Son 10 yıldır Tıp, Biyoloji ve Çevre Bilimi gibi farklı alanlarda iz elementlerin önemi ile ilgili çalışmalarda bir artış gözlenmiştir. Bu artış beraberinde farklı analitik metotların geliştirilmesini de sağlamıştır. Örneğin Uda ve arkadaşları böbrek, testis ve üriner kanserli dokulardaki iz element düzeylerini araştırmak için tanecik oluşturan X–ışını yayılımı (PIXE) tekniğini, Kalmogorov ve arkadaşları ise kanserli dokulardaki iz element yoğunluğunu saptamak için sinkrotron radyasyon X–ışını floresan analizi ve enerji yayan X–ışını floresan (EDXRF) tekniklerini kullanmışlardır. Yine Johansson ve arkadaşları akciğer kanserli hastaların tümörlü dokuları ve kan hücreleri içindeki iz elementleri analiz etmek, Kubala Kukus ve arkadaşları kötü ve iyi huylu akciğer dokularındaki iz elementleri analiz etmek, Mc Gahan ve arkadaşları kan plazmasındaki bakır konsantrasyonunu belirlemek, Al–Kofahi ve arkadaşları ise böbrek taşlarını analiz etmek için PIXE ve Rutherford geri yayılım spektrofotometri tekniğini kullanmışlardır
10. Bu çalışmada ise, her elementi karakteristik X-ışını spektrumlarına göre tanıyarak, onların numune içindeki oranlarını yüzde olarak belirleyen EDS tekniğini kullanarak plazmadaki iz element düzeylerini belirlenmiştir. Bu teknik diğer tekniklere göre gerek örnek hazırlama kolaylığı, gerekse de periyodik çizelgedeki istenilen elementin kısa bir sürede ve ucuz bir maliyetle belirlenmesini sağlaması açısından oldukça avantajlıdır.
Bu çalışmada incelenen akciğer kanserli hastaların kan plazmalarındaki iz element miktarlarına radyasyonun etkilerini belirleyebilmek amacıyla, önce kontrol gruplarına ait bireylerin kan plazmalarında ölçümler gerçekleştirilmiş ve sonuçlar Tablo 2–5'de verilmiştir. Tablolardaki sonuçlardan da görüldüğü gibi birinci kontrol grubundan üçüncü kontrol grubuna doğru gidildikçe sodyum (Na), magnezyum (Mg) ve selenyum (Se) gibi hücrenin temel fonksiyonlarında görev alan elementlerin miktarları azalırken, krom (Cr), bakır (Cu) ve vanadyum (V) gibi toksik elementlerin miktarları ise artmıştır. Ayrıca birinci ve ikinci kontrol grubuna ait bireylerin kan plazmalarında oldukça düşük miktarlarda kadmiyum (Cd), kobalt (Co), antimon (Sb), baryum (Ba), civa (Hg) ve kurşun (Pb) ölçülürken, sigara kullanan üçüncü kontrol grubuna ait bireylerin kan plazmalarında ise bu elementlerin oldukça arttığı belirlenmiştir. Sonuçta birinci kontrol grubundan üçüncü kontrol grubuna doğru gidildikçe temel elementlerin miktarlarının azalırken, toksik iz elementlerin miktarlarının ise artmasının çoğunlukta sigara ile kısmen ise yaşla ilgili olabileceğini düşündürmüştür. Zira sigara kullanmayan birinci ve ikinci gruptaki bireyler arasında element konsantrasyonlarının çok az farklılık gösterdiği ve sigaranın içeriğinde bulunan kimyasalların miktarlarının ise her iki grupta da yok denecek kadar az olduğu tespit edilmiştir. Bu iki grup arasındaki element miktarındaki farkın sadece yaşla ilgili olabileceği düşünülmüştür. Sigara kullanan üçüncü kontrol grubundaki bireylerde ise, bir ve ikinci kontrol grubundaki bireylere göre gerek temel ve yararlı iz elementlerin miktarlarının azaldığı, gerekse de sigarada bulunan kimyasal maddelerin yoğunluğunun arttığı tespit edilmiştir. Bu da bize, birinci ve ikinci kontrol grubuna göre gözlenen bu farklılığın sigaradan kaynaklandığını düşündürmüştür.
