2İstanbul Üniversitesi, Onkoloji Enstitüsü, Sağlık Fiziği Bilim Dalı, İstanbul
Summary
Akciğer kanseri 20. yüzyılın başlarında nadir görülen bir hastalık iken, sigara içme alışkanlığındaki artışa paralel olarak sıklığı giderek artmış ve dünyada en sık görülen kanser türü haline gelmiştir. Akciğer kanserine sebep olan sigara bileşenleri her ne kadar katran, kadmiyum, aseton, arsenik vb kimyasallar olarak bilinse de son yıllarda ortaya çıkan gerçekler, sigarada bulunan Polonyum-210 ve Kurşun-210 gibi radyoaktif izotoplarının da çok önemli kanserojen bileşenler olduğunu göstermiştir. Bu yazıda sigaranın içerdiği radyoaktif izotoplar, bu izotopların tütüne geçiş yolları, tütünden akciğere geçiş yolları hakkında bilgiler verilerek, bu radyoaktif izotopların akciğerde meydana getirdikleri biyolojik radyasyon dozlarına ve tütün kullanımın zararlarına dikkat çekilecektir.Introduction
Akciğer Kanseri ve SigaraDünya Sağlık Örgütü (DSÖ) verilerine göre 2008 yılında tüm dünyada 7.6 milyon insan kanserden ölmüştür. Kanser türleri içerisinde akciğer kanseri hem sıklık hem de ölüm oranları açısından dünyada başta gelen kanser türlerindendir. Öte yandan DSÖ dünya çapında 1.3 milyar insanın sigara bağımlısı olduğunu ve her yıl 5.4 milyon insanın sigaraya bağlı hastalıklardan öldüğünü rapor etmiştir. Eğer bu süreç devam ederse 2030lu yıllarda bu rakamın 30 milyonu bulması beklenmektedir.[1]
Akciğer kanseri 20. yüzyılın başlarında nadir görülen bir hastalık iken, sigara içme alışkanlığındaki artışa paralel olarak sıklığı giderek artmış ve dünyada en sık görülen kanser türü haline gelmiştir. Sigaranın sebep olabileceği kanser riski; sigara içme süresi, toplam içilen sigara ve sigaraya başlama yaşına göre değişir. Aktif sigara içiciliğinden sonra akciğer kanserinin en önemli ikinci risk faktörü pasif sigara içiciliğidir. Akciğer kanserine sebep olan sigara bileşenleri her ne kadar katran, kadmiyum, aseton, arsenik vb kimyasallar olarak bilinse de,[2] son yıllarda ortaya çıkan gerçekler, tütün ve sigarada bulunan Polonyum-210 (Po-210) ve Kuruşun-210 (Pb-210) radyoaktif izotoplarının da çok önemli kanserojen bileşenler olduğunu göstermiştir. Sigarada Po-210 ve Pb-210 varlığı 1960lı yılların başlarında yapılan çalışmalar sayesinde ortaya çıkarılmıştır.[3-6] Daha sonraki yıllarda bu konu kamuoyunda fazla gündeme gelmemiş ve uzun yıllar geri planda kalmıştır. Fakat zamanla sigaranın zararları konusunda dünya kamuoyunda oluşan bilinçlenme sayesinde sigara ve tütündeki radyoaktif izotopların araştırılması son yıllarda oldukça önemli bir konu haline gelmiştir.[7-11]
Bu yazıda sigaranın içerdiği radyoaktif izotoplar, bu izotopların tütüne geçiş yolları, tütünden akciğere geçiş yolları hakkında bilgiler verilerek, bu radyoaktif izotopların akciğerde meydana getirdikleri biyolojik radyasyon dozlarına ve tütün kullanımın zararlarına dikkat çekilecektir.
Polonyum-210 ve Kurşun-210
Radyoizotopları
Po-210 afla yayınlayıcısı ve yarılanma süresi
138.4 gün olan radyoaktif bir izotoptur. Po-210 bir
adet 5.3 MeV enerjili alfa parçacığı yayınlayarak
Kurşun-206 (Pb-206)ya bozunur. Pb-206 kararlıdır.
