hubungan LET dengan RBE

A.    Hubungan antara LET dan RBE

Linear Energy Transfer (LET) adalah istilah yang menggambarkan tingkat energi yang hilang dari berbagai jenis radiasi saat radiasi tersebut melalui materi. Sedangkan istilah yang menghubungkan antara respon biologi dengan kualitas radiasi disebut Relative Biological Effectiveness (RBE). RBE adalah kemampuan radiasi dengan rentang LET berbeda untuk menghasilkan respon biologi yang spesifik

.

B.    Ringkasan

Ø  FAKTOR FISIK

Linear Energy Transfer (LET) adalah istilah yang menggambarkan tingkat energi yang hilang dari berbagai jenis radiasi saat radiasi tersebut melalui materi. Sedangkan istilah yang menghubungkan antara respon biologi dengan kualitas radiasi disebut relative biological effectiveness (RBE).

Untuk membandingkan efek dari kelangsungan hidup sel tersebut terhadap radiasi LET yang tinggi ke rendah, kurva kelangsungan hidup sel terdiri dari dua jenis radiasi. RBE dapat dihitung dari kurva tersebut dengan memilih tingkat kelangsungan hidup yang sama pada bagian eksponensial kedua kurva tersebut. Contoh, 600 rad x-ray dan 200 rad neutron menghasilkan fraksi hidup sebesar 0,1. Oleh karena itu, RBE neutron sama dengan 3, yang dapat diartikan bahwa neutron tiga kali lebih efektif dari x-ray dalam mematikan 90% dari populasi sel.

Radiasi LET rendah menghasilkan ionisasi renggang dan dipisahkan jarak yang jauh, sedangkan radiasi LET tinggi menghasilkan ionisasi padat dalam jarak yang pendek. Radiasi LET tinggi menghasilkan dua pukulan dalam dua inti sel yang berbeda, sedangkan radiasi LET rendah hanya menghasilkan satu pukulan dalam dua inti sel. secara dosis radiasi LET rendah akan lebih efisien untuk menyebabkan kematian sel daripada radiasi LET tinggi

Ø  TINGKAT DOSIS

Efek laju dosis dari berbagai jenis kerusakan biologis itu termasuk kegagalan reproduksi, keterlambatan divisi, penyimpangan kromosom (terutama penyimpangan kompleks) dan waktu kelangsungan hidup organisme yang terkena iradiasi tubuh secara total. Oleh karena itu, tingkat dosis rendah kurang efisien untuk menyebabkan kerusakan daripada tingkat dosis tinggi.

Ketergantungan respon biologis pada tingkat dosis rendah yaitu tingkat perbaikan kerusakan sel belum terjadi, dan terakumulasi untuk menyebabkan kematian sel. Tingkat dosis tinggi tidak dapat mengalami kerusakan karena saat radiasi diberikan hanya membutuhkan waktu singkat. Radiasi LET tinggi tidak menunujukkan efek tingkat dosis karena ionisasi padat dihasilkan oleh radiasi LET tinggi adalah pukulan yang cukup pada mekamisme perbaikan untuk membunuh sel.

Ø  FAKTOR KIMIA

Banyak bahan kimia yang mengubah respon sel terhadap radiasi. Bahan kimia yang dapat meningkatkan respon sel terhadap radiasi disebut radiosensitizer, sedang bahan kimia yang mengurangi respon sel terhadap radiasi disebut radioprotektor.

Radiosensitizer adalah bahan kimia yang meningkatkan efek dalam membunuh sel saat radiasi itu diberikan. Namun, salah satu efek yang paling besar dan terbukti meningkatkan respon radiasi adalah oksigen. Radiosensitizer dibuktikan bukan hanya tidak meningkatkan respon radiasi sel mamalia dalam kultur jaringan, tapi efeknya diamati pada semua kelas organisme. Karena efeknya yang tinggi, respon sel terhadap radiasi dengan adanya oksigen secara spesifik disebut efek oksigen.

Ketika pengiriman oksigen dilakukan dengan waktu yang bervariasi, efek oksigen yang paling efektif dilakukan saat pra-iradiasi dan post-iradiasi karena tidak menghasilkan respon yang besar. Hal ini menjadi dasar untuk para peneliti melakukan penelitian mekanisme efek oksigen, karena interaksi radiasi dengan materi merupakan proses yang cepat dan karena oksigen ditemukan paling efektif ketika diberikan bersamaan dengan radiasi, serta efek oksigen melibatkan reaksi radiasi pada tingkat kimia.

Dua teori tentang mekanisme efek oksigen, yaitu:

·         Teori pertama melibatkan pembentukan radikal bebas sebagai interaksi radiasi dengan kadar air pada sel.

