نسبة تعزيز الأكسجين

يشير مصطلح نسبة تعزيز الأكسجين (OER) أو تأثير تعزيز الأكسجين في علم الأحياء الإشعاعي إلى تعزيز التأثير العلاجي أو الضار للإشعاع المؤين نتيجة وجود الأكسجين . ويُعدّ هذا التأثير، المعروف باسم تأثير الأكسجين ^{[ 1 ]،} أكثر وضوحًا عند تعرض الخلايا لجرعة من الإشعاع المؤين .

يُعرَّف معدل التعرض للأكسجين تقليديًا بأنه نسبة جرعات الإشعاع في حالة نقص الأكسجين مقارنةً بجرعاتها في حالة وجود الأكسجين، وذلك لتحقيق التأثير البيولوجي نفسه. وقد ينتج عن ذلك قيم عددية متفاوتة تبعًا للتأثير البيولوجي المُختار. إضافةً إلى ذلك، قد يُعرض معدل التعرض للأكسجين في سياق بيئات غنية بالأكسجين و/أو مع تغيير في مستوى الأكسجين الأساسي، مما يُعقّد دلالة هذه القيمة.

${\displaystyle OER={\frac {Radiation\,dose\,in\,hypoxia}{Radiation\,dose\,in\,air}}}$

يعتمد الحد الأقصى لنسبة الطاقة المؤينة (OER) بشكل أساسي على كثافة التأين أو معدل نقل الطاقة الخطي (LET) للإشعاع. الإشعاع ذو معدل نقل الطاقة الخطي الأعلى والفعالية البيولوجية النسبية الأعلى (RBE) له نسبة طاقة مؤينة أقل في أنسجة خلايا الثدييات. ^{[ 2 ]} تتراوح قيمة الحد الأقصى لنسبة الطاقة المؤينة بين 1 و4 تقريبًا. تتراوح هذه النسبة بين 2 و4 تقريبًا للإشعاعات ذات معدل نقل الطاقة الخطي المنخفض، مثل الأشعة السينية وجسيمات بيتا وأشعة جاما، بينما تكون نسبة الطاقة المؤينة مساوية للواحد للإشعاعات ذات معدل نقل الطاقة الخطي العالي، مثل جسيمات ألفا منخفضة الطاقة.

يُستخدم هذا التأثير في الفيزياء الطبية لتعزيز فعالية العلاج الإشعاعي في علاجات الأورام . فزيادة وفرة الأكسجين تُنتج المزيد من الجذور الحرة ، مما يزيد من الضرر الذي يلحق بالنسيج المستهدف.

في الأورام الصلبة، تصبح الأجزاء الداخلية أقل أكسجة من الأنسجة الطبيعية، ويلزم جرعة أعلى بثلاث مرات لتحقيق نفس احتمالية السيطرة على الورم كما هو الحال في الأنسجة ذات الأكسجة الطبيعية.

أفضل تفسير معروف لتأثير الأكسجين هو فرضية تثبيت الأكسجين، التي تفترض أن الأكسجين يُصلح تلف الحمض النووي الناتج عن الجذور الحرة بشكل دائم، مما يجعله دائمًا. ^{[ 3 ]} وقد طُرحت مؤخرًا فرضية مفادها أن تأثير الأكسجين ينطوي على تعرض الخلايا للإشعاع، مما يؤدي إلى إنتاج الميتوكوندريا كميات أكبر من أنواع الأكسجين التفاعلية. ^{[ 4 ]}

• علاج إشعاعي
• علم الأحياء الإشعاعي
• الفيزياء الصحية
• نقص الأكسجة
• تأثير الأكسجين

إريك ج. هول وأماتو ج. جياتشيا: علم الأحياء الإشعاعي لأخصائي الأشعة، ليبينكوت ويليامز وويلكنز، الطبعة السادسة، 2006