Ancak Polonyum yüksek radyoaktivitesi olan
çok zehirli bir radyoaktif elementtir. 1 mgr Po-
210nun aktivitesi yaklaşık 5 gr Radyum-226nın
aktivitesine eşittir.[12]
Tütünde bulunan bir diğer radyoaktif izotopta Kurşun-210 (Pb-210)dur. Pb-210 elektron ve gama fotonu yayınlayarak Bizmut-210 (Bi-210) bozunan radyoaktif bir izotoptur. Bi-210da yine elektron yayınlayarak tehlikeli alfa ışınları yayınlayan Po-210a bozunur. Po-210 ile aynı radyoaktif bozunma zincirinden gelen Pb-210, 22.4 yıllık yarı ömürle Po-210 dan daha uzun bir ayrı ömre sahiptir (Şekil 1).[13]
Alfa ışınları Helyum-4 çekirdeğinden oluşur ve içinde iki proton ile iki nötron bulunur. Alfa ışınları elektronlara göre daha yüksek kütleleri ve yükleri olan parçacıklardır. Bundan dolayı da yüksek LET (Lineer Enerji Transferi) ve yüksek RBE (Rölatif Biyolojik Etkinlik) değerlerine sahiptirler. Penetrasyon güçleri çok yüksek olmayan alfa parçacıkları, havada sadece birkaç santimetre ilerleyebilirler ve yüksek iyonizasyon güçleri sebebiylede dokuda birkaç mm içinde kolayca absorbe olurlar. Yolları üzerindeki hücrelere çok fazla tahribat vermelerinden dolayı canlılar için çok tehlikelidir.[14]
Polonyum-210 ve Kurşun-210
Tütüne Nasıl Geçer?
Po-210 insan dokusunda bulunabildiği gibi birçok
yiyecek ve bitkide bulunabilmektedir. Po-210
nun ana kaynağı yiyeceklerdir. Spencer ve ark.[15]
çalışmalarına göre, yetişkin bir insanın vücudundaki
Po-210un %77.3lük bir kısmı yiyeceklerden,
%4.7si sudan ve %0.6sı da havadan vücuda
geçerken, %17.4lük gibi önemli bir kısmı da sigaradan
vücuda geçmektedir.
Po-210nun tütüne geçmesinde üç önemli yol vardır.
1) Polonyum-210 Uranyum-238 (U-238) bozunum zincirinin bir ürünüdür ve bitki kökleri sayesinde doğrudan uranyum içeren arazilerden tütüne geçebilmektedir.[16,17] Tütün üretiminde kullanılan tarım alanlarının uranyum açısından kontrol edilmesi ve yüksek uranyum konsantrasyonu içeren bölgelerin tütün tarımına açılmaması sigaradaki Po- 210 ve Pb-210 miktarlarını düşmesini sağlayabilir.
2) Yağmur, kar, toz gibi meteorolojik olaylar sonucunda tütün yaprakların üzerinin Po-210/Pb- 210a bozunan bir radyoaktif izotopla kaplanması sonucu tütüne geçebilir. Özellikle Radon-222 (Rn- 222) (Bu radyoizotopta U-238 bozunumundan gelmektedir) radyoaktif elementi kolayca atmosfere karışabilen bir elementtir ve bunun bozunumunda oluşan Po-210 ve Pb-210 aktivitesinin tütün yapraklarında birikmesine aracılık sağlar. Sigara üretimi aşamasında tütün yapraklarının yıkanması, yapraklardaki Po-210 ve Pb-210 konsantrasyonunu düşecek yönde bir tedbirdir. Ancak tütünün aromasını yitirmesinden dolayı bu yöntem sigara üreticileri tarafından tercih edilmemektedir.[18,19]
3) Po-210 ve Pb-210un tütüne geçme yollarından bir diğeri de kimyasal gübre kullanımıdır. Kalsiyum fosforlu gübreler radyum açısından zengindir ve bu tür gübrelerin tütün tarımında kullanımı tütüne geçen radyum miktarını artırmakta ve dolayısı ile tütündeki Po-210 ve Pb-210 miktarı da artmaktadır. Kalsiyum fosfatlı gübreler yerine amonyum fosfatlı gübrelerin kullanımı ya da hayvanlardan elde edilen organik gübrelerin kullanımı durumunda Po-210 ve Pb-210 aktiviteleri düşebilmektedir.[20-22]
Farklı ortamlarda yetişen faklı ülkelerin tütünlerdeki Po-210 ve Pb-210 miktarları farklılıklar göstermektedir. Fransız (23.2 mBq/g), Alman (19.2 mBq/g), Brezilya (25.4 mBq/g) ve Mısır (21 mBq/g) tütünleri genel olarak yüksek aktivite içerirken, en düşük aktivite miktarları, Kanada (7.9 mBq/g), Norveç (8.6 mBq/g) ve Hindistan (3.96 mBq/g) tütününde tespit edilmiştir. Türk tütünü (14.3 mBq/g) ise orta derecede bir radyoaktivite içermektedir.[23,24]
Polonyum-210 ve Kurşun-210dan