Akciğer kanserli 20 hastanın kan plazmasıyla yapılan ölçümler sonucunda ise, radyoterapi öncesinde tüm hastaların iz element değerlerinin birinci ve ikinci kontrol grubundakilere göre oldukça farklılık gösterdiği, ölçüm sonuçlarının daha çok üçüncü kontrol grubundakilere benzediği tespit edilmiştir. Bu hastalarda sodyum (Na), magnezyum (Mg), kalsiyum (Ca), krom (Cr), nikel (Ni), çinko (Zn), selenyum (Se), rubidyum (Rb) ve molibden (Mo) elementlerinin miktarları her üç kontrol grubuna göre de azalırken, alüminyum (Al), sülfür (S), vanadyum (V), demir (Fe), bakır (Cu), arsenik (As), potasyum (K), mangan (Mn), kobalt (Co), kadmiyum (Cd), antimon (Sb), baryum (Ba), cıva (Hg) ve kurşun (Pb) miktarları artmış, fosfor (P), niyobyum (Nb), indiyum (In), tin (Sn), iyot (I), talyum (TI) miktarları ise hemen hemen aynı kalmıştır.
Bu elementlerden toksik iz elementler olarak kabul edilen kadmiyum (Cd), kobalt (Co), antimon (Sb), baryum (Ba), cıva (Hg) ve kurşun (Pb) miktarlarının sadece radyoterapi öncesindeki ölçümlerde arttığı, bundan sonraki ölçümlerde ise radyoterapi öncesindeki seviyede kaldığı tespit edilmiştir. Birinci ve ikinci kontrol grubuna göre bu elementlerin değerlerindeki artışın sebebinin sigara olabileceği düşünülmüştür. Zira sigara kullanan üçüncü kontrol grubundaki bireylerin kan plazmalarında da bu elementlerin yüksek miktarlarda bulunduğu tespit edilmiştir. Ayrıca Yousufzai ve arkadaşları ve Harder tarafından yapılan çalışmalarla da bu elementlerin tütün içinde bol miktarda bulundukları gösterilmiştir11.
Tüm hastalarda sodyum (Na), magnezyum (Mg), kalsiyum (Ca), krom (Cr), nikel (Ni), çinko (Zn), selenyum (Se), rubidyum (Rb), molibden (Mo) elementlerinin miktarlarının ise radyoterapi öncesinden beşinci haftanın sonuna kadarki tüm ölçümlerde azaldığı belirlenmiştir. Vücudun makro elementleri olan ve vücuttaki pek çok yapım olayında görev alan Na, Mg ve Ca elementlerinin azalışı, radyasyonun hücrede sebep olduğu hasara ve bunun sonucunda da bu hasarın tamiri için hücrenin bu elementleri kullanmasına bağlanmıştır. Sodyumun (Na) azalışındaki bir diğer etken olarak ise hücre zarında yer alan Na–K pompasının zarar görmüş olabileceği düşünülmüştür. Lumry, Brotheus, Cleary ve arkadaşları, Kassak ve arkadaşları da yaptıkları çalışmalar ile radyasyonun hücre zarında yer alan Na–K pompasına zarar verdiğini ve üç boyutlu yapısında değişikliğe sebep olduğunu, bunun sonucunda da hücrenin sodyum ve potasyuma karşı geçirgenliğinin değiştiğini bildirilmişlerdir12,13. Bu pompa üç molekül sodyum (Na) elementini dış ortama iki molekül potasyum (K) elementini ise hücre içerisine vermektedir. Yapılan çalışmalarla, bu pompanın bozulması halinde sodyumun hücre dışına potasyumun ise hücre içine alınımının azaldığı, sonuçta da plazmada bol miktarda potasyumun biriktiği belirlenmiştir14. Bizim analiz sonuçlarımızdan da görüldüğü gibi, plazma örneklerinde sodyum değerleri azalırken, potasyum değerleri ise artmıştır.
