방사선이 생체 분자에 손상을 주는 기작은 무엇이며, 어떤 종류의 방사선이 상대적으로 더 위험한가요?
안녕하세요. 방사선은 그 종류에 따라서 물질에 대한 투과도가 다르다고 알려져 있는데, 방사선이 생체 분자에 손상을 주는 기작은 무엇이며, 어떤 종류의 방사선이 상대적으로 더 위험한지 궁금합니다.
안녕하세요. 네, 말씀해주신 것과 같이 방사선이 생체 분자에 손상을 주는 과정에서 어떤 종류의 방사선이 더 위험한지는 총량, 선량률, 입자성, 노출 경로 등에 따라 달라집니다. 우선 방사선이 생체에 작용하면 두 가지 경로로 분자에 손상을 입히게 되는데요, 직접효과로는 고에너지 전자, 양성자, 알파입자 등의 방사선이 DNA나 단백질 같은 생체분자에 직접 충돌하여 전자를 떼어내거나 결합을 끊는 경우이며, 직접 이온화는 곧바로 화학 결합 파괴를 일으켜 기능 손상이 발생합니다. 다음으로 간접효과로는 생체 조직은 약 70%가 물이므로, 방사선은 대부분 물을 이온화·분해하여 •OH 하이드록실 라디칼, H•, H₂O₂ 등의 활성산소종을 만드는데요, 이들 활성종이 확산하여 DNA·지질·단백질을 산화시켜 손상을 일으키게 되며, 실제로 저선량 환경에서는 간접 효과가 전체 DNA 손상에서 큰 비중을 차지합니다.
대표적인 손상의 예시로는 염기 손상이 있는데요, 염기가 산화되거나 변형되어 염기쌍 형성이 잘못되면서 돌연변이 유발 가능성이 있습니다. 또한 두 가닥이 가까운 영역에서 끊어지는 경우에는 복구 실패 시 염색체 재배열, 결실, 세포사멸 또는 암 유발이 가능하기 때문에 DSB는 특히 치명적입니다. 이때 체외 노출 상황에서는 침투력이 큰 감마선·중성자가 큰 위험, 즉 전신피폭을 초래할 수 있으며, 반면에 체내로의 흡입·섭취 등의 오염 상황에서는 알파 입자가 가장 위험한데요, 좁은 부위에서 극심한 손상을 유발할 수 있습니다. 따라서 일반적으로 내부에 들어가면 알파 > 중성자 ≈ 베타 > 감마의 순서로 위험성을 가지며 단위 흡 하지만 감마는 전신피폭 영향으로 치명적일 수 있습니다. 감사합니다.