbeik nincsenek, igen kicsiny dózisokra is kialakulhatnak. A dózis nagyságától nem reakció súlyossága függ, hanem annak bekövetkezése, a kialakulás valószínűsége. Az akut sugárbetegségek determinisztikusak, míg a késeieknél mind a determinisztikus, mind a sztochasztikus folyamatok jelen vannak. A determinisztikus hatások elleni sugárvédelemben, a küszöbdózisok ismeretében, terhelési korlátok segítségével védekezünk ellenük. A sztochasztikus jelenségek esetében a kockázatcsökkentés jelenti a védelmet (ICRP-26, ICRP-60). Ez utóbbi reakciótípusoknál, alacsonyabb dózistartományokban, a lineáris kvadratikus függvény kapcsolat jelenti a legjobb matematikai megközelítést (Sztanyik, 1983.). Sinclair (1961) megfigyelései szerint a szomatikus sztochasztikus-malignus betegségek két hullámban zajlanak le: külön és elsőként a vérképzőszerviek (0-25. év között), majd második hullámban az összes nem haematológiai daganat (10. évtől emelkedik, a maximum a sugárhatás utáni 40. év körül várható), (26).
A következő, a II. világháború után fejlődésnek induló osztályozási szempont
4.) a szomatikus és genetikus sugárhatás elmélete volt.
A szomatikus hatás az egyénnek, a genetikus pedig az utódoknak, a populációnak fontos. Az előbbire jellemző érték az LD50/30-paraméter, amely az embernél Csernobil tapasztalatai és speciális orvosi ellátás alapján, kb. 6-7 Sv nagyságú (6, 33, 37). Ami a genetikai ártalmat illeti, itt is gyors fejlődést láthatunk. 1927-ben Müller felismerte a sugáreredetű mutáció lehetőségét, majd a chromosomák különböző károsodásai is kiderültek: pl. számbeli defektusok, gaps-ek, chromatida-törések, keresztkapcsolódások, festődési anomáliák, stb., (Sax, Lea, Wolff, Timoféeff-Reszovszky, Bauchinger Gundy S.), (26, 31, 33, 37). Nagy lendületet adott a kutatásoknak a Moorhead által kidolgozott methodikai forradalom és az 1961-ben elfogadott ún. Denver-rendszer a humán chromoszóma-készlet osztályozására. Az in vitro chromoszóma-technika révén hamarosan jelentős mennyiségű adat gyűlt össze a professzionálisan terhelt személyek ártalmairól is (stabil és instabil anomáliák, gyűrű alakú chromosomák, mikronukleusok, stb., (Bauchinger, 1972.), (26). A genetikai sugárhatás következménye sem tekinthető sugárspecifikusnak, mivel sugárspecifikus biológiai eltérés máig nem ismert. Az igazságügyi szakértői véleményalkotásban ezért az indirekt logikai eljárásokról sem mondhatunk le. Bizonyítást nyert az is, hogy a genetikai sugárdefektusoknak sincs küszöbdózisa! Az ICRP adatai szerint a súlyos genetikai betegségek átlagos kockázata az első és második generációban 0,4x10-2 Sv-1 nagyságú. Becslésre használták korábban a genetikailag szignifikáns dózis-fogalmat, amely egy adott populáció összes genetikai anyagának károsodását jelzi. A genetikai sugárhatásra vonatkozó biológiai tapasztalataink a következők: 1.) a genetikai anyag igen sugárérzékeny, 2.) nincs küszöbdózisa, sztochasztikus effektus, 3.) a humán ivarsejtek nagyfokú sugárérzékenysége miatt e sejtek (szomatikus és genetikai okokból) minden módon és eszközzel védendők, 4.) a recesszív mutációk kiküszöbölése miatt az összlakosság sugárterhelését csökkentenünk kell (ALARA-elv), 5.) a kis csoportot jelentő professzionálisan sugárterheltek dóziskorlátai még tolerálhatóak, de el kell érnünk, hogy erre ne legyen szükség (munkafeltételek javítása). 6.) a sugárbiológiai ismeretek követő védelem és jogi szabályozás a genetikai ártalmak szempontjait mindig figyelembe veszi.
A humán szomatikus sejtek sugársérüléseiről a II. sz. táblázat ad tájékoztatást.
II. sz. táblázat – A humán szomatikus sejtek sugárkárosodásai

Dózisok:	A sérülés típusai:	Jellemzés:
0,01-0,05 Gy	mutációk (gén- és chromosoma)	irreversibilis chromosoma-törések, reparatio
1,0 Gy	mitosis-késés	funkció károsodás reversibilis
3,0 Gy	tartós mitosis-gátlás, funkció károsodás	1-2 mitosis még lehetséges, néhány funkció még visszatérhet
4,0-10,0 Gy	interfázis – halál	nincs mitosis
500 Gy	azonnali sejthalál	protein-koaguláció

 
K. M. Prasad: Human Radiaton Biology, Harper and Row Publ., Hargerstown, 1974., (26).

III.) Az ionizáló sugárzások biofizikai sajátosságai – Sugárérzékenység – Kémiai sugárvédelem és szenzibilizálás
Az ionizáló sugárzások olyan energiafajták, amelyek héjelektron-reakciók révén az elnyelő anyag atomjait gerjesztik, vagy ionpárokká változtatják. Az ionizáció direkt és indirekt módon mehet végbe. Direkt ionizálásnak a töltött részecskék, indirekte pedig az elektromágneses hullámok. A töltetlen részecskék (neutronok) másodlagos töltött részecskék révén ionizálnak. A sugárhatásban alapvető fizikai jelenség a gerjesztés és az ionizáció. Indirekt sugárhatásnál közvetlenül ionizáló töltött részecskék képződnek (másodlagosan).
A sugárzások áthatoló-képessége, a penetráció az energia függvénye. A hullámtermészetű sugárzásnál az áthatoló kapacitás annál nagyobb, minél kisebb a hullámhossz és nagyobb a rezgésszáma. A részecske-sugárzások penetrációja a kinetikai energiájuktól függ. A neutron behatoló képessége nagyobb, mint a töltött részecskéké (26).
A biológiai sugárhatás attól függően, hogy száraz vagy nedves anyagban alakul majd ki, eltérő lehet. A direkt és indirekt sugárhatást módosíthatja a koncentráció-, a halmazállapot-változás és más anyagok egyidejű jelenléte (Donhoffer, 1961.).
A LET-fogalom
A várt biológiai hatás mértéke az ionizációk száma. Mivel ezt korábban mérni nem tudták, ezért a primer ionizáló részecske úthosszára (∆S) eső energiaveszteséggel (∆E) mérünk. Ez a lineáris energiaátvitel (linear energy transfer), a LET. A sugárzásokat két csoportba: a magas és az alacsony LET-értékű sugárzások csoportjába soroljuk. Az egységnyi úthosszra eső energiaveszteség (LET) dimenziója: keV/µm. Értéke minél nagyobb, annál nagyobb lesz a biológiai hatás. Alacsony LET-sugárzás a röntgen-, a kobalt-gamma-, elektron- és beta-sugárzás. Magas LET-értékű sugárfajta az alfa-részecske, gyors neutron, proton (1, 2, 5, 11, 12, 16, 19, 21, 31, 33).
A relatív biológiai hatékonyság (RBE, RBW)
Számításának módja:
RBE = energiadózis /Gy/ 60Co-forrásból / energiadózis /Gy/ a vizsgált forrásból.
Az RBE segítségével megmondhatjuk, hogy azonos biológiai hatáshoz a különböző sugárfajtákból mekkora dózisokra van szükségünk. Erre ad választ az ún. minőségi faktor (QF). Gondoljuk csak meg: 1 Gy röntgensugárzás 0,1 Gy neutronsugárzással egyenlő értékű. De 1 Sv röntgensugárzás 1Sv neutronsugárzással lesz azonos hatású. Néhány sugárfajta minőségi faktora a következő: alfa-sugárzás 20, gyors neutron 10, röntgensugárzás: 1, 60Co gammasugárzás 1, bétasugárzás 1.
Az oxigén effektus (OER)
A sugárbiológia egyik legfontosabb faktora. Jóllehet az oxigén szenzibilizáló hatását 1904 óta ismerik, a pontos hatásmechanizmust máig nem ismerjük. A hatás értéke gammasugárzás esetében átlagosan 2-3 közé esik. Az oxigén-szenzibilizációs faktor (Oxigen enhancement ratio, OER) számításának módja:

a - szükséges dózis anaerob körülmények között, b - szükséges dózis aerob körülmények között
szükséges dózis aerob körülmények között
Alacsony LET-értékű sugárzásoknál a sugárrezisztencia hypoxiában megnő (26, 31, 33).
Az időintenzitás-faktor
Már a radiológia korai időszakában is ismert volt, hogy a dózis leadásának időtartama és a dózisráta (dózisteljesítmény) a biológiai reakciókat nagymértékben befolyásolja. Hamarosan tisztázzák a dózis-, az intenzitás-, az idő-, a protrahálási-, az elektivitási- és a frakcionálási-faktor jelentőségét. Mivel ezek a tényezők elsősorban a sugártherápiában és a sugárvédelemben, illetve a kutatásban jelentősek, bővebb információt róluk a megfelelő tankönyvekben találhatunk (26, 31, 33, 36).
A dózismódosító faktor (DMF)
A fogalmat a sugárvédő (radioprotektor) anyagok kutatása során vezették be. Számításának módja:

c - D0-érték radioprotektorral, d - D0-érték radioprotektor nélkül
A DMF-érték in vivo, in vitro és a sejtciklus fázisai szerint változik. M, G2, G1 és S-fázis irányban az érték csökkenni fog. (A D0-fogalom értelmezését l. a dózishatásgörbéket tárgyaló szövegrészben)!
A sugárérzékenység
Ellinger (1957) szerint a sugárérzékenység a sejtek, szövetek és szervezetek adott sugárdózisra adott viszonylagos morfológiai és/vagy funkcionális válasza (2). A celluláris sugárérzékenység függ a proliferatív kapacitástól, a sejt ciklusbeli helyétől, a differenciáltság fokától, az oxigén- és vérellátástól, az életkortól és a speciestől, a LET-től (7. sz. ábra), (26, 31, 33). A sugáreredetű sejtmorfológiai eltérések nem a sugárzásra, hanem a sejtre magára lesznek jellemzők. Sugárspecifikus eltérés jelenleg nem ismert!
A sejtek és szövetek sugárérzékenységi sorrendjét, csökkenő sorrendben, Holthusen állította össze 1921-ben. Ennek alapján a legérzékenyebbtől a legrezisztensebbig a következő csoportosítás tehető: lymphocyta, csontvelő, bélhám, here bazális sejtjei, ovarium, bőr stratum basale, endothel sejt, csontszövet, porcszövet, idegsejt, izomszövet. Ezt a sorrendet máig elfogadják. Igaz, hogy többféle sorrend ismeretes (pl. Berdjis, 1971., Rubin és Carasett, 1968., 1971.), de ezek szerint a legtöbb esetben visszavezethetők a Holthusen-féle csoportosításra. A II. sz. táblázat indirekte szintén utal a cellularis sugárérzékenységre (14).
A sugárérzékenység speciesre és teljes-testre (whole animal) vonatkozó sorrendjét Jacobson, Marks és Lorenz (1949) írta le. Az érzékenység növekvő sorrendjében ez a következő: nyúl, patkány, egér, csirke, ember, kecske, tengerimalac, kutya. A 8. sz. ábra az egyes speciesek sugárérzékenységét (LD50/30 értékeik alapján) mutatja be a vezető cytopeniák és a halál bekövetkezte szerint (6, 8, 26).
Abszolút sugárérzékenység nincs, ez mindig: relatív. Mindig valamihez képest érzékeny vagy rezisztens a sejt, illetve a szövet.