·         Teori kedua tentang sifat sensitisasi oksigen adalah bahwa banyak perubahan kimia yang terjadi sebagai hasil dari ketidakmampuan radiasi jika oksigen tidak ada, jika oksigen ada, memungkinkan adanya proses restorasi, sehingga meningkatkan kerusakan dalam sel.

Ø  RESPON SEL TERHADAP RADIASI

Kurva iradiasi sel oksigen menghasilkan dua perubahan yaitu :

·         Daerah shoulder kurva lebih kecil

·         Kemiringan dari bagian eksponensial kurva lebih curam, sehingga menghasilkan penurunan dosis

Karena oksigen meningkatkan jumlah kerusakan pembentukan radikal bebas atau menghalangi proses restorasi, target yang lebih mematikan dipengaruhi oleh dosis radiasi yang diberikan. Hasil ini dicerminkan dalam respon yang ditingkatkan oleh perubahan-perubahan dalam kurva kelangsungan hidup, hal ini menunjukkan peningkatan radiosensitivity.

Peningkatan respon sel terhadap radiasi dengan adanya oksigen tidak akan bertambah dengan cara yang terbatas. Konsentrasi oksigen diukur dengan tekanan yang diberikan yang disebut tekanan oksigen, unit pengukuran adalah milimeter air raksa. respon yang terjadi pada ketegangan oksigen antara 0 dan 20 mm Hg, yang lebih besar dari 20-40 mm Hg tidak menghasilkan peningkatan lebih lanjut dalam sensitivas radiasi. Istilah yang membandingkan respon sel atau organisme radiasi dengan adanya atau tidak adanya oksigen adalah Oxygen Enchancement Ratio (OER). OER didefinisikan sebagai dosis radiasi yang menghasilkan respon biologis dan tidak adanya oksigen yang diberikan  pada dosis radiasi akan menghasilkan respon biologis yang sama pada oksigen.

Efek oksigen yang paling menonjol antara neutron dan partikel alfa dijelaskan oleh perbedaan fisik antara dua jenis radiasi, jumlah produksi kerusakan akibat radiasi LET tinggi tidak akan diperbaiki, karena adanya oksigen akan meningkatkan respon radiasi dua tingkat yang sama seperti radiasi LET yang rendah. OER ​​untuk radiasi LET tinggi bervariasi antara 1,7-1,2.

Ø  SENTISITIZER LAIN

Selain oksigen, senyawa lain yang dikenal untuk mengembalikan respon  sel terhadap radiasi yaitu pirimidin halogeneted, actinomycin D, HU dan vitamin K. Pirimidin halogenasi adalah senyawa kimia pengganti timidin dasar dalam molekul DNA. Dua pirimidin halogenasi yang radiosensitif efektif 5-bromodeoxyuridine (5-BUDR) dan 5 iododeoxyuridine (5-IUDR). Jika ada dalam sel, akan selektif di dalam badan DNA di tempat timidin mengubah molekul dan dengan demikian penyerahan lebih rentan terhadap kerusakan radiasi. Karena peningkatan efek radiasi dari kedua senyawa ini tergantung pada susunan dalam senyawa tersebut ke DNA, Tidak seperti oksigen, senyawa harus ada untuk beberapa siklus sel sebelum iradiasi.

Kedua senyawa sel peka oleh faktor, dengan kata lain, jika BUDR dimasukkan ke dalam DNA, akan mengambil satu setengah dosis untuk menghasilkan respon yang sama seperti yang diproduksi dalam sel tanpa BUDR. Adanya BUDR untuk meningkatkan dua tanggapan selular radiasi yaitu untuk kegagalan reproduksi dan pembagian keterlambatan.  Banyak senyawa kimia lainnya yang telah diperiksa untuk menentukan kemampuan sel yang peka terhadap radiasi. Beberapa ditemukan radiosensitizers parsial adalah actinomycin antibiotik D, hidroxyurea synkavit (vitamin K), puromycin dan 5 flourouracil, semua telah digunakan dalam kombinasi dengan radiasi untuk pengobatan kanker. Namun yang telah mendapatkan agen onlu radiosensitizing digunakan secara luas dalam terapi radiasi klinis oksigen.

Ø  PELINDUNG RADIASI

Sekitar 20 tahun lalu ditemukan senyawa tertentu, jika senyawa tersebut ada saat radiasi keluar, suatu organisme akan memiliki efek protektif. Hal tersebut juga diamati bahwa senyawa ini harus ada saat iradiasi berlangsung untuk menghasilkan efek perlindungan, jika diberikan iradiasi dengan cepat, tidak ada efek perlindungan yang dicatat. Senyawa ini, radioprotektors, bertindak dengan mengurangi dosis efektif dari radiasi ke sel sehingga disebut dose modifying compounds.

Satu kelompok senyawa yang memiliki sifat radioprotectant adalah bahan kimia yang mengandung gugus sulfhidril (sulfur dan hidrogen terikat bersama, ditandakan SH).  Dua asam amino dalam tubuh milik kelompok senyawa sulfhidril adalah sistein dan cysteamine. pada kenyataannya, sistein adalah salah satu senyawa pertama yang ditemukan memiliki sifat radioprotektan.

