گروهي از واکنشها يا پاسخها که تحت تاثير برخورد پرتوها به بافتها يا اندامها ، ايجاد مي‌شود، تغييرات ژنتيکي و تومورزا هستند که براي آنها مفهوم آستانه ، کمتر کاربرد دارد. براي اين پاسخهاي اخير به تابش يوننده ، جامعه علمي به اين نظر رسيده است که تغييرات در هر سطح پرتوگيري ، مي‌تواند ايجاد شود، هرچند که به ازاي دوزهاي پايين ، فراواني تغييرات در جمعيت پرتو گرفته ممکن است پايين فرض شود، ولي فراواني رخداد ، باز هم صفر نيست. پاسخهاي بدون آستانه مانند سرطانزايي احتمالا فقط به تغيير يک يا حداکثر چند ياخته بستگي دارند تا پاسخ مربوطه را تامين کنند.
آثار تصادفي عبارتند از آثاري که براي آنها ، آستانه‌اي براي پاسخ وجود ندارد و براي آنها شدت پاسخ به شدت تابش ، بستگي دارد، يعني که همه يا هيچ. يکي از اين اثرات تصادفي ، توليد سرطان است. آثار تصادفي ، فرايندي را توصيف مي‌کند که شامل عنصري شانسي در نتيجه است و يا به بيان ديگر ، پيش بيني درباره اين فرايند بر پايه تصادف و يا احتمالات صورت مي‌گيرد. در ميان هر جمعيت وسيعي از ياخته‌ها ، يک عبارت احتمالي براي اين احتمال وجود دارد که يک تک ياخته به يک تيره بالقوه کلني ، براي بعضي نشانه‌هاي اختصاصي جديد ، تبديل شود و اين نشانه اختصاصي ممکن است به هر يک از ياخته‌هاي اولاد ، به صورت يک خصيصه توارثي براي هميشه منتقل شود. (ژنتيک و سرطان)

تاريخچه

سالهاي چندي از کشف اشعه x از سوي رونتگن گذشت تا پي بردند تابش يوننده به ايجاد سرطان در انسانهايي مي‌انجامد که تحت تاثير تابش اين پرتوها قرار مي‌گيرند. التهاب پوست دستها ، اما بدون بروز سرطان اثبات شده در سال 1896 گزارش شد. اولين تغييرات سرطاني مشخص در سال 1902 در يک زخم ناشي از پرتو x گزارش شد و سرطانهاي خون مشخص ناشي از تابش پرتوها ، در سال 1911 گزارش شده است. تصور مي‌شد که اين سرطانهاي اوليه پيامد پرتوگيري بيش از حد تابش يوننده باشد، اما چندين سال بعد بود که توانستند به کمک مطالعات گسترده نشان دهند که سرطان مي‌تواند با مقدار کم تابش پرتو ، ارتباط داشته باشد.

سرطانزايي تابش در حيوانات آزمايشگاهي

توليد سرطان در حيوانات آزمايشگاهي ، خيلي پيش از نمايش صريح ارتباط ميان پرتوگيري تابش يوننده در دوزهاي کم ، مانند آنچه پرتوشناسان دريافت مي‌کنند و نيز سرطان در نزد انسان ، شناخته شده بود. در سالهاي 1930 ، آزمايشگران افزايش انواع سرطانهاي خون در موش را به نمايش گذاشتند. در سال 1958 آپتون و ديگران ، اطلاعات گسترده‌اي را درباره روابط دوز _ پاسخ ، براي بروز سرطان مغز استخوان و سرطان لنفاوي در موش انتشار دادند که برخي از آنها به قرار زير است:

احتمال بروز تومور در حيواناتي که هرگز ، پرتو نگرفته‌اند، مخالف صفر است.


• منحني احتمال بروز سرطان برحسب دوز ، به ازاي دوزهاي کم به شدت افزايش مي‌يابد.
  
• يک مقدار بيشينه براي بروز دست يافتني (سرطان) وجود دارد.
  