A sugárérzékenység módosítása – kémiai sugárvédelem és szenzibilizáló faktorok

Az ionizáló sugárzás és egyes kémiai vegyületek kölcsönhatása a biológiai válaszban háromféle lehetőséget kínál: 1.) növeli a hatást (szinergizmus, addicio, szenzibilizálás,) 2.) interferenciát okoz és 3.) csökkent vagy gátol. Klinikai aspektusból számunkra a szenzibilizáló és radioprotektív hatás a jelentősebb.
A sugárvédő anyagok hatása iránti érdeklődést a nukleáris baleset és háború, illetve a sugártherápiában az ép szövetek védelme táplálta. Ismertebb kémiai anyagok, amelyek radioprotektív hatást mutatnak, a következők: - SH-csoportokat tartalmazó molekulák, cystein, casteamin, AET, WR 2721, GSH, kataláz enzim, WR 1065, thiolok, szuperoxiddiszmutáz (scavenger funkció), antioxidánsok, merkaptoetilamin, stb.. A kémiai sugárvédő anyagok hatásmechanizmusa teljesen máig nem ismert. Nemzetközileg elfogadott, hogy e mechanizmusban részt vesz a szabad gyökök (free radicals) inaktivációja, a hypoxia kiváltása és/vagy fokozása, „mixed disulfids”-képzés, fémkomplexek létrejötte, gyökfogó hatás (= scavenger effects), (5, 6, 31, 33). Mönig et al, (1990) a sugárvédő anyagok (faktorok) hatásmechanizmusában három tényezőről, a fizikokémiai, a farmakodinámiás és biokémiai hatásról tesz említést (33). A cystein radioprotektív hatását experimentálisan elsőként Patt és munkatársai (1949) észlelték. A kémiai sugárvédő anyagok hatásának mérésére a korábban már említett dózismódosító, illetve dózisredukciós faktort (DMF, DRF) használják. (L. a korábbi szövegrészben!). A sugárvédő anyagok alkalmazásának kellemetlen oldala, hogy hatékony koncentrációban toxikusak és hatásuk rövid ideig tart, illetve a sugárhatás előtt kell alkalmazni. Ez utóbbi történhet peroralisan, iv., im., sc., lokálisan. A védőanyagok általában az akut sugárszindrómákban tűnnek hatékonynak, a késői hatásra vonatkozó adatok ellentmondásosak. A hazai irodalomban Gazsó (1982) és Uray (2000) munkásságát emelném ki (27, 31, 33, 36).
A sugárszenzibilizáló anyagok, illetve faktorok kutatását az oxigéneffektus szerepének felismerése és a tumoros szövetek hypoxiás sejtjeinek sugárrezisztenciája indította el. A sugárszenzibilizátorokat klinikailag először 1974-ben alkalmazták a Mount Vernon Hospital-ben (The Cross Cancer Institut, Anglia). A szöveti hypoxia leküzdésének jelenleg a következő lehetőségei vannak: a.) frakcionálás, b.) hyperbarikus oxigén, c.) hyperthermia, d.) sugárszenzibilizáló anyagok és e.) hyperglikémia (Gazsó, 1982., Uray, 2000., Herrmann, 2006.). Az IAEA (1999) szerint a hatékonynak gondolt szenzibilizátorok a következő csoportokba sorolhatók: a.) hypoxiás sejtekre ható, elektronaffin anyagok (pl. Misonidasol), b.) DNS-precurzor analógok (pl. 5-FU), c.) sugáreredetű cytotoxicus anyagok és d.) sejtfolyamatok módosítása (pl. repair-gátlók, természetes sugárvédő anyagok inaktivációja, stb.), (27, 31, 33).
A hypoxiás sejtek radioszenzibilizációja jelenleg a 2 és 5-nitroimidazol derivátokkal érhető el a legjobban. Bár mindkettő viszonylag gyenge szenzibilizáló farmakon, a legjobb a Misonidasol (1974), amely korábban a Ro 07 0582 jelzéssel vált ismertté, s a Metronidasol (1973), (Gazsó, OSSKI, 1982., Uray, 2000.).
Érdekes megfigyelés, hogy a cytostaticus hatást is fokozhatják a sugárszenzibilizátor anyagok (Misonidasol), tehát a kemoszenzibilizáció itt is kialakul. A kutatások szerint, míg a sugárszenzibilizációnál az elektronaffinitás a lényeges effektus, addig a cytostaticus hatás fokozásánál a lipofilia.
Kár, hogy a kérdés jelenlegi állása mellett dózislimitáló faktor ezen anyagok klinikai alkalmazásánál az, hogy nagy dózisok szükségesek a hatás eléréséhez, ezek viszont perifériás neutrotoxicitáshoz vezetnek (lipofilia) és bőrreakciókat okoznak (9. sz. ábra). Tény, hogy a kérdéshez fűződő korábbi nagy remények és lelkesedések mára elmaradtak és csendes szkepticizmus lépett fel (11, 13, 16, 19, 25, 27, 31, 32, 33, 36).

IV.) Sugárhatás és biológiai integráció

A 10. sz. ábra rendkívül demonstratívan mutatja be a sugárkárosodások lefolyását a biológiai integráció különböző szintjein és az idő függvényében. (Nem véletlen, hogy ez az okos ábra a szentpétervári Kirov Katonaorvosi Akadémia Sugárkórélettani Intézetében született meg, Akojev professzor munkacsoportjában (1976)!). Az ábra jól mutatja, hogy a sugárhatást követő különböző időpontokban (post irradiationem = p. i. időben) a maximumok más és más integrációs szinteken jelennek meg. Ennek megfelelően kell az orvosnak megválasztania a vizsgálatok időpontját és az alkalmas diagnosztikai eljárások módszereit. A kitűnő folyamatábra felhívja a figyelmünket a klinikai történések idősémáira, az orvosi tennivalók kórélettani háttereire és sorrendiségére. A klinikusi döntési logika (clinical decision logic), ha jó!, erre a folyamatábrára épül. Terjedelmi okok miatt itt csak az akut sugárhatással foglalkozom.

Molekuláris (A) és szubcelluláris (B) sugáreffektus

A biológiai integráció első két szintjének történéseit az szabja meg, hogy az ionizáló sugárzás elsődleges céltárgya (primary target) a lineáris makromolekula, a DNS. A Watson és Crick-féle centrális dogma alapján a biokémiai differenciálódás folyamata a következő:

 
DNS m-RNS polypeptidlánc struktúra funkció.
genotípus fenotípus

 
A sugárenergia elnyelődése a DNS-ben igen gyorsan, heterogén és LET-dependens. Minél nagyobb a LET-érték, annál több a DNS sérülések száma. (1 Gy energia 2x105 ionizációt okoz egy emlőssejtben). A károsodás kémiai természetű, létrejöttéért a szabad gyökök, a direkt és indirekt mechanizmusok a felelősek. Uralkodó nézet az is, hogy a fenti differenciálódási folyamatban a sugárérzékenység a DNS-től jobbra csökken (26, 31, 33, 36).
A gyakoribb DNS-károsodások a következők: egyes és kettős lánctörés (strand break), báziskárosodás, keresztkapcsolódás (cross link). Ez utóbbinak további két típusa ismert: a.) láncok közti (interstrand) és b.) lánc és protein közti kötés. A károsodások restitúciójában (molecular repair) újabban nagy reményeket fűznek a topoizomeráz II. enzim felfedezéséhez (23). Magas LET-érték esetén, ugyanígy hypoxiában a repair-kapacitás kicsi, (Lea, 1946.).
A lineáris makropolymer DNS sugársérülésének ma a legjobb magyarázatát a kvantumbiokémia adja (Ladik, 1967.), (26). A DNS helikális szerkezete és a delokalizált -elekrton rendszere alapján elektromos, inhomogén félvezetőként viselkedik. A vezetési elektronok a molekula-szennyeződésekből származnak (pl. Fe). A helix hossztengelye mentén történő elektronvándorlást az egymás feletti purin és pirimidin bázisok elektronjainak pályaátfedési (overlap) biztosítják, és ezen utóbbiak biztosítják az ún. exciton-kölcsönhatást. Sugárhatást követően gerjesztés (excitáció) és π-elekrton-kiszakadás (pozitív lyukképzés) lép fel. Ez utóbbi könnyebben jut el a helixnek olyan részeihez, ahol locus minoris resistentiae állapot van és a despiralizáció, a lánctörés, a báziskárosodás könnyebben alakul ki. Döntő mozzanat a H-híd felszakadása, a helix láncainak szétválása. Ha a H-atom protonja a kvantumbiokémiai potenciálgát valamelyik alagútnívóján átjut (a felvett energiának megfelelően!) a második potenciálgörbe, úgy tautomér átrendeződés következik be és anomális bázispárok képződnek. Ezek nem követik a Chargaff-Watson-Crick-féle báziskorrelációs törvényt (A:T = G:C = 1.), azaz adenin citozinnal képez pl. anomális bázispárt. Az anomális bázispárok síkban és térben nem férnek el a helixen belül, ezért a kettős lánc szerkezete instabillá válik, a helix szétnyílik. Ez azt jelenti (jelentheti), hogy nem optimális időben és helyen nyílik lehetőség a m-RNS bioszintézisére: így „anomális” lesz a polypeptidlánc, a struktúra és a működés. A kvantumbiokémiai modell, amely a H-híd protonjának vándorlását a Gamow-féle alagúteffektus működésével értelmezi, sikeres eszköz lehet a sugár- és chemotherápia kutatásában (7, 11, 14, 19, 23, 26, 33). A hazai tudomány szomorú vesztesége, hogy Ladik Jánost (MTA Biokémiai Kutatóintézete) nem tudta megtartani az országnak.