Ketika salah satu dari senyawa ini diberikan sebelum radiasi, dosis yang lebih besar diperlukan untuk menghasilkan respon yang sama seperti ketika senyawa tidak ada.  istilah yang menghubungkan antara perbedaan respon dan adanya senyawa pelindung  adalah Dose Reduction Factor (DRF).

DRF didefinisikan sebagai rasio dari dosis radiasi yang diperlukan untuk menghasilkan efek yang diberikan pada  senyawa pelindung dengan dosis radiasi yang diperlukan untuk menghasilkan efek yang sama dalam senyawa yang berbeda. DRF digunakan untuk senyawa yang mengandung sulfhidril kira-kira 1,5 - 2,0 ,  jika senyawa ini ada selama radiasi, hampir dua kali dosis yang diperlukan untuk menghasilkan respon yang sama seperti yang dihasilkan oleh satu setengah dosis jika senyawa tidak ada.

Ø  FAKTOR BIOLOGI

Dengan ditambahkan faktor fisika dan kimia respon sel terhadap radiasi sangat penting dalam faktor biologi, yang juga merupakan modifikasi respon. Salah satu faktor biologi adalah penyakit respon selular yang terletak dalam inti sel waktu penyinaran. Respon seluler adalah posisi sel dalam siklus sel pada saat irradiasi. Dengan menggunakan teknik yang mensinkronkan polulasi sel, semua sel ditempakan dalam satu fase dari siklus sel, hal tersebut memungkinkan untuk mengamati respon sel dalam fase yang berbeda.

Ringkasan dari temuan eksperimental menunjukkan bahwa sel-sel lebih radiosensitif ketika disinari dalam G2 dan M, kurang sensitif di G1 dan paling sensitif (paling radioresisten) selama sintesis DNA . secara umum M dianggap sebagai fase paling radiosensitif dalam siklus sel dan S yang paling resisten.

Keterlambatan divisi, dosis tergantung respon selular, secara langsung berkaitan dengan posisi sel dalam siklus sel . dosis radiasi yang rendah mempengaruhi sel-sel dalam fase yang paling radiosensitif dari siklus sel (G2 dan M), penundaan kemajuan yang melalui mitosis untuk memberikan jangka waktu tertentu. Dosis terbesar mempengaruhi sel-sel dalam semua fase dari siklus sel, baik radiosensitif dan radioresisten, menghasilkan penundaan mitosis lagi.

Ø  PERBAIKAN INTRA SELULAR

Faktor biologis kedua yang mempengaruhi respon adalah kemampuan sel untuk memperbaiki kerusakan sublethal, pemulihan dari cedera radiasi, kurva kelangsungan hidup sel menunjukkan wilayah shouder pertama, menunjukkan bahwa kerusakan yang harus diakumulasikan lebih dari satu target sebelum kematian sel terjadi. Dalam serangkaian percobaan dengan sel-sel dalam kultur jaringan, Elkind menggambarkan bahwa ketika dosis total yang sama merupakan fraksi terpisah dari periode waktu. Nomor dari peningkatan kelangsungan hidup sel dengan waktu antara di antara fraksi. Sebagai tambahan kurva kelangsungan hidup setelah dosis kedua SimakBaca secara fonetikdiberikan setelah pemberian dosis kedua D₀ yang sama, n, dan D_q sebagai kurva kelangsungan hidup setelah dosis radiasi pertama. Fraksi kehidupan sel dosis pertama sebagai respon sel yang tidak disinari dengan fraksi kedua.

Pengamatan ini diartikan sebagai kerusakan radiasi yang telah diperbaiki antara dosis pertama dan kedua, Hal tersebut menunjukkan sel memiliki kemampuan untuk pemulihan dari kerusakan sublethal (kerusakan tidak mengakibatkan kematian). Untuk alasan ini dosis total terbesar diperlukan untuk menghasilkan respon biologis yang sama ketika dosis difraksikan lebih besar daripada ketika dosis diberikan secara tiba-tiba. Di samping itu, proses ini akan muncul secara utuh di dalam sel dalam waktu 24 jam setelah penyinaran.
Kepentingan tertentu dari pengaruh perbaikan oksigen. eksperimental, lingkungan hipoksia muncul untuk menghambat kemampuan sel untuk memperbaiki kerusakan sublethal, secara khusus bila dibandingkan dengan sel oksigenasi yang baik. Kemampuan sel untuk memperbaiki kerusakan radiasi intraseluler memiliki implikasi untuk terapi radiasi, baik secara istilah dari permintaan waktu yang dibutuhkan untuk perbaikan dan efek dari hypoxoia tentang fenomena ini.