방사선이 생물체에 미치는 특징과 영향, 작용과 과정

방사선은 진단과 치료 또는 산업적으로 이용하여 인류에게 편의성을 제공하지만, 위험도 따르고 있습니다. 따라서 방사선이 생물체에 미치는 영향을 알고 이에 대비해야 합니다. 이 글에서는 방사선이 생물체에 미치는 특징과 영향, 작용과 과정에 대해 알아보겠습니다.

 

방사선이 생물체에 미치는 특징과 영향, 작용과 과정

 

방사선이 생물체에 미치는 특징

 

 

방사선이 생물체에 미치는 특징으로는 피폭되는지 알 수 없음, 장해의 지발성, 중상의 비특이성, 임상 경과의 복잡성이 있습니다. 지발성이란 증상 발생까지 긴 시간 소요되는 것을 의미하며 증상의 비특이성이란 증상이 눈에 띄게 안 나타나는 것을 의미합니다.

 

 

방사선이 생물체에 미치는 영향

 

 

방사선이 생물체에 미치는 영향은 피폭자 본인에게 발생하는 신체적 영향과 피폭자 후손에게 나타날 수 있는 유전적 영향으로 분류하며 영향의 발현 시기에 따라 급성 영향과 만성 영향으로 구분되며, 발현의 메커니즘에 따라 확률적 영향과 결정적 영향으로 구분합니다.

 

신체적 영향의 종류는 급성 영향과 만성 영향이 있습니다. 급성 영향에 해당하는 장해는 일반 전신 장애(중추신경 장애), 조혈조직 손상(골수 장애), 소화기 손상(위장관 장애) 탈모, 수포, 백혈구감소, 홍반, 불임, 궤양 등이 있으며 만성 영향에 해당하는 장해는 악성종양(백내장, 백혈병, 골육종, 갑상샘암, 유방암, 폐암, 피부암) 발생, 노화 촉진, 수명 단축, 재생불량성 빈혈, 국소적 영향이 있습니다.

 

유전적 영향에는 유전자 돌연변이와 염색체의 이상이 있으며 유전자 돌연변이의 종류는 우성, 열성이 있으며 염색체 이상엔 염색체구조변화, 염색체 변화가 있습니다.

 

 

방사선의 직접 작용과 간접 작용

 

 

생체영향 중 직접 작용에 의한 영향은 전체 영향의 약 25% 정도이며 나머지 75%는 간접작용을 통한 영향으로 볼 수 있습니다. 방사선의 작용에는 직접 작용과 간접작용이 있으며 간접작용에는 희석효과, 산소효과, 화학적 보호 효과, 동결 효과가 있습니다.

 

 

직접 작용

 

 

생물체에 방사선이 피폭되면 흡수된 방사선의 에너지에 의해 장애를 나타내게 되는 유기물 분자에 직접 흡수되어 특정 부위를 전리, 여기시기는 구조변화 등의 손상을 유발하는 것을 직접 작용이라 합니다.

 

 

간접 작용

 

 

생물체에 조사되었을 경우, 세포질의 용매인 물이 이온화되어 유리가 및 과산화물을 형성하여 이러한 유리기 및 과산화물이 주변의 세포성분과 반응하여 대사 장해를 일으키는 것을 간접작용이라 말합니다.

 

간접 작용에는 희석효과, 산소효과, 화학적 보호 효과, 동결 효과가 있습니다.

 

희석효과는 간접작용을 대표하는 방사선 효과로 방사선을 조사시켰을 때 표적입자의 농도가 커질수록 간접작용에 의한 영향은 낮아집니다.

 

산소효과란 생물을 저산소 상태에서 방사선을 조사하면 정상적인 조건에서의 생물보다 방사선 장애가 감소하며 방사선 조사 시 체내 용존 산소의 분압이 높아지면 방사선감수성이 증가합니다. 산소에 의한 방사선 감수성의 증대를 양적으로 표현하기 위해 사용하는 단위를 산소증대율이라 하며 산소증대율은 산소로 포화했을 때의 방사선 효과를 무산소상태에서의 방사선 효과로 나눈 값입니다. 거의 모든 생물의 산소증대율은 2~3 사이에 있습니다.

 

화학적 보호 효과란 수용액에 목표로 하는 용질 이외에 보호물질을 넣으면 방사선조사에 의한 용질의 변화가 작아집니다. 이는 첨가해 준 보호물질이 방사선 조사로 생성된 유리기 등의 물질과 반응하여 용질의 변화를 방어하는 역할을 하기 때문입니다.

 

방사선 장애 과정에서 방사선에 의한 손상을 줄이는 작용을 하는 화합물을 방사선 조사전에 투입하며 방어 물질의 생물에 대한 방사선방어 능력을 평가하는 지표를 선량 감소 인자라 하며 선량 감소 인자는 방어 물질을 가했을 때의 어떤 효과를 얻는 데 필요한 선량은 방어 물질을 가하지 않았을 때 같은 효과를 얻는 데 필요한 선량으로 나눈 값입니다. 보통 선량 감소 인자가 1 이상일 경우 방사선 차폐 효과가 있는 것으로 평가합니다.

 

동결 효과는 생물체에 방사선 조사 시 주변 온도와 방사선감수성과는 서로 밀접한 관계가 있습니다. 방사선이 조사된 수용액에 생긴 유리기가 분자 활성으로 확산하여 장해가 발생한다면, 동결시킴으로써 생체분자나 원자의 활성, 확산 속도를 줄여 장해를 줄일 수 있는 온도 자체의 물리적인 것과 저온으로 인한 생물체 조직 내 효소량 감소 또는 저온에 의한 조직 내 저산소 상태에 기인하는 것으로 생각할 수 있습니다.

 

 

방사선이 인체에 흡수되었을 때 인체 내 세포의 변화 과정

 

 

세포 대부분을 이루고 있는 물은 이온화에 의해서 분자 수준에서 변화가 일어나게 되고, 그 때문에 염색체를 이루고 있는 물질에서 과산화물 등의 해로운 화학물질이 만들어집니다. 이러한 유해 작용으로 세포의 구조와 기능이 변화하며 임상증상이 나타납니다. 방사선 손상이 일어나는 세포의 변화 과정엔 물리적 과정, 물리화학적 과정, 화학적 과정, 생물학적 과정이 있습니다.

 

 

물리적 과정

 

 

방사선의 에너지가 생물체에 흡수되는 과정으로 인체에 방사선을 조사하면 가장 많이 일어나는 변화가 각종 분자나 원자가 여기 되거나 전리성 원자, 분자가 생성되는 현상입니다.

 

 

물리화학적 과정

 

 

1차 생성물 부근의 분자와 반응하여 2차 생성물이 형성되는 과정은 방사선이 조사된 후 발생합니다. 이렇게 생성되는 물질은 1차 유리기, 2차 유리기와 과산화물 등이 있습니다.

 

 

화학적 과정

 

 

전리 또는 여기 된 결과로 생성된 자유전자, 이온 또는 유리기가 주위의 물, 아미노산, 핵산, 단백질, 탄수화물, 지방을 이루고 있는 생체 고분자들과 반응하여 물 분자의 불활성화를 초래하게 되는 과정을 화학적 과정이라 합니다.

 

 

생물학적 과정

 

 

생물 분자에 이상이 생기면 생체를 이루고 있는 세포의 기능이 변화하거나 포를 초래하여 돌연변이, 암 발생, 유전적 영향 등을 유발하게 됩니다. 이러한 과정을 생물학적 과정이라고 하는 데 이 현상은 방사선 피폭을 받은 지 수십 분에서 수년에 걸쳐서 발생합니다.