Celluláris (C) és szöveti (D) hatás

A sugárbiológia sok évtizedes gyakorlatához tartozik, hogy a post irradiationem (p. i.) jelenségeket a sejtek történéseire vezetik vissza (cellular radiation biology), (Lea, 1946.). A II./4. részben és a II. sz. táblázatban, valamint a III. fejezet sugárérzékenységet tárgyaló részében már sok sejt-sugárbiológiai fogalom került ismertetésre (pl. az emlős sejtek Holthusen-féle (1921) sugárérzékenységi sorrendje, stb.). A sejt-sugárbiológiára visszavezethető szöveti biológiai integrációs szint (D) sugáreffektusa függ: a.) a sejtkárosodás mértékétől, b.) a sejtek sugárérzékenységétől és élettartamától, c.) a megmaradt regeneratív kapacitás nagyságától és d.) környezeti faktorok hatásától (14, 16, 17, 18, 23, 25, 26, 33). A károsodás sejtalaktani jelei (pl. piknózis, kariorexis, vakuolizáció, kromatinkondenzáció, festődési anomáliák, stb.) nem a sugárzásra (sugárfajtára), hanem magára a sejtre lesz jellemző. Sugárspecifikus celluláris és szöveti jelet nem ismerünk! A klinikai sugárbiológiában a cytomorfológiai jelek diagnosztikus értékelése nagy óvatosságot és gyakorlatot kíván, nagy jelentősége van a tapasztalatnak. A kiváló ember és orvos nem hiába mondta: „…sokat kell mikroszkópizálni, kórteremben lenni és jó embernek is illik maradni!” (4). És még valami: a korszerű funkciókat vizsgáló módszerek korában sem mondhatunk le a klasszikus morfológiai vizsgálatok értékéről. Mint a sugárbiológiát évtizedeken át művelő és oktató orvos, mindig azt tanítottam a hallgatóimnak, hogy „az lenne talán az igazi sikeres klinikai törekvés, ha a klasszikus német fénymikroszkópia precizitását egyesíteni tudnánk az angolszász élettani iskola funkcionalitásával és ezt az egészet a francia klinikai gondolkodásmód eleganciájába csomagolhatnánk!”.
A korai és kései szomatikus celluláris károsodáshoz vezető folyamatokat a Berdjis-féle (1971) vázlat foglalja össze (11. sz. ábra), (14, 26).
Az emlős sejtek, adott paramétereik alapján (pl. osztódnak vagy nem, stb.) populációkat képeznek. A sugárbiológia és sugárvédelem aspektusából számunkra legfontosabb az ún. oszcillációs egyensúlyt mutató sejtreprodukciós rendszer (steady state equilibrium cell renewal system, CRS). A rendszerben annyi funkcionális végsejt képződik, amennyi élettani körülmények között, élettartama lejártával, elpusztul. Ez teszi lehetségessé az oszcillációs egyensúlyt (pl. a vérsejtképzésben), (14, 26). Ezek a sejtpopulációk, mint biológiai integrációs rendszerek azért fontosak, mert a sugárhatás kimenetelét, a kialakult betegség (szindróma) típusát ezek az érzékeny populációk döntik el (csontvelő, vékonybélhám, bőr, csírasejteket termelő szövetek, stb.). Az oszcillációs egyensúlyi sejtreprodukciós rendszerek funkcionális modellje a differon-korrelaton (Bond, Fliedner és Archambeau, 1965.), (6). Működésének alapja az őssejt (stem cell, Stammzelle), amely nagyon sugárérzékeny és kinetikailag három alapállapotban fordulhat elő: nyugalomban van (G0-stádium), ciklusban van és differenciálódhat funkcionális végsejtté. A 12. sz. ábra a differon szerkezeti felépítését és működését mutatja be (6, 14, 26). A vázlat tanulmányozása kétségtelenül figyelmet igényel, de megéri, mert a sugárbiológiailag fontos sejtrendszer differon-korreláton alapelvű. Az őssejt osztódván, belép a proliferációs poolba, illetve a másik sejt visszamarad az őssejt-poolban és fenntartja a pool eredeti celluláris méretét (sejtszámát). A proliferáció megsokszorozza a sejtszámot (amplification) és ezek a sejtek belépnek a differenciálódási és érési poolba, majd a funkcionális végsejtek rekeszébe. A rendszer visszacsatolásos szabályozás alatt áll, a szabályozó faktorok kémiai természetűek (poetinek). A differonnak köszönhetjük, hogy a kémiai élettani adaptatio mellett létezik egy celluláris adaptatio is. Ionizáló sugárhatásra változik az őssejt-pool mérete, a proliferációs és differenciálódási poolban szubpopulációk alakulnak ki, a tranzitidők megváltoznak. A regeneráció, ha lehetséges, az intakt őssejtekből indul ki és ezek szabják meg a p. i. kórjóslatot. A differon-korrelátont élettani körülmények között 4 tér, a fizikai, a kémiai, a gáz és a mikrobiológiai tér terheli, amelyekkel a rendszer élettani egyensúlyt tart. Ha ezt az ökológiai egyensúlyt bármelyik tér túlsúlya megbontja, az a differon-adaptációt sérti és a sugárbetegség átmeneti vagy tartós kórélettani alapját teremti meg. A differonok sejttermelő képessége igen nagy, de nem végtelen. Ha egy „élettani standard ember”-ben a differonok termelte sejtek élettartamuk végeztével nem pusztulnak el és ezek raktárt képeznének, úgy az említett élettani standard emberben 70 életév alatt és 70 kg testtömeg mellett 470 kg vörösvértest, 5400 kg granulocyta, 6850 kg bélhámsejt, 275 kg lymphocyta, 86 kg bőrhámsejt, 40 kg vérlemezke képződik (Bond, Fliedner és Archambeau, 1965.). Hatalmas tehát a differon sejttermelő képessége. Mégis: néhány foton vagy részecske elég lehet ahhoz, hogy halálos kimenetelű malignus betegség jöjjön létre ezekben a rendszerekben. A malignus szövetek differonjai felépítésükben érdemben nem térnek el, de az egyes poolok paraméterei, azok igen.
Jóllehet a biológiai integrációs szintek sugárkórélettana más és más, mégis, ha csak lehetséges, mindig a celluláris sugárbiológiai történésekre vezetjük vissza őket.
A daganatszövetek sugárérzékenységét Warren (1936) vizsgálta. Eredményei alapján a tumoros differonokat háromféle érzékenységi csoportba sorolhatjuk: 1.) sugárérzékenyek (25 Gy-nél nem nagyobb dózisok már elpusztítják), 2.) radioreszponzivak (25-50 Gy a sejtek többségét elpusztítja) és 3.) sugárrezisztens tumorszövetek (50 Gy feletti dózisok képesek csak elpusztítani), (14). A differon-korreláton adaptációját a környezet négy teréhez, ennek összefüggéseit és folyamatait a 13. sz. ábra mutatja be.

A szervrendszeri (E) és a szervezet (F) szintű sugárbetegségek – A sugárszindrómák

A humán sugárbetegségek szervrendszeri és szervezeti (whole body) integrációs szintjének együtt tárgyalását a klinikai gyakorlat indokolja. Ez a magyarázata annak is, hogy a kérdés polgári és katonai szakirodalma rendkívül bőséges (2, 4, 5, 6, 8, 10, 11, 12, 15, 21, 26, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 37, 39). Hivatkozva erre és a terjedelmi korlátokra, itt csak a legfontosabb megállapításokat kívánom összefoglalni. Ugyanakkor sok képet mutatok be, kiegészítve a szűkre szabott szöveges részt. Bízva a Sandoz-gyár kiváló haematológusának, Undritz-nak híres mondásában: „-…Ein Bild – tausend Worte!”.
Az ember sugárbetegségeinek klinikai osztályozása a kialakulás időtartama (akut, krónikus), a vezető tünetek és a halál okát jelentő szervrendszer alapján történik. Az akut humán sugárbetegségeket sugárszindrómáknak nevezzük, s aszerint, hogy melyik szervrendszer károsodása vezetett halálhoz, haematológiai, gastrointestinális és központi idegrendszeri sugárszindrómáról beszélünk. Csernobil után (1986) született az a döntés, hogy a gastrointestinalis és központi idegrendszeri szindróma közé soroljuk be a kután-sugárszindrómát. Ugyanis a csernobili sugársérültek kórtörténeteiből bebizonyosodott, hogy az emberi bőr sugárkárosodása sokkalta jelentősebb, mint azt a korábbi sugárbiológia gondolta. A beteg kórjóslatát sokkal inkább a bőr sugárterheltsége szabta meg, mint a csontvelőé (Gale, Barabanova, Guskova Barabanov, Ivanov, Busby, Yablokov). Ha a nemzetközi sugáregészségügyi szervezetek ezt a csernobili javaslatot elfogadják és az ICRP- és WHO-közleményeket közzé teszik, akkor négy humán sugárszindrómáról beszélhetünk. Rubin és Casarett szerint (1968) az ember sugárszindrómáit a III. sz. táblázat mutatja be. A szindrómák dózisdependens látenciaidők után kevert és tiszta formájukban léphetnek fel. Initialis szakaszaik, prodromáik igen fontosak az egyes kórjóslatok előzetes becslésében (6, 8, 10, 14, 15, 17, 23, 26, 30, 31, 33, 37).

A haematológiai (csontvelő) szindróma

Mai lehetőségeink alapján a haematológiai sugárbetegség az, amelyben az orvos a siker reményében léphet közbe. A klinikai kórjóslat négyféle lehet: a túlélés biztos, valószínű, lehetséges és lehetetlen (6, 11, 15, 26). A haematológiai és a gastrointestinalis szindróma közötti dózishatár kb. 10 Gy. Ez sohasem tekinthető éles határnak! Minél közelebb áll a kapott dózis e határértékhez, annál több gastrointestinalis komponens színezi a tüneti képet, s annál kockázatosabb a prognózis, annál több a diagnosztikai és therápiás gond. (6, 8, 15, 18, 26, 30, 31, 34, 37). Nagyobb dózisok hatása után a látenciaidő rövidebb lesz.

III. sz. táblázat – A humán akut sugárszindrómák típusai

Szindróma típusok:
	haematológiai	gastrointestinalis	központi idegrendszeri
determináns szerv	csontvelő	vékonybél	agy
küszöbdózis	0,87 Gylev	4,3 Gylev	17,4 Gylev
lateciaidő	2-3 hét	3-5 nap	¼-3 óra
halálozási küszöbdózis	1,74 Gylev	8,7 Gylev	43 Gylev
jellemző klinikai tünetek(symptomák)	rossz közérzet, láz, dyspnoe, leukopenia, thrombopenia, purpura, fáradtság, fertőzések	hányinger, hányás, hasmenés, anorexia, rossz közérzet, emésztési zavarok, dehydratio, elektrolit-vesztés, kollapszus, fertőzések	letargia, tremor, ataxia, convulsio
domináns kórbonctani tünetek	csontvelő atrophia, pancytpenia, haemorrhagia, anaemia	bélepithelium depletio, neutropenia (károsodás a csontvelőben!), fertőzések	vasculitis, encephalitis, meningitis, oedema

 
Ph. Rubin and G. W. Casarett: Clinical Radiation Pathology. W. B. Saunders Co., Philadelphia, London and Toronto, 1968.

A vérképzőszervi (csontvelő) sugárszindróma kialakulását nagymértékben elősegíti az aktív vörös csontvelő eloszlása (14. sz. ábra). Tudnunk kell arról is, hogy az ún. csontkereső radionuklidok lerakódása sem egyforma (15. sz. ábra). A sugárdózisok kiszolgáltatásának időbeli változása szintén módosíthatja az aktív csontvelőtér sugárkárosodását. Egy-egy alkalommal adott nagy dózis után még mindig megmarad néhány túlélő mononukleáris elem, amelyből, mint őssejtből, a csontvelő regeneráció kiindulhat. Ugyanakkor, ha ezt a dózist több napi frakcióban szolgáltatjuk ki, akkor a végeredmény a kötőszövetes (fibroticus) és zsíros degeneráció lesz (Bauer-effektus, 1968., 16. sz. ábra). A tanulság tehát az, hogy a relatíve alacsony dózisú, hosszabb ideig ható ionizáló sugárzás hatása az oszcillációs egyensúlyú sejtreprodukciós rendszerekben sokkal nagyobb károsodást okoz, mint az egyszeri nagydózis (26). A haematológiai károsodás bevezető időszaka a haemopoeticus őssejtpopuláció (HSC-pool) méretének csökkenésével, a proliferációs és differenciálódási-érési poolban a szubpopulációk sejtsorozatainak megjelenésével és az ineffektív-cytopoesissel, illetve a dózis- és p. i. időfüggően változó perifériás vérsejtszámmal jellemezhető.
A haematológiai sugárkárosodást Heineke írta le 1903-ban (14, 26). Korábban említettem, hogy az akut haematológiai sugárszindrómában a sugárbiológus orvos rendszerint még a siker reményében avatkozhat be és a sérült meggyógyul. További sajátosság, gondoljuk csak meg, hogy a vér, könnyen nyerhető diagnosztikai anyag, a vizsgálat tetszés szerinti alkalommal ismételhető és vizsgálata technikailag viszonylag egyszerű.
A csontvelői ökoszisztéma 3 részből, 1.) a csontos tokból (nem csak mechanikai védelmet nyújt!), 2.) a mátrix-ból és a parenchymából áll (ez utóbbi a különböző sejtfajták differon-korrelátonjainak rendszere és az őssejtek forrása). A vérképzőszervi p. i. reakció tehát ennek az ökorendszernek összegződő effektusa lesz (6, 8, 14, 26, 33). Így érthető az a korábbi felismerés, hogy a perifériás vérsejtek sugáreredetű károsodásai mindig csontvelő-eredetűek (6, 8). A 17., 18., 19., 20., 21., 22., 23., 24. és 25. sz. ábra ilyen csontvelői és perifériás vérsejtkárosodásokat mutat be. A sugárhaematológus képzettségű orvos számára ezek az eltérések diagnosztikus és kórjóslati értékűek. (L. az ábraszövegeket!). A csontvelőben és a perifériás vérsejtszámban az első p. i. depressziót követő ún. abortiv regenerációs hullám helyes megítélése alapvetően fontos. Ha ugyanis valaki a jelenséget nem ismeri és nem tudja, hogy ezt egy második depressziós szakasz követi majd és az abortiv emelkedés arányában újabb therápiás beavatkozást (cytostaticus vagy sugárkezelés, stb.) végez, esetleg helyrehozhatatlan csontvelőablatiot okozhat (6, 8, 26). Ez pedig a sugárbeteg ember elvesztését jelentheti.
A haematológiai sugárszindrómában dózisfüggő látenciaidő után lép fel a prognosztikailag rendkívül fontos kritikus periódus, amelyben a vezető tünet a granulopenia (sepsis) és thrombopenia (haemorrhagia). Az orvosi kezelés fő feladata e periódus megelőzése, illetve gyógyítása, u. i. a halál fő oka a sepsis és a vérzés lesz. Az infekcióban a baktériumok mellett a vírusok és a gombák szerepe lényeges. A sugárhatás következtében immunszuprimált ember védtelen, a sepsis sokszor megállíthatatlan. A csernobili betegeknél gyakori szövődmény volt a vírusfertőzés, ahol az Acyclovir nevű szer bizonyult többé-kevésbé sikereknek (Gusev, Guskova és Mettler, 2001.). A humán haematológiai sugárszindróma klinikuma a többi speciesétől eltér: 1.) az azonos tüneteket okozó dózisok nagyságában, 2.) a cytopeniák idősémájában, 3.) a perifériás sejtszámok korrelációjában, 4.) a kritikus periódusok jelentkezési időpontjában és időtartamában és 5.) a regeneráció paramétereiben (kezdet, tartam, intenzitás, befejező időpont). Az akut sugárbetegség legvalószínűbb oka manapság: baleset, fél- és teljestest besugárzás immunszupresszió kiváltására, katonai okok, űrhajózás.
A krónikus kisdózisú sugárterhelések (professzionális terhelés) jellemző vonása, hogy még a vitális funkciók károsodása előtt igen nagy dózisok kumulálódhatnak. Ez a szöveti adaptáció egyik formája. Mivel a differonok-korrelátonok a sejtveszteségeket hosszú időn át kiegyenlíthetik, a sugárkárosodások sokáig rejtve maradnak, de az enigma, a stigma megmarad. A fentiek alapján érthető, hogy a haematológiai sugárszindróma gyógyítása nagy felkészültséget és klinikai tapasztalatot igényel (Ellinger, 1957., Bond, Fliedner és Archambeau 1965., Gusev, Guskova és Mettler, 2001.).
A humán LD50/30-értéket korábban kb. 3-5 Gy nagyságúnak vélték. A csernobili baleset során szerzett tapasztalatok azt mutatják, hogy gondos therápiás tervek alapján ez az érték kb. 6-8 Gy-re növelhető, (30, 31, 33, 34, 37).