Rubidyum (Rb) ve molibden (Mo) değerlerindeki azalmanın potasyum (K) ve bakır (Cu) ile ilişkili olduğu düşünülmektedir. Onat14 tarafından potasyum miktarının yüksek olduğu durumlarda rubidyum miktarının düştüğü, rubidyumun potasyumun yerine geçmesi halinde ise hücre için son derece toksik bir durumun oluştuğu, yine hücre plazmasında bakır miktarının artmasının molibdenin alımını ve emilimini olumsuz yönde etkileyerek miktarını azalttığı bildirilmiştir. Hastalarımıza ait analiz sonuçlarımızdan da görüldüğü gibi bütün hastalarda bakır ve potasyum değerleri artarken molibden ve rubidyum değerleri ise düşmüştür.
Nikel (Ni) ve krom (Cr) miktarlarındaki azalma ise, bu elementlerin radikal oluşturma eğilimlerine bağlanmıştır. Halliwel15, Oka16 ve Onat14 tarafından nikel (Ni), krom (Cr), bakır (Cu) ve demir (Fe) gibi elementlerin, hidrojen peroksitten hidroksil radikallerinin oluşumu sırasında elektron vericisi olarak görev yaptıkları, bu elementlerin hidrojen peroksit ile (H2O2) tepkimeye girerek hidroksil radikalleri oluşturdukları, bu nedenle de plazmadaki miktarlarının azaldığı belirtilmiştir. Bu çalışmanın sonuçları da, uygulanan radyasyonun dozu arttıkça Ni ve Cr miktarlarının azaldığına işaret etmektedir.
Çinko (Zn) miktarlarındaki düşme ise, bir önceki bulgumuz olan alkalin fosfataz sonuçlarına paralellik göstermektedir. Serum alkalin fosfataz değerlerinin çinko miktarı hakkında bilgi veren en önemli kaynak olduğu, serum alkalin fosfataz düzeyindeki bir azalmanın çinko yetersizliğine işaret ettiği bilinmektedir17–
Literatürlerde radyasyonun etkisiyle selenyum miktarının azaldığına dair doğrudan bir bilgiye rastlanılmasa da, Levander18 ve Willett20 tarafından yapılan çalışmalarla selenyum eksikliğin tümör oluşumunu tetiklediğini ve alyuvarlarda bulunan glutatyon oksidaz enzimindeki bir hasar yada eksikliğin selenyum yetersizliğine yol açtığını ortaya konulmuştur. Ayrıca çalışmalar selenyumun hücreyi kansere ve serbest radikallerin oluşumuna karşı koruduğunu, eksikliğinde kanser oluşum riskinin ve serbest radikallerin arttığını göstermiştir18,19. Hastalarımızdaki bu selenyum miktarındaki azalmanın, radyasyonun etkisiyle eritrositlerdeki glutatyon oksidaz enziminde meydana gelebilecek bir hasardan kaynaklanabileceği gibi, radyasyonun etkisiyle oluşan serbest radikallerden de ileri gelmiş olabileceğini düşündürmektedir.
Alüminyum (Al), sülfür (S), vanadyum (V), demir (Fe), bakır (Cu), arsenik (As) ve potasyum (K) elementlerinin miktarlarının ise radyoterapi öncesinden beşinci haftanın sonuna kadarki bütün ölçümlerde kontrol gruplarına göre arttığı gözlenmiştir. Bu elementlerden Al, Fe, Cu ağır metaller olarak bilinirler. Bu elementler vücutta denge halinde bulundukları zaman birçok biyolojik faaliyette rol alırlar. Fakat artmaları durumunda ise vücut için birçok olumsuzluğa sebep olmaktadırlar14–22.