Kaynaklanan Akciğer Dozlar
Po-210 ve Pb-210un vücuttaki yolculuğu sigaranın yakılması ile başlar. Sigaradan nefes alınması
ile tütündeki sıcaklık 800-900 dereceye kadar
çıkar. Böylece sigara dumanı üretilmiş olur. Bu
sigara dumanı %5 parçacıklardan ve %95 dumandan
oluşur.[25] Duman çok yüksek radyoaktif ürün
içermezken sigara dumanının %5lik parçacıklı
kısmı yüksek radyoaktif ürünleri içerir. Sigaradaki
Po-210 miktarının yaklaşık %50si bu duman-parçacık
karışımına geçer.[8] Nefes yolu ile çekilen bu
parçacık ve duman karışımı ilk olarak bronşo-pulmuner
bölgede birikir, spiral hareketlerden dolayı
özellikle de bronşiyal bifurkasyon bölgede çok
yüksek radyasyon dozları rapor edilmiştir. Otopsi
raporlarından elde edilen bulgulara göre, sigara
içen birinin bifurkasyon bölgesi dozunun (500
mBq/g), aynı kişilerin akciğer parankim dokusu
dozundan (0.5 mBq/g) yaklaşık 1000 kat fazla olabileceği
rapor edilmiştir.[26,27]
Sigara kullanımından kaynaklanan biyolojik dozlar, yıllık alınması müsaade edilen dozlarla (1 mSv) kıyaslandığında çok fazladır.[28] Çeşitli medikal uygulamalar ile kıyaslandığında da alınan dozların önemi ortaya çıkmaktadır. Örneğin, bir akciğer röntgen filminden alınan radyasyon dozunun yaklaşık 0.04-0.06 mSv olduğu, ya da bir kafa bilgisayarlı tomografisinden alınan ortalama radyasyon dozunun 1-2 mSv olduğu göz önüne alınırsa,[29] günde bir paket sigara (20 tane) içen bir kişinin maruz kaldığı bir yıllık 80-90 mSv radyasyon dozunun büyüklüğü daha iyi anlaşılır.
Bir başka çalışmada Black ve Bretthauer[30] çok fazla sigara kullanan bir kişinin günlük 0.83 mSv (yıllık 303 mSv) kadar Po-210 kaynaklı radyasyon dozuna maruz kalabileceğini göstermiştir. Radford ve Hunt[5] günde bir paket sigara içen birisinin yıllık 0.4 Sv doza maruz kalması durumunda, 25 yıllık kullanım sonucunda toplamda yaklaşık 10 Sv radyasyon dozuna maruz kalabileceği rapor edilmiştir. Alınan bu radyasyon dozları doğal radyasyon kaynaklarından alınan dozlarla kıyaslandığında 100- 150 kat fazladır. Yıllık toplamda 0.287-0.444 mSv gibi daha az radyasyon dozu rapor eden çalışmalarda[9] olmasına rağmen yinede alınan radyasyon dozları gereksizdir ve küçümsenemeyecek oranda önemlidir. Örneğin Çernobil reaktör kazasından da alınan yıllık Cs-137 dozunun ortalama 0.199 mSv olduğu göz önüne alınırsa maruz kalınan dozun önemi daha iyi anlaşılır.[31]
Conclusion
Ülkemiz ve dünyada akciğer kanseri olguları sürekli artış göstermektedir. Bunun en önemli sebeplerinden biride sigara kullanımıdır. Sigara bir çok zararlı kimyasal içermekle beraber, Po-210 ve Pb-210 gibi alfa yayınlayıcısı radyoaktif ürünlerde içermektedir. Bu radyoaktif izotoplar duman yolu ile akciğerde toplanmakta ve oradan da kan ve diğer organlara da dağılmaktadır. Sigara kullanımı sadece kullananı değil, dumanın solunması yolu ile ortamda bulunanları da direkt etkilemektedir. Öte yandan sigarada filtre kullanımı her ne kadar diğer kimyasalları belli oranlarda tutsa da, Po-210 miktarını ancak ortalama %4.6 oranında engelleyebilmektedir.[32]Her açıdan sağlımızı tehdit eden bu alışkanlıktan kurtulmak, hem kişisel sağlımızı hem de toplumsal sağlığımızı olumlu yönde etkileyecektir. Sigara kullanım yaşı 14-15lere kadar inmiş durumdadır ve her yaş gurubu için sigara ve tütün kullanımını azaltacak ulusal eğitim programları sürekli olarak uygulanarak bu alışkanlığın önüne geçilmeye çalışılmalıdır. Ayrıca tütün ve sigara üreticileri Po-210 ve Pb-210 konsantrasyonlarını minimum düzeyde tutacak üretim metotlarına yönlendirilmelidir. Sigara şirketleri sigara paketlerinin üzerine Po-210 ve Pb-210 miktarlarını gösteren uyarı yazıları yazmakla mükellef tutulmalıdır.