A gastrointestinális sugárszindróma – GIS

A vékonybél-sugárszindróma valamennyi jelenleg elfogadott paraméterét a Rubin és Casaret-féle táblázatban (1968) találjuk meg (III. sz. táblázat) A vékonybél bolyhai és a regenerációt biztosító stratum germinativum igen sugárérzékeny. A p. i. degeneratív szakaszt a végén a radioenteritis desquamativa ulcerosa állapot zárja le. A bolyhok elpusztulnak, értékes tápanyagok távoznak a szervezetből, a sérült exsiccalódik és a kifekélyesedett bélfalon át a baktériumok a keringésbe jutva sepsist, illetve halált okoznak. A vékonybél-struktúra pusztulását a 26. sz. ábrasorozat mutatja be (Carr et al., Brit. J. Radiol., 52., 618., pp. 485-493., 1979.). A kórélettani és pathológiai változásoknak megfelelően alakul a klinikai kép, amelyet a haematológiai tünetek tovább színesítenek. A desquamatio és az ulceratio a bélfal-barriert megszünteti, s az embert a saját bélflórája pusztítja el. Az aminosavak, fehérjék, cukrok, elektrolitok gyors vesztése, részben a fokozott bélműködés miatt, egy fokozatosan romló klinikai képet ad. Az általános belorvosi kezelés mellett alapvető feladat a veszteségek gyors és hatékony pótlása (6, 17, 23, 26, 30, 31, 33, 34, 36), a sugársérült betegek károsodott differon-korrelátonjainak támogatása, az egyes sejtprodukciós rendszerek őssejtjeinek védelme. Időközben tisztázódott, hogy a bélbolyhok kapillárisaiban az endothel sejtek állapota határozza meg a szindróma kórjóslatát és súlyosságát. A nyálkahártya „lemeztelenedése” azzal is jár, hogy nagymennyiségű endotoxin keletkezik, s a stratum geminativum őssejtjei nem tudják többé a regenerációt fenntartani. A betegség végén kifejezett rosszullét, görcsök, excitált állapotok, nagy hasi fájdalom, exsiccatio, súlyos diarrhoea, shock jelentkezik (GIS terminalis szakasza), (2, 5, 6, 17, 26, 30, 31, 33, 36, 37). A vékonybélszindróma orvosi kezelésében igen fontos az elvesztett anyagok folyamatos és hatékony pótlása, az antibiotikumok és fájdalomcsillapítók adása, a sepsis megelőzése és/vagy kezelése, ágynyugalom, a többi klinikai szövődmény ellátása (30). A száj- és garatüreg nyálkahártyájának sugársérülése az orofaringeális szindrómát eredményezi (17).

A központi idegrendszeri sugárszindróma – CNS

A szindróma fontosabb paramétereit szintén a III. sz. táblázat foglalja össze. Általában 10-50 Gy dózisok után jelentkezik, igen rövid látenciaidőt követően. Kórélettana és kórbonctana máig kevésbé ismert. Az agyödéma és mikrovascularis keringési zavar a domináns történés, a halál 24-48 óra múlva következik be. A korai fázisban dezorientáció, görcsös izomműködési zavar, dyspnoe, gyengeségérzés, ingerlékenység, remegés, hányás, szédülés és egyensúlyzavar a gyakori tünet. A nagy dózis miatt a klinikai kép óránként változik, a szindróma lefolyása nagyon rövid. Sikeres kezelésre lehetőség jelenleg nincs, csak tüneti gyógyításra van. Mivel a beteg kórjóslata egyértelműen rossz, a gyógyításnak biztosítania kell az emberhez méltó halált (”dying with dignity”).

A bőr sugárszindrómája

Mint korábban említettem, a csernobili tapasztalatok révén javaslat született, hogy a három klasszikus humán akut sugárszindrómán belül, a GIS és a CNS közé soroljuk be a „kután szindrómát” (P. Gottlöber, személyes közlés, Universität Ulm, 2001.). Hivatalos határozat e kérdésről (LAEA, WHO, ICRP, UNSCEAR) még nincs, döntés a közeljövőben várható. Mindenesetre tény, hogy Csernobilt követően a bőr sugárkárosodásának a szerepe a kórjóslatban felértékelődött. Sokan fontosabban vélik, mint a csontvelő károsodást (30).
A bőr sugárkárosodását elsőként Leppin röntgencső építő mérnök észlelte a saját bőrén (27. sz. ábra). Hamarosan rengeteg adat gyűlt össze a bőr károsodásairól (radiodermatitis sicca et exsudativa, epilatio, ulcus, carcinoma basocellulare, atrophia, stb.). Az adatok alapján kiderült, hogy a radiológia korai évtizedeiben a bőrrák volt a röntgenológusok vezető haláloka (32), s az is, hogy a bőr röntgensérülései nagyon rosszul gyógyulnak (3, 23, 32). Érdekességként említem, hogy a korai években a p. i. megjelenő bőrpírt dózismérésre (!) is használták (Haut-Einheitsdose, HED (2). Később felismerték, hogy az elektromágneses részecske-sugárzás esetében a bőr sugárérzékenysége más és más lesz, hogy igen fontos az ionizáló sugárzás energiája és dózisteljesítménye (21). A kután sugárszindrómában a besugárzás történhet: lokális, szubtotális és teljestest (whole body irradiation) módon. A döntő momentum a stratum germinativum őssejtjeinek regeneratív kapacitása. A bőr komplikált szerv, így a sugárérzékenysége sem egyszerű kérdés. E sugárérzékenység általánosságban függ: a bőr élettani állapotától, vérkeringésétől, anyagcseréjétől, melanin-tartalmától, eu-, hypo- és anoxiás statusától, életkortól, nemtől, egyes aktuális gyógyszerektől. A p. i. bőrreakció lehet korai és kései, ismertebb klinikai tünetei a következők: száraz és nedves desquamatio, atrophia, fibrosis, ulcus, vérző fissurak és rhagadok és kései manifesztációként a carcinoma basocellulare (basalioma). A baleseti ártalmaknál első-, másod- és harmadfokú égés fordulhat elő, a dózistól, a hatás módjától és az érintett bőrfelület nagyságától, illetve elhelyezkedésétől. A kisebb dózisok után jelentkező erythaemák (bőrpír) kétfélék: transiensek és hosszabb ideig fennmaradók, (2, 6, 10, 11, 15, 23, 30, 31, 33, 37). Az első kitűnő tanulmányt a bőrszerv ionizáló sugárkárosodásairól Unna írta (1896, 1898, 1904). A klinikai sugárbiológia aspektusából leghasználhatóbb tankönyv Olaszországban jelent meg (L. Donati, F. Mussinelli, F. Piotti e G. Taidelli Palmizi: Radiodermiti biologia, clinica e chirurgia riparativa aspetti medico legati, Tamburini Editore Milano, 1976.).
A bőr sugárkárosodásainak kezelésében, ha nuklid-szennyezettség is fennáll, úgy dekontamináció végzendő. A p. i. statustól függően alkalmazunk gyulladáscsökkentő, hűtő és antiszeptikus anyagokat, non-szteroid gyulladásgátlókat, fájdalomcsillapítókat, a fekélyeknél kollagenázt, baktericid szereket (megelőzendő az infekciókat) adhatunk. Szükség esetén sebészeti megoldásokhoz is nyúlhatunk (Donati et al., 1976.). Hazánkban a bőr sugárártalmainak sebészeti ellátásában Zoltán L. professzor ért el kiváló eredményeket. A gyógyítás összetett csapatmunkát igénylő jellege miatt csak szakintézetekben történhet.
Az SE ÁOK Radiológiai Klinikájának oktatási anyagából merítve eseteket mutatunk be a dokumentációban az epilatioról (28. sz. ábra), a klasszikus, a röntgenológia korai szakaszából származó ulcusról (29. és 30. sz. ábra), az Ir192-nuklid okozta radiodermatitis sicca-ról és nekrotisansról (31. és 32. sz. ábra). A Németországban gyógykezelt csernobili áldozatok radionuklidok okozta bőrbetegségei közül az atrophiát (33. sz. ábra), a teleangiektasiát (34. sz. ábra), a desquamatiot és sklerodermát (35. és 36. sz. ábra) tanulmányozhatjuk. A 37. sz. ábrán egy steril sátorban kezelt csernobili tűzoltó „beta-égést” (beta-burns) mutató bőrét látjuk, mellette ugyanennek az embernek az ingéből készült makroautoradiogrammot (38. sz. ábra) mosás előtt és azután. A p. i. immunszuppresszió miatt a szájüregben Candida albicans fertőzés léphet fel, amelyet rendszerint egy Aspergillus niger kontamináció kísér (39. sz. ábra).
A humán sugárvédelemnek elméleti, műszaki-technikai és jogszabályi szinten állandóan gondoskodnia kell a bőrszerv hatékony védelméről, hogy ne legyen többet „röntgenkéz”. Ahogy az a röntgenológia korai évtizedeiben volt. A késői sugárbetegség klinikumában a legfontosabb történés az élettartam csökkenés, a katarakta, a leuko- és carcinogenezis bekövetkezte. Ugyanígy a degeneratív megbetegedések és fejlődési rendellenességek is. A biológiai integráció legfelsőbb szintjén meg kell még a sugáreredetű rákbetegségek kérdését is említenünk.

A sugáreredetű rákok kérdése

Mivel a malignus daganatok keletkezése sztochasztikus jelenség, nincs ismert küszöbdózis, Sztanyik (1989) szerint a korszerű orvosi sugárvédelem legfontosabb törekvése az kell, hogy legyen, hogy a sztochasztikus folyamatokhoz vezető sugárterhelések kockázatát a társadalom által elfogadott szintre szorítsa vissza (12, 17). Az ICRP szerint a halálos rákkockázat 1,25x10-2 /Sv. P. i. különböző típusú tumorok képződhetnek, amelyek nem térnek el a nem sugáreredetű azonos rákoktól. A rák-kockázat függ a nemtől, kortól, genetikai adottságoktól, a sugárzás fajtájától, a dózisteljesítménytől, a besugárzás módjától. A radiocarcinogenitást egyéb fizikai és kémiai tényezők is elősegíthetik (2, 5, 15). Köteles adatai szerint (15) a halálos kimenetű sugárhatás kockázata (10-3 Sv-1 kockázati tényező mellett) emlőráknál 2,5, leukémiánál 2, tüdőráknál 2, pajzsmirigy- és csontdaganatnál 0,5, más szövetek malignus daganatainál 5, a csírasejteknél pedig 4. A 40. sz. ábra egy csernobili liquidator bőrrákját (cc. basocellulare) demonstrálja.
A 41. sz. ábra arra hívja fel a figyelmet, hogy a környezeti sugárhatás után (pl. nukleáris tesztek, stb.) a malignus tumorok növekedését az idő függvényében két görbe írja le (Sinclair, 1961.). Az első a leukémia morbiditás görbéje. Ez a 4-5. p. i. év után kezd emelkedni, maximumát kb. a 7-8. évnél éri el, majd kb. a p. i. 25. év körül a leukémia-gyakoriság visszatér a sugárhatás előtti szintre. A második görbe a nem haematológiai malignus folyamatokat ábrázolja. A p. i. 10. év táján kezd a morbiditás növekedni, a maximumát kb. a p. i. 40. év körül észleljük. A normális morbiditási szintre való visszatérés idejét – adatok hiányában – ma még nem tudjuk megmondani. Ez azt is jelenti, hogy korai ma még csernobili nem haematológiai malignus daganatok számáról nyilatkozni!