• معمولا احتمال بروز به ازاي دوزهاي بالاتر از بيشينه ، کاهش مي‌يابد، ولي اين کاهش با انجام تصحيحهاي مربوط به مرگ ناشي از ساير عوامل از بين مي‌رود.
  چرا بيشينه‌اي براي بروز تومور در حيوانات پرتو ديده ، وجود دارد؟ مطالعات مربوط به تغيير شکل ياخته اين موضوع را مطرح و تائيد کرده‌اند که با افزايش دوز تابش ، از بين رفتن ياخته‌هاي بالقوه تغيير شکل يافته به مساله‌اي مهم تبديل مي‌شود. در نتيجه تعداد ياخته‌هايي که زنده مي‌مانند تا سرانجام توموري را بوجود آورند، در دوزهاي بسيار زياد کاهش مي‌يابد. اين توضيح براي توجيه وضع ثابت پيوسته منحني دوز _ پاسخ مشاهده شده براي بسياري از تومورها ، قانع کننده نيست. توصيف کمي خطر مرتبط با پرتوگيري تابش يوننده براي جمعيتهاي انساني را نمي‌توان مستقيما از مطالعات مربوط به حيوانات بدست آورد. از آزمايشات انجام گرفته بر روي حيوانات ، مي‌توان به نتايج زير پي برد:
  
• بافتهاي جديد از هر نوع را مي‌توان با پرتودهي يک حيوان با حساسيت مناسب در شرايط پرتودهي متناسب معين توليد کرد.
  
• با پرتودهي حيوانات گونه‌ها و نژادهاي مختلف ، فراواني انواع بافتهاي جديد زياد نمي‌شود.
  
• آثار سرطانزايي تابش از طريق ساز و کارهای متفاوتی که به نوع تومور و شرایط پرتوگیری بستگی دارد، به یکدیگر مربوط می‌شوند.
  
• در سطوح دوز پایین یا متوسط ، آثار سرطانزایی تابش اغلب ظاهر نمی‌شود، مگر عوامل دیگر به آن کمک کنند.
  
• توزیع تومورهای ناشی از تابش معمولا برحسب نوع تومور ، زمینه ژنتیکی و سن حیوانی پرتودیده ، شرایط پرتودهی و سایر متغیرها ، تغییر می‌کند.

نظریه دودمانی سرطانزایی

سرطان با سه ویژگی زیر مشخص می‌شود:

تغییر شکل یاخته‌ها که باعث بوجود آمدن یک حالت عدم پاسخگویی به ساز و کارهای کنترل رشد موجود زنده دست نخورده می‌شود.


• توانایی این یاخته‌های تغییر شکل یافته در تجاوز به بافتهای اطراف.
  
• توانایی این سلولها در مهاجرت به سایر نقاط بدن و بوجود آوردن یک تومور در حال رشد جدید ، نتیجه تغییر ارث بردنی در ماده ژنتیکی یک سلول بدنی است.
  تائید تجربی توانمندی برای مدل دودمانی سرطانزایی وجود دارد. تغییرات کروموزومی ، نقش ترمیم DNA ، ترمیم خطا ، وراثت پذیری ویژگیهای تغییر شکل یافته در یاخته‌های بدنی ، همگی اگر دارای طرحهای یکسان نباشند، بسیار شبیه به الگوهایی هستند که در بروز سرطان ناشی از تابش ، دیده می‌شود. از تحلیل طرح تغییرات هم آنزیم داخل تومورها ، مدرکی قوی دال بر سازگاری و تداوم دراز مدت تغییرات نماد کروموزومی در سلول سرطانی و تولید طرحهای ایمنی گلبولی مخصوص که سرطان از یک تک یاخته بوجود آمده است، وجود دارد.
  - تفاوتهای میان گونه‌ای (یعنی مربوط به نژاد) در حساسیت به سرطانزایی ناشی از تابش پرتوها ، نقش مهمی را برای ساخت ژنتیکی نمونه پرتو دیده داراست. حالت تکثیر یاخته‌ای و وابستگی حساسیت تولید سرطان به سن نیز ، دخالت تعیین کننده‌ای در این فرایند دارند.