References
1) World Health Organization (WHO), Cancer. 2010,
http://www.who.int/cancer/en/.
2) Kilthau GF. Cancer risk in relation to radioactivity in
tobacco. Radiol Technol 1996;67(3):217-22.
3) Turner RC, Radley JM, Mayneord WV. The naturally
occurring alpha-ray activity of foods. Health Phys
1958;1(3):268-75.
4) Marsden E, Collins MA. Alpha-particle activity and free
radicals from tobacco. Nature 1963;198(4884):962-4.
5) Radford EP Jr, Hunt VR. Polonium-210: A volatile radioelement
in cigarettes. Science 1964;143(3603):247-9.
6) Holtzman RB, Ilcewicz FH. Lead-210 and polonium-
210 in tissues of cigarette smokers. Science
1966;153(3741):1259-60.
7) Desideri D, Meli MA, Feduzi L, Roselli C. 210Po and
210Pb inhalation by cigarette smoking in Italy. Health
Phys 2007;92(1):58-63.
8) Khater AE. Polonium-210 budget in cigarettes. J Environ
Radioact 2004;71(1):33-41.
9) Savidou A, Kehagia K, Eleftheriadis K. Concentration
levels of 210Pb and 210Po in dry tobacco leaves in
Greece. J Environ Radioact 2006;85(1):94-102.
10) Meli MA, Desideri D, Roselli C, Feduzi L. 210Po determination
in urines of people living in Central Italy. J
Environ Radioact 2009;100(1):84-8.
11) Carvalho FP, Oliveira JM. Polonium in cigarette smoke
and radiaition exposure of lung. Czechoslovak Journal
of Physics 2006;56(4):697-703.
12) http://en.wikipedia.org/wiki/Isotopes_of_polonium.
13) http://en.wikipedia.org/wiki/Isotopes_of_lead.
14) Özalpan A. Temel radyobiyoloji. İstanbul: Haliç Üniversitesi
Yayınları; 2001.
15) Spencer H, Holtzman RB, Kramer L, Ilcewicz FH.
Metabolic balances of 210 Pb and 210Po at natural levels.
Radiat Res 1977;69(1):166-84.
16) Skwarzec B, Strumińska DI, Ulatowski J, Golebiowski
M. Determination and distribution of 210Po in tobacco
plants from Poland. Journal of Radioanalytical and Nuclear
Chemistry 2001;250(2):319-22.
17) Tso TC, Hallden NA, Alexander LT. Radium-226 and
polonium-210 in leaf tobacco and tobacco soil. Science
1964;146(3647):1043-5.
18) Fleisher RL, Parungo FP. Aerosol particles on tobacco
trichomes. Nature 1974;250(462):158-9.
19) Martell EA. Radioactivity of tobacco trichomes
and insoluble cigarette smoke particles. Nature
1974;249(454):215-7.
20) Singh DR, Nilekani SR. Measurement of polonium activity
in Indian Tobacco. Health Phys 1976;31(4):393-4.
21) ACSA. Radioactive Polonium found in tobacco, belonging
to Robert Martin: American Computer Scientists
Association (ACSA), 2002 http://www.acsa2000.
net/HealthAlert/lungcancer.html.
22) Peres AC, Hiromoto G. Evaluation of 210Pb and 210Po
in cigarette tobacco produced in Brazil. J Environ Radioact
2002;62(1):115-9.
23) Karali T, Ölmez S, Yener G. Study of spontaneous deposition
of 210Po on various metals and application
for activity assessment in cigarette smoke. Appl Radiat
Isot 1996;47(4):409-11.
24) Schayer S, Nowak B, Wang Y, Qu Q, Cohen B. 210Po
and 210Pb activity in Chinese cigarettes. Health Phys
2009;96(5):543-9.
25) Zagà V, Lygidakis C, Chaouachi K, Gattavecchia E.
Polonium and lung cancer. J Oncol 2011;2011:860103.
26) Little JB, Radford EP Jr. Polonium-210 in bronchial
epithelium of cigarette smokers. Science
1967;155(3762):606-7.
27) Little JB, Radford EP Jr, McCombs HL, Hunt VR.
Distribution of polonium-210 in pulmonary tissues of
cigarette smokers. N Engl J Med 1965;273(25):1343-51.
28) ICRP Publication 103. The Recommendations of the
International Commission on Radiological Protection.
Annals of the ICRP, 2007.
29) Payne JT. CT radiation dose and image quality. Radiol
Clin North Am 2005;43(6):953-62.
30) Black SC, Bretthauer EW. Polonium-210 in tobacco.
Radiol Health Data Rep 1968;9(3):145-52.