A p. i. fellépő cataracta

Krónikus sugárzás kumulációjánál kb. 15 Gy szükséges a cataracta kialakulásához. A látenciaidő dózisfüggő. A sugárcataracta a lencse hátsó felszínén képződik, a lencsetok alatt (szubkapszulárisan). Progresszió esetén a lencsetok első felszínén is képződhet cataracta. Kezelése egyezik a nem sugáreredetű szürkehályogok gyógyításával. A 42. sz. ábra egy csernobili sugárbeteg cataractáját mutatja be. Általános nézet, hogy a radiogén szürkehályog kialakulása nem jár szükségképpen teljes látásromlással, (30). A humán biológiai integráció szervezeti (whole body) szintjén, sugárvédelmi okokból is, szólnunk kell az ún. „kisdózis fogalmáról”. Máig nem egységes ugyanis a definiálása! Epidemiológiailag kis dózisnak tartják a 200 mSv effektív dózisnál és a 100 mGy/óra dózisteljesítménynél nem nagyobb sugárterheléseket (UNSCEAR-Report, 1994.). Sejtsugárbiológiai aspektusból kis dózisnak tekintik a 10-100 mSv tartományba esőket (Köteles, 2001.). A günzburgi, alacsony dózishatásokkal foglalkozó konferencián Feinendegen a kérdést (a mikrodozimetria aspektusából megközelítve) úgy fogalmazta meg, hogy kis dózisról akkor beszélünk, ha a céltérfogat 20%-át érte találat (hit, Treffer), (32). A sugárvédelem jeles kézikönyve, az IAEA IBSS (1996) szerint a 10 µSv-nél nem nagyobb sugárterheléseknél sugárvédelmi intézkedésekre nincs szükség (megfelelően a „…deminimis non curat lex” jogelvnek!), (Köhnlein és Nissbaum, 2001., 28.).

V. Néhány sugárbiológiai törvény

Jellemző sajátosságuk, hogy: 1.) nem abszolút érvényűek, 2.) egy részük a quantitativ fotokémiai törvényekre vezethető vissza és 3.) jóllehet több ember munkássága áll a definitív megfogalmazásuk mögött, mégis egy-két ember nevéhez kötődnek és a szakma ezeken a neveken ismeri őket (26).

• Grotthus (1815) - Draper (1845) törvény: a primer effektus a sugárenergia elnyelődése, fizikai és kémiai hatást csak az elnyelt sugárzás fejt ki.
• Schwartz-törvény (1924): a dózisteljesítmény változásakor a sugárzás a szövetekre elektive hat. (A törvény hátterében a Bunsen-Roscoe-szabály (1859), illetve a Schwarzschild-féle fotokémiai törvény (1900) áll.).
• Bergonié és Tribondeau-törvény (1906): a sejtek és szövetek sugárérzékenysége arányos a proliferatív kapacitásukkal, a biológiai éretlenségükkel és differenciálatlanságukkal, az embrionális állapothoz való közelségükkel. Minél nagyobb a sejtciklus sebessége és minél nagyobb az éretlenségük, annál sugárérzékenyebbek és fordítva.
• Schinz és Slotopolski-szabály (1925): a nagyobb proliferatív kapacitású szövetekben a p. i. regeneráció is nagyobb és gyorsabb lesz.
• Wintz-féle törvény (1926): az ionizáló sugárenergia hatása kumulálódik, az enigma, a stigma megmarad.
• Borak-féle szabályok (1938): 1.) frakcionálással nagyobb dózisok adhatóak le; 2.) a proliferatív és lassú anyagcseréjű szövetek az akut és frakcionált sugárhatásra eltérő módon válaszolnak; 3.) egy daganatsejt sugárérzékenysége általában hasonló a normális kiindulási szövetéhez; 4.) ha egy tumort sugárkezeléssel elpusztíthatunk, úgy az ép szöveteket nem szabad kímélnünk; 5.) a proliferatív szövetekben a kumulatív hatás nagyobb és azonos biológiai hatás eléréséhez kisebb dózisok is elegendőek.
• Evans-törvény (1946): a levegőben és szövetekben létrejött ionizáció fizikai értelemben teljesen hasonlóan megy végbe.
• Ellinger-szabályok (1957): 1.) specifikus ionizáló sugárhatás nincs; 2.) a látenciaidő a dózissal fordítva arányos.
• Puck-féle in vitro szabályok (1964): 1.) a legtöbb sejtfajtánál az alapvető sugárbiológiai hatás a proliferatív kapacitás gátlása, a reproduktív halál; 2.) amennyiben a reproduktív gátlás a mérték, úgy a legtöbb szomatikus sejt sugárérzékenysége hasonló; 3.) a p. i. sejt pusztulásban észlelhető különbségek a populációs kinetikában meglévő különbségeket tükrözi. A sérült sejtek eliminációjára a sugárzás nem hat. A károsodott és intakt sejtek eliminációja hasonló lehet.
• Kaplan-féle távolhatás (1966): (abscopal effect, Fernwirkung) - a sugárhatás helyétől távol, ma még ismeretlen mechanizmus alapján, biológiai hatás lép fel. (Pl. lép besugárzása után csontvelői hypocellularitás következik be).
• Andrews-szabályok (1968): 1.) az objektív sugártherápia nem az egyes sejtek, hanem sejtpopulációk elpusztítását jelenti; 2.) három tényező társulása jellemzi: a.) sejtpusztulás, b.) a sejtpopulációk eliminációs és regeneratív rátája és c.) az interpopulációs mechanizmusokat szabályozó homeostaticus és egyéb mechanizmusok.
• Fowler-féle „6 R”-szabály (1976): a frakcionált sugárkezelésnél észlelhető jelenségeket hat tényező határozza meg: 1.) repair, 2.) repopuláció, 3.) reoxygenisatio, 4.) redistributio, 5.) sugárrezisztencia és 6.) reciklizálás (G0 sejtek ciklusba, illetve sugárérzékeny fázisba való juttatása (triggering)).

 
Az említett törvények és szabályok érvényessége alapvetően nem változik: 1.) a hullámtermészetű és korpuszkuláris sugarak hatásánál, 2.) a külső és belső sugárforrások esetében és 3.) a nem izotóp és izotóp eredetű sugárhatáskor.

VI.) Környezet és sugárbiológia (radioökológia)
A biológiai integrációs rendszerek környezetükkel szoros kölcsönhatásban állnak (szűkebb és tágabb környezet: víz, levegő, talaj, épített környezet, stb.; Föld és kozmosz, stb.). E kölcsönhatások egyensúlyának felborulása, amely – rendszerint – az emberi tevékenységre vezethető vissza, okozza a környezeti ártalmakra visszavezethető humán betegségeket. Az ionizáló sugárforrás eszközök és a radioaktív anyagok rohamos terjedése
(a kozmoszban is!), korábban a nukleáris fegyverek tesztelése és az esetleges atomipari balesetek következtében olyan sugárbiológiai esetek és kérdések merültek fel, amelyek egyenesen vezettek a sugárkörnyezettan (radioökológia) létrejöttéhez. Hiroshima Nagasaki, Tockoje, Szemipalatyinszk, Uszty-Kamenogorszk, Nevada, Novaja Zemlja olyan földrajzi pontok nevei, amelyek – következményeikben – hosszú ideig lesznek a radioökológia adatforrásai (34, 35, 37, 38, 39).
Ennek a jegyzetnek nem célja a radioökológia tantárgyszerű leírása, igen nagy terjedelme miatt. Másrészt a környezet sugárszennyeződése, mint primer történés csak a második fázisban vezet(het) humán betegséghez, amely a klinikai sugárbiológiához kapcsolja a kérdést (Yablokov et al., 2009.). Mégis szeretnék itt néhány, nem csupán filozófiai gondolatot felvetni, mivel ezek a radiológus kollégák javát szolgálhatják.

1. Láttuk korábban, hogy a szervezet a differon-korrelátonok révén is alkalmazkodik a környezethez. Így a sugártérhez is. Az egyensúly fenntartása a rendszert fenntartó őssejtek élettani és kórélettani regenerációs kapacitásától függ. Ezek a sejtek igen sugárérzékenyek, ahogy más toxikus noxákra is (kémiai vegyületek, stb.). Nem téves az a nézet, miszerint a korszerű sugár- és környezetvédelem: őssejtvédelmi kérdés is (6, 8, 26, 30, 33, 34, 37).
2. A szakirodalom a környezetet szennyező radionuklidok esetében mindig csak a fizikai hatásról értekezik (alfa-, béta- és gammasugárzás). Semmit, vagy csak keveset hallunk kémiai hatásokról (pedig: a korábban nagy mennyiségben termelt plutónium egyes vegyületei cyan-analóg mérgek!).
3. Az optikai forgatóképesség alapján a kémiai molekulák egy része: a.) jobbra, b.) balra-forgatóak, illetve egyensúlyi állapotukban racém-ek. Az élet fennmaradásához, a genetikai információ tárolásához és továbbadásához csak a tiszta jobbra- vagy balra forgató molekulák alkalmasak. Ezek a lineáris makromolekulák: balra forgató aminosavak (pl. L-alanin) és jobbra forgató D-ribóz (cukorkomponens). Minden olyan károsító hatás (pl. atomfegyver tesztet követő radioaktív csapadék, fall out), amely a környezetet éri, hosszú távon a racém állapotnak kedvez, s nem a jobbra vagy balra forgató molekuláknak. A jelen és jövőbeli radioökológiai gondoknak ez lesz a kórélettani alapja. A kétféle optikai forgatást mutató akirális molekulák egyensúlyi keverékét királisnak nevezzük. Ebben a jobbra és balra forgató molekulák egyenlő arányban vannak jelen. Minthogy az élethez szükséges lineáris makromolekulák csak jobbra forgató D-ribózból és balra forgató L-aminosavakból épülhetnek fel, így azt mondjuk, hogy az élő természet akirális. (A királis szó a görög cheir (=kéz) szóból származik. Tehát a D- és L-molekulák a tükörszimmetriában úgy viszonylanak egymáshoz, mint az egymás mellék fektetett két emberi kéz.). A környezetszennyezés megelőzése tehát azt jelenti, hogy megelőzzük a királis, azaz a racém állapot kialakulását. A királis, a racém állapot irányába ható környezeti változások kumulatívak.
4. A nagy nemzeti nukleáris balesetek okozta környezetszennyeződések (ne mondjuk, amit az újságírók sugárfertőzésnek írnak és mondanak!) nem tisztelik a nemzeti földrajzi határokat. Az egyik nép tragédiája könnyen lehet több, más, sőt távolabb élő nemzeté is. A nagy technikai kapacitásokat magukba záró ipari létesítmények (pl. atomerőmű) térfogata egyre kisebb, sérülékenységük egyre nagyobb lett. Az emberi erkölcs színvonala a technikáéhoz képest – lemaradt. Ennek az erkölcsnek a hiánya vezetett Csernobilhoz, annak radioökológiai következményeihez és sugárbiológiai hatásaihoz.

A radioökológia, mint önálló tantárgy korszerű ismertetését Kiefer (1981) könyvében találjuk meg (11).
Az egyén, a környezet és a társadalom kölcsönhatásairól a 43. sz. ábra tájékoztat. A nukleáris fegyvergyártás okozta radioökológiai károkról a Cseljabinszk és Jekatyerinburg között fekvő urali kisvárosban, Kysthym-ben készített felvételek jól mutatják, hogy egy nukleáris fegyverüzem (Kysthym-40 Projekt) valóban károsítja a környezetét (44. sz. ábra, a., b., c. és d.) A radioaktív csapadék hatásáról ad információt a 45. sz. ábra, amely a Fukuryu Maru (Szerencsés Sárkány!) japán halászhajó egyik matrózának vérképváltozásait tünteti fel. A hajót a Bikini-szigeti amerikai thermonukleáris teszt során érte radioaktív hamu és eső. Csernobilt követően alkották meg a „Nemzetközi Nukleáris Esemény Skálát” (IAEA, OECD), amely különbséget tesz az üzemzavar és baleset között. A skála hétfokozatú (ez utóbbi felel meg a csernobili balesetnek), (46. sz. ábra).