نهفتگی رشد تومور

همه داده‌های انسانی که ارزیابی شده است، به علاوه داده‌های تجربی مربوط به حیوانات ، نشان می‌دهند که همواره تاخیری بین تابش نمونه و ظهور بافت جدید ، وجود دارد. برای جمعیتهای جونده ، نهفتگی در فاصله میان تابش و ظهور تومور می‌تواند از چند ماه سال (2 تا 3 سال) باشد. برای جمعیتهای انسانی ، نهفتگی می‌تواند به کوتاهی 2 الی 5 سال مانند سرطانهای خون و یا به ازای 30 سال ، مانند برخی تومورهای سخت انسانی ، باشد. دلیل وجود این دوره نهفته مشخص نیست، اما وجود یک نهفتگی طولانی نشان می‌دهد که تغییرات چندی برای رشد نهایی تومورها یا در یاخته تغییر شکل داده و یا در ارتباط با میزبان این یاخته‌های تغییر شکل یافته ، ضروری است.

آثار آهنگ دوز

یک مشاهده کلی درباره سرطانزایی تابش این است که کاهش آهنگ دوز در فرایند پرتودهی ، تاثیر تابش در تولید سرطان را کم می‌کند. کاهش مشاهده شده در تاثیر کم کردن آهنگ دوز با قابلیت یاخته‌های پرتو دیده در ترمیم آسیب وارد بر مولکولهای DNA ارتباطی تنگاتنگ دارد. چون تاثیر بیشتر تابش با LET بالا نیز به ترمیم یا عدم ترمیم DNA مربوط می‌شود، انتظار داریم تابشهای با LET بالا برای سرطانزایی موثرتر از پرتوهای با LET پایین باشند. کم کردن آهنگ دوز معمولا تاثیر تابش با LET پایین را در تولید سرطان ، کاهش می‌دهد.

سرطانزایی تابش در جمعیتهای انسانی

چند گروه از افراد پرتودیده برای ارزیابی گسترده سرطانهای پرتوزاد در دسترس هستند که در بین آنها گروههای زیر دارای اهمیت می‌باشند.

پرتوگیری شغلی

پرتو شناسانی که در ضمن کار در معرض تابش قرار گرفته‌اند.


• کارکنان معادن اورانیوم و سایر معادن که در محل کار خود در معرض تابش رادون (Ra) قرار گرفته‌اند.
  
• رنگ کاران عقربه‌های رادیوم که در خلال رنگ کردن عقربه‌های شبرنگ در معرض رادیوم قرار می‌گیرند.

پرتو گیری پزشکی

بیمارانی که برای خشک شدن مفصل ستون مهره‌ها ، با پرتوهای x یا رادیوم ، مداوا می‌شوند.


• زنانی که به خاطر درمان بیماریهای بی‌خطر ناحیه لگن و یا سینه تحت درمان هستند.
  
• نوزادان و کودکانی که به خاطر عوارض بی‌خطری چون غده‌های تیموس بزرگ و یا کچلی مداوا می‌شوند.
  
• گروهی از کودکان که در هنگام حاملگی مادرشان در داخل رحم ، در معرض تابش قرار گرفته‌اند.

سرطان پرتوزاد اندام خاص در انسانها

برآورد ضرایب خطر سرطانها در اندامهای به خصوص ، در حال حاضر در شرایط بازنگری پردامنه‌ای است. حساسیت به بروز سرطان پرتوزاد به شدت تغییر می‌کند. نهفتگی بروز این بیماریها نیز دارای گستره وسیع تغییراتی از 5 سال برای سرطان خون تا 30 سال برای سرطان سینه است. وقتی داده‌های مربوط به بروز سرطان خون در بازماندگان ژاپنی و سایر گروههای تحت تاثیر اشعه ، ارزیابی شدند، نهفتگی کوتاه آن باعث شد که ناظران پیش بینی کنند مغز استخوان ، حساس‌ترین عضو برای سرطان پرتوزاد است.
با گذشت زمان و بررسی سرطانهای پرتوزاد در سایر اندامهای بدن ، این دیدگاه تغییر چشمگیری کرده است. اکنون این باور وجود دارد که حساس‌ترین اندامها به سرطان پرتوزاد عبارتند از: سینه زنان و ریه‌ها.