VII. Sugárbetegség és laboratóriumi diagnosztika
A humán sugárbetegségek klinikai tüneteit a mai orvosgenerációk – szerencsére! – nem a napi gyakorlatukból ismerik. Nincs, nem lehet saját tapasztalatuk, mivel a sugárvédelem, a műszaki színvonal és a jogi szabályozás mellett sugárkárosodás csak baleset vagy tudatlanságból fakadó emberi mulasztás révén jöhet létre (20, 21, 26). Ezért ezeket az ismereteket tanulni kell, mert bármikor előfordulhatnak és a prevenció az olcsóbb és sikeresebb. A kórelőzmény és a fizikális vizsgálat mellett igen fontos a laboratóriumi analysis: a klasszikus haematológiai és klinikai kémiai vizsgálatot a speciális vizsgálatok egészítik ki (2, 4, 5, 8, 11, 12, 17, 21, 24, 26, 28, 30, 33, 34, 37): pl. chromosoma-technika, mikronukleusz-vizsgálat, stb.. A vér, a nyál, a széklet, a vizelet, a verejték, a biokémiai markerek (indikátorok) vizsgálata ma már rutin eljárás a sugárbiológiai intézményekben. Korábban gyakran használták a beta-amino-izovajsav-, illetve a taurin ürítést. Ma újabb markerek állnak rendelkezésünkre, sajnos ezek még meglehetősen drágák (28, 30, 31, 33, 37). A laboratóriumi vizsgálatok segítenek eldönteni, hogy a sérült átjuthat-e a kritikus perióduson vagy nem, lehetséges spontán regeneráció vagy nem. Fontos tapasztalat, hogy az egyes laboratóriumi adatok értéke a sugárbetegség folyamán megváltozhat (”Aussagekraft-Veränderung”, (6).
A haematológiai paraméterek megbízhatósági és prognosztikai értékét a Morczek-séma vagy formula (1965) mutatja be: 1.) abszolút és relatív lymphocytaszám; 2.) thrombocyta- és leukocytaszám; 3.) a Heilmeyer szerinti III. és IV. kategóriájú retikulocytaszám; 4.) kis és nagy lymphocyták számbeli aránya; 5.) ritkábban az eosinophil granulocyták száma és 6.) a vér mikrobiológiai vizsgálata.
Nukleáris balesetek esetén neutronaktivációs analysist kell végezni (Farkas, 1995.). Lényeges a vizsgálati anyagok szakszerű tárolása, cytopeniákban a sejtkoncentrátumok készítése (cytospin centrifugálás, Shandon-féle cytocentrifuga, 47. sz. ábra), szabatos klinikai és orvosi leletek készítése, szakkonzíliumok igénybevétele (fizikus, radiokémikus, belgyógyász, sebész, mikrobiológus, pathológus, stb.). Baleset esetén helyszínvázlat és folyamatos napló készítendő a jegyzőkönyv mellé. A sugársérült betegek psychológiai vezetése szintén feladatunk (4, 5, 15, 23, 30, 34, 37).
Az ionizáló sugárzások többféle chromosoma-károsodást okoznak, de a biológiai dózisbecslésben leginkább a dicentrikus és gyűrű alakú chromosomákat használják fel. Az in vitro dózisbecslésben a dózishatás összefüggést egy lineáris-quadratikus egyenlet írja le (Sztanyik, 1983., 1989.):

Y = c + α D + β D2,
ahol Y = egy sejtre adott chromosomaaberrációk gyakorisága, a c-érték egy adott népességben egyéb okokból előforduló aberrációk száma, az α és β-értékek valószínűségi együtthatók és a D = leadott dózis nagysága. A chromosoma és mikronukleusz-vizsgálatot a sugárbiológiában érzékeny, de nem sugárspecifikus módszernek tartják (6, 12, 23, 28, 30, 31, 33, 37).
A klinikai sugárbetegségek diagnosztikájában bevált újabb módszereket a IV. sz. táblázat foglalja össze (26). Bármennyire is ígéretesek a legújabb methodikák, a jó orvos a már jól bevált módszereit egyikkel sem cseréli el. A táblázat ezen utóbbiakat ismerteti.
IV. sz. táblázat – A humán sugárbetegség diagnosztikájának újabb bevált módszerei

Vizsgálati módszerek:	A károsodás indikátorai:	Vizsgálati anyagok:	Költségesség:
cytogenetika	chromoszóma-aberrációk, SCE	PHA-stimulált lymphocyták	+++
mikronukleusz vizsgálat	karyomerek, tört chromosoma darabok	PHA-stimulált lymphocyták, csontvelő sejtek	++
„comet assay” – egysejt elektroforézis	a DNS egyik vagy mindkét láncából, törés után kivált DNS-fragmentumok	bármelyik sejtfajta /előnyös: a nem vagy lassan osztódó sejteknél	+
„IN SITU” hybridizáció	chromosoma-aberrációk	mononukleáris vérsejtek	+++
denaturációs gélelektroforézis	DNS-sérülések	az összes sejtféleség	++
alaki elució	DNS-sérülések	összes sejt
DNS-szekvencia meghatározása	DNS-mutációk	összes sejtféleség	+++

 
Th. M. Fliedner, 2002., (32).
Mivel nincs ismert sugárspecifikus morfológiai és funkcionális eltérés, a klinikai gyakorlatban (pl. igazságügyi szakértői eljárásoknál, stb.) indirekt bizonyítási eljárást végzünk. Minél több eltérést bizonyíthatunk, annál valószínűbb a sugáreredet (28, 32, 35). Mint az a táblázatból kiderül, a ma használatos új és bevált diagnosztikai módszereink a genetikai anyag károsodásának kimutatásán alapszanak (18). A National Research Council (USA) kezdte kutatni a biológiai markerek szerepét az immuntoxikológiában, különös tekintettel a fizikai és kémiai hatásra. Remény van arra, hogy az elméletileg érdekes irányzat a gyakorlatban is sikeres lesz (18).

VIII. A sugárbetegség gyógyításának alapelvei és lehetőségei
Ábraszövegek (1.-62. sz. ábra)
Ajánlott szakirodalom (39. tétel)

Szigorú indikáció (1), individuális therápiás terv (2) és sugárbiológiai alapismeretek (3) alapján a fő feladatunk a cytopeniák leküzdése, a kiváltó okok felszámolása és a klinikai tünetek megszűntetése. A betegek kezelése a pontosabb fizikai dózis ismerete nélkül – egyszerűbb. A klinikai kórképbesorolás és az abból eredő tennivaló elsősorban nem az exact dózismérés alapján történik, hanem a vezető klinikai tünetek alapján. A sugárbeteget kezelő orvosnak

• kezelő orvosnak kell lennie;
• ismernie kell módszereinek és lehetőségeinek határait;
• sugárbaleset esetén az első orvosi ellátás szabja meg a beteg sorsát;
• nem a betegséget, hanem az egész embert kell gyógyítania;
• fontos feladata a beteggel való kontaktus biztosítása, a sérült optimizmusának megtartása, a fájdalom és a halálfélelem leküzdése, a beteg eredeti környezetében való meghagyása, halálos kimenetel esetén a szenvedések csökkentése és az emberhez méltó halál (”dying with dignity”-elve) biztosítása;
• infaust esetekben a tüneti kezelés is kötelesség;
• a klinikai kép, a tünetek és tünetcsoportok gyors változása miatt mindenre fel kell készülnie. Tudnia kell, hogy az egyes észlelt tünetek milyen dominanciával szerepelhetnek a sugárszindrómákban. A klinikai kép súlyosságától függően kell adnia: transzfúziót, sejtkoncentrátumokat, antibiotikumokat, elektrolitokat, cardiacumokat, az immunrendszert erősítő farmakonokat. Biztosítania kell az ágynyugalmat, a csendet, a sterilitást, a szájüreg, a bőr és a körömápolást, valamennyi életparaméter folyamatos rögzítését, a mikrobiológiai ellenőrzést, a decursus-lapok gondos vezetését. Az antibiotikum-rezisztenciával is számolnia kell. A szeparált sejtkoncentrátumokat (pl. vörösvértestmassza, thrombocytaszuszpenzió, stb.) speciális szeparátor berendezésekkel állítják elő, mivel ez viszonylag gyors és a nem szükséges véralakelemeket visszajuttatja a keringésbe és steril. Ilyen berendezés az IBM Blood Cell Separator (48. sz. ábra).
• Izotópinkorporációs baleseteknél a bőrön, a légutakon és a tápcsatornán át a szervezetbe jutott nuklidok koncentrációját csökkenteni, a szervezetből való kiürítésüket gyorsítani kell. (Ne feledjük: a nuklidok kémiai elemek is, tehát nem csak fizikai hatásukkal kell számolni!) Antibiotikumok, kelátképzők mellett, ha depot-képződés is történt, a sebészi excisio is szóba jöhet. Néha az antidotum ThalliiR van segítségünkre.

 
A csontvelői vérképzés, a celluláris és immunvédelem p. i. károsodásakor őssejttranszplantáció (csontvelői őssejtek, illetve embryonális májsejtszuszpenzió), steril sátras kezelés jön szóba (Ulmer Bett, Life Islands). Ez utóbbi látható a 49. sz. ábrán. Az őssejtszuszpenzió előállításának többféle módja van. Az egyik, viszonylag egyszerű eljárás a Dicke-féle „discontinuous albumin density gradient centrifugation (1971), 50. sz. ábra. Sajnos a csontvelő átültetés (stem cell transfusion) nem jár mindig sikerrel és a kilökődési reakció (graft versus host disease) kivédhetetlen (51. sz. ábra).
Érdekes helyzet a sugárbiológiában, amikor az ionizáló sugárhatást növelni kívánjuk (sugártherápia, tumorbiológia), vagy a lehető legkisebbre csökkenteni (sugárvédelem), (hatás optimalizáció).
Közben újabb és újabb sugárbiológiai jelenségek váltak ismertté, amelyeket a klasszikus elemi- és DNS-károsodással magyarázni nem tudunk (pl. genom-instabilitás, sejt transzformációk, carcinogenezis, autoimmun p. i. betegségek, a biológiai jelek (markerek) és gének szabályozásának adaptív válaszai és változásai, stb.). Reméljük, hogy a végleges válaszokat a jövő meghozza majd.
Helyénvaló dolog, hogy a hazai sugárbiológia fejlődését előmozdító szakmai folyóirat (52. sz. ábra) és az első két sugárbiológia tankönyv (1962) címlapját (53. és 54. sz. ábra) bemutatjuk. Nem mulaszthatom el azt sem, hogy a sugárbiológia nagyjai közül néhányat ne mutassunk be az Olvasónak (55-62. sz. ábra).
Örömömre szolgálna, ha e rövid és válogatott tematikájú áttekintéssel (kompendiummal) sikerült volna kedvet csinálnom e tárgy, a klinikai sugárbiológia iránt. Hogy miért?
Mert megérdemli!
Mert a tanulás biztosítja csak, hogy a sugárbiológiából ne legyen sugármythológia.

Budapest, 2011. szeptember 28.

Jóllehet a klinikai gyakorlatban alkalmazott dóziskorlátok tárgyalása a sugárvédelem témakörébe tartozik, gyakorlati okokból az V. sz. táblázat ismerete a sugárbiológia tanulását elősegíti. Ezért a kompendium dokumentációjának végéhez csatolom.

V. sz. táblázat
AZ ÚJ ELSŐDLEGES DÓZISKORLÁTOK

Népességi kategória	Effektív dózis(E)	Egyenérték dózis(HT)
Munkavállalók és 18 évnél idősebb tanulók, gyakornokok	50 mSv/év és 100 mSv/5 év	Szemlencsére: 150 mSv/év Bőrre és végtagokra: 500 mSv/év
Önkéntes munkavállalók, OTH engedéllyel	5x50 mSv/5 év
Munkavállalók vészhelyzetben	Következmények elhárítói: 50 mSv/eset Népességi sugárterhelés csökkentők: 100 mSv/eset (ajánlás) Életmentők: 250 mSv/eset (ajánlás)
16-18 éves tanulók okt. céljából	6 mSv/ év	Szemlencsére: 50 mSv/év Bőrre és végtagokra: 150 mSv/év
A lakosság tagjai	1 mSv/év OTH engedéllyel: 5 mSv/5 év	Szemlencsére: 15 mSv/év Bőrre: 50 mSv/év

 
Az egészségügyi miniszter 16/2000. /VI. 8./ Eü.M. rendelete az atomenergiáról szóló 1996. évi CXVI. törvény egyes rendelkezéseinek végrehajtásáról. – Magyar Közlöny, 55. sz., pp. 3204-3229., 2000. VI.8.

 
Ajánlott szakirodalom

1. Lea, D. E.: Actions of Radiations on Living Cells. Cambridge, 1946. – (2nd Ed.,1956.)
2. Ellinger, F.: Medical Radiation Biology. Ch. C. Thomas Publ., Springfield (Illinois, USA), 1957.
3. Holthusen, H., H. Meyer und W. Molineus: Ehrenbuch der Röntgenologen und Radiologen aller Nationen, 2. Auflage, Verlag von Urban und Schwarzenberg, München und Berlin,1959.
4. Kelemen E.: Az emberi sugárártalom. Medicina Könyvkiadó, Budapest, 1963.
5. Várterész V.: Sugárbiológia. Medicina Könyvkiadó, Budapest, 1963.
6. Bond, V. P., Th. M. Fliedner and J. O. Archambeau: Mammalian Radiation Lethality. Academic Press, New York and London,1965.
7. Ladik J.: Kvantumbiokémia. Gondolat Kiadó, Budapest, 1967.
8. IAEA: Manual on Radiation Haematology. Technical Report Series No. 123. A Joint undertaking by IAEA and WHO. IAEA, Vienna,1971.
9. Timoféeff-Ressovszky, N. V., I. Ivanov und V. I. Korogodin: Die Anwendung des Trefferprinzipes in der Strahlenbiologie. Jena,1972.
10. Fuchs, G.: Die Bedeutung der Quantenmechanik für die Weiterentwicklung des. Trefferprinzipes der biologischen Strahlenwirkung. Wien,1976.
11. Kiefer, J.: Biologische Strahlenwirkung. Springer Verlag, Berlin - Heidelberg - New York, 1981.
12. Sztanyik, B. L.: A sugárbiológia negyedszázada. Orvosi Hetilap, 124., 34., pp. 2223-2232., 1983.
13. Bomberger, A. S. (Utah) and B. A. Dannenfelser (Nevada): Radiation and Health - Principles and Practice in Therapy and Disaster Preparedness. AN ASPEN PUBLICATIONS, Rockvilie, Maryland, USA, 1984.
14. Mózsa Sz.: Klinikai sugárbiológiai szempontok az izotóptechnikában. In: Györgyi S. és Krasznai I. (Szerkésztették): Orvosi izotóptechnika, 5. fejezet, pp. 174-196., Aesculap-sorozat, Medicina Könyvkiadó, Budapes t. 1985.
15. Conklin, J. J. and R. I. Walker: Military Radiobiology. Academic Press, Inc. , New York and London, 1987.
16. Steel, G. G., G. E. Adams and A. Horwich: The Biological Basis of Radiotherapy. 2nd ed., Elsevier Publ., Amsterdam, New York and Oxford,1989.
17. Sztanyik B. L.: Sugársérülések megelőzése és gyógykezelése. Zrínyi Katonai Kiadó, Budapest, 1989.
18. Mózsa Sz.: Sugárbiológia - Sugárvédelem. In: Horváth F. (Szerkesztő): Az orvosi radiológia alapfogalmai - Jegyzet orvostanhallgatók részére. 4. kiadás, pp. 80-103., SOTE Radiológiai Klinika, Budapest, 1989.
19. National Research Council (NRC): Biologic Markers in Immunotoxicology. NRC, Washington, D. C., USA, 1992.
20. Steel, G. G.: Basic Clinical Radiobiology for Radiation Oncologists. E. Arnold Publ., London, Boston, Melbourne and Auckland, 1993.
21. Turai I.: Sugáregészségügyi ismeretek. Medicina Könyvkiadó Rt., Budapest, 1993.
22. Farkas Gy.: Sugárvédelmi és belsődozimetriai ismeretek. ETI, Budapest, 1995.
23. Hagen, U., H. Jung and C. Streffer: Radiation Research 1895-1995. Congress Proceedings, Vol. l-2., The ICRR , Würzburg (Germany), VIII.27.-IX.01., 1995.
24. Ésik O.: A klinikai sugárbiológia alapjai. Orvosképzés, 71., 4., pp. 234-244., 1996.
25. Hendee. W. R.. and F. M. Edwards: Health Effects of Exposure to Low-Level Ionizing Radiation. Institut of Physics Publishing, Bristol and Philadelphia,1996.
26. Mózsa Sz.: Az ionizáló sugárzások biológiai hatása. PHARE HU 94.05 0201 L001-06 Project, Haynal Imre Egészségtudományi Egyetem Egészségügyi Főiskolai Kar, Budapest, 1998.
27. Uray Z. : Sugársérülések mérsékelése kémiai és biológiai anyagokkal. MTA Székfoglalók 1995-1998., IV. kötet, pp. 1-36., Budapest , 2000.
28. Köhnlein. W., und R. H. Nussbaum (Hrsg.): Die Wirkung niedrieger Strahlendosen im Kindes- und Jugendalter, in der Medizin, Umwelt und Technik, am Arbeitsplatz. Gesellschaft für Strahlenschutz e. V., Berlin und Bremen, 2001.
29. Graeub. R.: Der Petkau-Effekt mit oxidativer Stress. In: W. Köhnlein und R. H. Nussbaum (Hrsg.): Die Wirkung niedrieger Strahlendosen ..., pp. 312-320. Gesellschaft für Strahlenschutz e. V., Berlin und Bremen, 2001.
30. Gusev, I. A., A. K. Guskova and F. Mettler: Medical Management of Radiation Accidents. 2nd ed., CRC Press, Boca Raton, London, New York and Washington, D. C., 2001.
31. Köteles Gy.: Sugáregéssségtan. Medicina Könyvkiadó, Budapest, 2002.
32. Mózsa Sz.: Health consequences of occupational exposure observed in radiologists. Brit. J. Radiol., Suppl. 26., pp. 86-90., 2002.
33. Herrmann, Th. M. Baumann und W. Dörr: Klinische Strahlenbiologie - kurz und bündig. 4. Auflage. Elsevier Publ., München und Urban und Schwarzenberg Verlag, Jena, 2006.
34. Busby, C. C., and A.V. Yablokov (Eds.) ECRR Chernobyl: 20 Years On - Health Effects of the Chernobyl Accident. Documents of the ECRR, No. l., 2006.
35. Dr. med. habil. Mózsa S. Ungarischer LKW-Fahrer nach Einsatz in Tschnernobyl gestorben - Strahlung als Ursache gerichtlich anerkannt. In: E. Lengfelder, Ch. Frenzel und S. P. Kundas (Hrsg.): 20 Jahre Leben mit Tschernobyl - Erfahrungen und Lehren für die Zukunft. 14. bis 17. September 2006 in Feldkirch, Vorarlberg, Österreich. Kongressband, pp. 25l-253. - Otto Hug Strahleninstitut, München, 2007.
36. Turai I.: Az Országos „Fréderic Joliot-Curie” Sugárbiológiai és Sugáregészségügyi Kutató Intézet 50 éve. OSSKI, Budapest, 2007.
37. Yablokov, A. V., V. B. Nesterenko and A. V. Nesterenko: Chernobyl: Consequences of the Catastrophe for People and Nature. New York Academy of Sciences, New York, 2009.
38. Lamm V.: Huszonöt évvel Csernobil után - A nukleáris károkért való nemzetközi felelősségi szabályozás fejlődése. Magyar Tudomány, 172., 6., pp. 694-703., 2011.
39. Petőfi G.: Az Országos Atomenergia Hivatal és a fukushimai baleset. OAH Hírlevél, 14., 2 ., pp. 1-3., 2011.

 

ÁbraJegyzék

 
1. sz. ábra – Az uránszurokérc radioaktivitását bizonyító fényképező üveglemez képe
/Becquerel, 1898./

2. sz. ábra – Az „Ehrendenkmal” a hamburgi Szent-György Kórház Röntgen Osztályának belső udvarán. 1936 április 4.-én avatták fel, ekkor 169 sugáráldozat neve szerepelt az oszlopon. 1940-ben újabb oszlopokat állítottak fel, további 190 névvel.
1937-ben jelent meg a híres „Ehrenbuch”, amelyben az áldozatok történetét országonként dolgozták fel. A kötet második kiadásában 11 magyar szerepel /3./

3. sz. ábra – A sugárbiológia határterületeinek változatos összefoglalása

4. sz. ábra – A humán sugárterek százalékos megoszlása /IAEA, 1980./

5. sz. ábra – Az ionizáló sugárzások lineáris energiasűrűsége /LET/, /Fritz-Niggli, 1959./

6. sz. ábra – Konvencionális, ún. „vállas görbe” /Lea, 1946./ /Részletesebb magyarázatát 1. a szövegben!/ Kiegészítés: a DQ – érték meghatározására a következő egyenletet is alkalmazhatjuk: DQ O ln n.

7. sz. ábra – A Sinclair-görbék /1968/ szerint a G2 és az M-fázis a legsugárézékenyebb a sejtciklusban és nem a DNS-bioszintézis időszaka, az S-szakasz.

8. sz. ábra – Ha az ismertebb emlősök cytopeniáit és a halálozását az LD50/30-dózistartományban összevetjük, akkor jól megfigyelhetjük, hogy az ember sugárbiológiai sémája időben jelentősen eltér. Ez az oka annak, hogy az állatkísérletek eredményeit nem lehet a humán viszonyokra extrapolálni. /6, 8, 26/. A tapasztalat azt mutatja, hogy a humán akut sugárbetegség legjobban a törpe sertésben modellezhető /Herrmann, 2006., 33/

9. sz. ábra – Misonidasol okozta bőrgyulladás jellegzetes lokalizációjában /33/

10. sz. ábra – Az ionizáló sugárhatás lefolyása a biológiai integráció szintjének és az idő függvényében. A reakció-maximumok jelentkezésének változása.

11. sz. ábra – A korai és kései sejtszintű sugárhatás folyamata. A Bergjis-modell, 1971.

12. sz. ábra – A három kompartmentes differon-korreláton modell szerkezeti és funkcionális felépítése. Remény van rá, hogy az F-szint után egy újabb, egy G-szint ábrázolása is szükségessé válik, amely a membránmarkerek változásait adja meg.

13. sz. ábra – A differon-korrelátonok környezeti adaptációja. A fizikai, a kémiai, a gáz és a mikrobiológiai tér hatása: élet- és kórélettani egyensúly.

14. sz. ábra – A klasszikus humán csontvelőeloszlási kép kisgyermek és felnőtt korban /Rohr, 1961./. Szinte alig van a skeletonon olyan régió, amelybe az aktív sugárérzékeny vörös csontvelő kisebb-nagyobb szegmense ne esne bele.
15. sz. ábra – A rádium, strontium, plutónium, polónium, cerium, yttrium inkorporációja csontokban /balról jobbra/. Látható, hogy a plutónium nem csak a periosteumba és a corticalisba /mint a többi nuklid!/ hanem a spongiosaba is beépül /nuklid depozíció, bioakkumuláció, nuklideloszlási minta/. /Ch. Zink, Hrsg.: Pschyrembel Wörterbuch - Radioaktivität – Strahelnwirkung – Strahlenschutz., /p.8./, W. de Gruyter et Co., Berlin, 1986./

16. sz ábra – A Bauer-effektus /1968/ - A képen 4 fénymikroszkópos csontvelő-látóteret figyelhetünk meg. A bal felső kép /1/ normális myelogrammot mutat. A jobb felső látótérben /2/ egy alkalommal leadott 9000 R-egységnyi, röntgensugárdózis utáni állapot van. A normocallularitás megszűnt, néhány mononukleáris elem még /helyenként csoportosan, fészekszerűen/ előfordul. Ezen utóbbi sejtekből a velőregeneráció megindulhat. Ha a fenti összdózist 30x300 R napi frakciókban adjuk le, úgy pusztítóbb hatást észlelhetünk. Ennek is két fajtáját: a fibrosist /3/ és a zsíros degenerációt /4/. /R. Bauer: Die Strahlenhämatologie in Vergangenheit und Gegewart. Strahlentherapie, 136., 4., pp. 387-394., 1968./. /Az eredeti közlemény adatai alapján a régi dozimetriai egység nem számolható át SI-rendszerbe!/.

17. sz. ábra – Súlyosan sugársérült csontvelő ökoszisztéma. A látótér korai zsíros degenerációt, bevérzést, fészekszerűen elhelyezkedő mononukleáris elemeket, a kapilláris endothel sejtek melletti típusos képet mutat. A haematológiai /csontvelői/ sugárkárosodás mindig a kapillárisok tönkremenetelével /bevérzés!/ kezdődi és mindig ezek regenerációjával gyógyul. Az endothel sejtek csónak alakú magja alatt megfigyelhető egy atípusos festődésű normoblast is. Ez a másik fontos sugárbiológiai tünet: a celluláris csontvelői regeneráció mindig az erythropoesis rendeződésével kezdődik/ O2 – és CO2-szállítás szükségessége /6, 8, 26/.

18. sz. ábra – Súlyosan sugárkárosodott csontvelőtér – Bevérzett állapotban fészekszerűen jelenlévő mononukleáris sejtek láthatók, a sérülés során képződött sejttörmelék mellett. A zsíros degeneráció kezdődő fázisa.

19. sz. ábra – Perifériás p. i. morfológiai eltérések – A Howell-Jolly testek, mint a magchromatin-károsodás jele.

20. sz. ábra – Perifériás p. i. morfológiai eltérések – Hyperszegmentált neutrophil granulocyta /mellette egy polychrom normoblast /E4-stádiumú az erythronban, a vörösvértesteket termelő differon-korrelátonban/.

21. sz. ábra – Perifériás p. i. morfológiai eltérések – Kettős magvú /bilobált/ lymphocyta: normális élettani állapotban igen ritka /1-2 sejt/ 10. 000sejtre/. 0.5 Gy után 6-7 héttel számuk emberben emelkedik /Roy-Taranger et al., Rev. fr. Et. clin. biol., 10., p. 958., 1965./. Diagnosztikai értékű jel.

22. sz. ábra – Perifériás p. i. morfológiai eltérések – Thrombocyta-aggregatum, thrombocyta-anisocytosis.

23. sz. ábra – Perifériás p. i. morfológiai eltérések – Az RHS-alakelemek száma a csontvelő dózisterhelését követően emelkedhet.

24. sz. ábra – Perifériás p. i. morfológiai eltérések – A vérképzőszervi sugárszindrómát kísérő anaemia képe az elektronikus vörösvértest számlálás során. Az anisocytosis sugárhatás után kifejezett. /Picoscale PS-03/ Medicor, Budapest, 1980./. A vörösvértestek elektrolitban térfogatukkal arányos ellenállás változást okozhatnak, a műszer ezt méri.

25. sz. ábra – Perifériás p. i. morfológiai eltérések – Cs137 – izotóp depozíciója egy csernobili tűzoltó vörösvérsejtjeiben /immunfluorescens technika/. Minél több a fekete szemcsés árnyék a vörösvértesten belül, annál nagyobb a radiocaesium depositum /Gale, UCLA, 1986./.

26. sz. ábra – A vékonybél boholyrendszerének sugárkárosodása /Electroscanning mikroszkópos felvétel, Carr et al., 1979./. Az a./ kép normális boholyrendszert mutat. A b-d./ kép a bolyhok p. i. pusztulását ábrázolja különböző p. i. időpontokban. Az utolsó /e./ felvétel a radioenteritis desquamativa ulcerosa állapotról tájékoztat. A kép alapján érthető, hogy a villusok részleges vagy teljes pusztulása és a kifekélyesedés miatt a bélfal-barrier megszűnik és a bélflóra bejut a keringésbe /sepsis/. A bélben lévő anyagok /aminosavak, polypeptidek, cukrok, elektrolitok, ásványi sók, sejt- és szöveti nekrotizált biológiai anyagok gyorsan kiürülnek a rendszerből /nem egyszer explozive!/. A toxikus állapot a központi idegrendszer és a kardiológiai-légzési központok működését bénítja, komatózus állapotok alakulhatnak ki.

27. sz. ábra – Leppin mérnök jelentése a saját bőrén észlelt p. i. korai erythaemáról /1896/.

28. sz. ábra – CT angiográfiát követő epilatio a hajas fejbőrön, a CT szeleteknek megfelelően /Japán közlés, 2001./.

29. sz. ábra – Röntgensugárzás okozta égés, depigmentáció és kezdődő ulceráció, a körömfelület durvább barázdálódása az emberi kéz ujján.

30. sz. ábra – Típusos röntgenulcus képe a korai évtizedekből.

31. sz. ábra – Ir192 – sugárforrás okozta radiodermatitis sicca, a besugárzás után 3 nappal /emberi mulasztás okozta baleset/, /IAEA, 2001./.

32. sz. ábra – Ir192 – forrással történt baleset a besugárzás után kb. 2 héttel. A nekrotizáló radiodermatitis kiterjedése nagy, a mikroulceráció megjelent. A nedvedző felületen ezüstnitrát-kristályok csillogása látszik: ez az anyag egyfelől baktericid, így megakadályozza a nyitott bőrfelületen át történő bakteriális behatolást. Másfelől a sérült égő fájdalmát jelentősen csökkenti, hűti a nedvedző, értékes anyagokat vesztő bőrt /IAEA, 2001./.

33. sz. ábra – Csernobili sugársérült bőratrophiájának szövettani képe /Haematoxylin-eosin/ - /P. Gottlöber, Klinik für Hautkrankheiten, Universität Ulm, Ulm an der Donau, engedélyével közölve, 2001./.

34. sz. ábra – Csernobili sugársérült p. i. teleangiektasiás bőre /P. Gottlöber, 2001./.

35. sz. ábra – Csernobili sugársérült combjának bőrén létrejött scleroderma és desuamatio /P. Gottlöber, 2001./.

36. sz. ábra – Csernobili liquidator tenyérbőrén képződött, sclerodermás elváltozás /P. Gottlöber, 2001./.

37. sz. ábra – Csernobili tűzoltó a steril sátorban /Life Island/. Jól látható a beta-égés, a depigmentáció és az epilatio /Gale, 1986./.
38. sz. ábra – Az előző képen szereplő sugárbeteg ingszövetének egy darabjáról készült autoradiogramm mosás előtt /a/ és után /b/. Látható, hogy az összes nuklidot nem lehet tökéletesen a textilből eltávolítani!

39. sz. ábra – Candida albicans telep a sugársérült beteg szájüregében. Kialakult immunszuppresszió esetén gyakori és súlyos szövődmény.

40. sz. ábra – Csernobili sugársérült bőrrákja /Cc. basocellulare/ - /P. Gottlöber, 2001./.

41. sz. ábra – A Sinclair-görbe /1961/ - A haematológiai és nem haematológiai daganatok morbiditásának változása környezeti sugárhatás után /Marshall-szigeti termonukleáris teszt, 1954./.

42. sz. ábra – Csernobili sugárkárosodott beteg cataractája /Scheimpflug-műszerrel készített metszet-felvétel/, /P. Gottlöber, 2001./.

43. sz. ábra – Az ulmi Egyetem Környezetorvostani Intézetéből közölt ábra. Az egyén, önző magatartásával tönkreteszi a környezetét. A szennyezett környezet megbetegíti az embert. Így mindkettő egyre nagyobb terhet ró a társadalomra, egyre nagyobbak a gyógyítás és a prevenció költségei.

44. sz. ábra – A Kysthym-40 Projekt orosz nukleáris fegyverüzem okozta radioaktív környezetszennyezés: a./caesiumtól, strontiumtól és plutóniumtól sugárzó tölgyfalevelek /makroautogramm/; b./ sugárzó lapulevél a Tecsa-folyó partjáról /makroautoradiogramm/; c./ nyírfa-törzs keresztmetszetéről készült makroautogramm. Jól látszanak az évgyűrűk. Az egyik orosz nemzeti szimbólum, a nyírfa szövete tetemes mennyiségű nuklidon inkorporált; d./ sugárzó izotóppal teli vízibolha autoradiográfiás képe a Tecsa-folyóból. Ezt az „aktív” vízibolhát megeszi a hal, a halat kifogják, elkészítik és megeszik. Tudja-e valaki, hogy mennyi radioaktivitás kerül be a táplálékláncon át az emberi szervezetbe?

45. sz. ábra – Japán halász haematológiai adatai a klinikai kórlapjából. A radioaktív csapadék az amerikai nukleáris teszt következménye volt /Marshall-szigetek, Bikini/. /Medical University, Kyoto, 1980./.

46. sz. ábra – A Nemzetközi Nukleáris Esemény Skála lényeges előrelépés volt a nukleáris balesetek és üzemzavarok osztályozásában. Hazánkban az Országos Atomenergia Hivatal /OAH/, igazgatója: Dr. Rónaky József és tájékoztatási vezetője: Dr. Besenyei Gáborné mindig gyorsan és korrekt módon tájékoztatja az ország lakosságát a nemzetközi és hazai nukleáris helyzetről /38, 39/.

47. sz. ábra – A Shandon-típusú cytocentrifuga hazai adaptációja /Mózsa, Grózli és Káldi, 1972./. A Budapesti Nemzetközi Vásárban /1975/ az MTA-pavilonban kiállították. Az eszköz előnye, hogy igen alacsony sejttartalmak esetén is kielégítő, illetve igen jó koncentrátumokat állít elő. Ezek gyorsabban és biztosabban értékelhetők, nő a cytológiai diagnozisok megalapozottsága.

48. sz. ábra – Az IMB Blood Cell Separator /Abteilung Klinische Physiologie, Universität Ulm, 1972./.

49. sz. ábra – A steril izolációs sátor /Ulmer Bett, Life Islands/ - /Abteilung für Gnotobiologie, Universität Ulm, 1972./.

50. sz. ábra – A Dicke-féle szérum albumin-grádiens centrifugálás a haemopoeticus őssejtek korai gyűjtési és koncentrálási módszere volt. Az ábrán látható, hogy a kémcsőbe egymás fölé rétegezett, különböző koncentrációjú albumin oldatok /17, 19, 21, 23, 25, 27, 29%/ határfelületein vékony sejtrétegek képződnek /buffy coat/. A felső két rétegben/ ezt nevezik 3’– frakciónak is, ha a két rétegből kevert sejtszupressziót készítünk/ nagyon magas a mononukleáris sejtek száma. Ezért ezt a két réteget tekintjük őssejt forrásnak, amelyeket összekeverve transzplantálhatunk a sugársérültnek. A methodika alkalmas a perifériás vérben keringő haemopoetikus őssejtek összegyűjtésére is.

51. sz. ábra – Csontvelő átültetést követő kilökődési reakció /graft versus host disease/ bőrtünete leukémiás kisgyermekben: dermatitis exfoliativa /G. Mathé, Institut du Gustave Roussy, Paris, 1972./.

52. sz. ábra – A Magyar Radiológusok Társasága lapjának, a „Magyar Radiológiá”-nak jogelődje, a „Magyar Röntgen=Közlöny” volt. Az ábra első számának címlapját ábrázolja /1926./.

53. sz. ábra – Kelemen Endre professzor humán sugárbiológiát tárgyaló könyvének címlapja /1962./.

54. sz. ábra – Várterész Vilmos, az OSSKI első igazgatója volt. Tankönyve Kelemen Endre kötetével egy időben jelent meg /1962/. Radiológus generációk sokasága képezte magát a „Sugárbiológia” könyvből. Köteles György szerkesztette „Sugáregészségtan” c. tankönyv /2002/ már a legújabb szakismereteket is közzé teszi.

55. sz. ábra – 62. sz. ábra – A klinikai és kísérletes sugárbiológia néhány kiváló művelőjének portréja.

 

---