Demir (Fe) miktarındaki artışın hemoglobin proteinindeki hasar ile ilgili olabileceği düşünülmüştür. Zira Fujii23 ve Majewski24 tarafından yapılan çalışmalar radyasyonun proteinlere, yapılarında bulunan merkezi atomlara ve peptit bağlarına zarar verdiğini göstermiştir. Francis25 tarafından yapılan çalışmayla ise, radyasyonun alyuvar hücrelerindeki hemoglobin molekülleriyle etkileşime girerek zarar verdiği, sonuçta da plazmaya bol miktarda hemoglobin geçişi olduğu bildirilmiştir. Literatürlerde ayrıca demir miktarının birçok malign (kötü huylu) hastalıkta da arttığı belirtilmiştir14–22. Bu çalışmanın sonuçlarından da, uygulanan radyasyonun dozu arttıkça plazmadaki demir miktarının da arttığı görülebilmektedir.
Yapılan pek çok çalışma vanadyumun (V) akciğer kanserine sebep olduğunu ve ayrıca radyasyonun etkisini daha da arttırdığını ortaya koymuştur14–22. Yirmi hastaya ait analiz sonuçlarından da görüldüğü gibi, uygulanan radyasyon dozu arttıkça vanadyum miktarı da artmaktadır.
Bakır (Cu) miktarındaki artışın ise albümin kaynaklı olduğu düşünülmektedir. Zira Onat14 bakırın plazmada bulunan albümin proteinine bağlanarak karaciğere taşındığı ve burada depo edildiği bildirmiştir. Radyasyonun etkisiyle albüminde meydana gelebilecek bir hasarın bakırın taşınımını azaltacağı dolayısıyla da plazmada birikimine sebep olacağı düşünülmüştür. Analiz sonuçlarından radyasyonun dozu arttıkça bakır miktarının da arttığı görülmekle birlikte, hastalara ait biyokimya raporlarından ise radyasyon dozundaki artışla birlikte albümin miktarının da genellikle azaldığı görülebilmektedir. Örneğin 7 nolu hastada radyoterapi öncesinde albümin değeri 4.6 g/dl olarak ölçülürken, beş haftalık radyoterapi sırasında ise bu değerin 4.4, 4.2, 3.6, 4.0, 3.4 ve 3.2 g/dl şeklinde değiştiği görülmüştür. Yine 16 nolu hastada radyoterapi öncesinde 4.1 g/dl olarak ölçülen albümin değerinin radyoterapi süresince 4.0, 3.8, 3.8, 3.5, 3.3 g/dl şeklinde değiştiği gözlenmiştir.
İnsanlar için ultra iz elementler olan sülfür (S) ve arseniğin (As) radyasyonun etkisiyle artışı ile ilgili literatürlerde her hangi bir bilgiye rastlanılmamıştır.
Diğer araştırıcılar tarafından da bu çalışma sonuçlarına paralellik gösteren bazı bulgular mevcuttur. Örneğin Ekinciler10 tarafından yapılan bir çalışmada, dört şizofreni hastası ile dört lösemi ve akciğer kanserli hastadan alınan kan ve doku örnekleri EDXRF metodu ile analiz edilmiş ve incelenen kan ve dokular içinde yüksek düzeyde rubidyum, potasyum, klor, molibden ve demir elementlerine rastlanılmıştır.
Gırtlak kanseri olan 78 hastanın kan serumlarında, kemoterapi öncesi ve sonrasındaki nikel, arsenik ve bakır düzeyleri belirlenmiştir. Sonuçta, tedavi öncesinde hastaların serumlarında yüksek düzeyde nikel, arsenik ve bakır bulunduğu saptanmıştır26.
Akciğer kanserli 281 hastayla yapılan bir çalışmada ise, çeşitli iz elementlerin yoğunluğu araştırılmıştır. Sonuçta, tümör safhasındaki hücrelerde nikel konsantrasyonunun diğer elementlere oranla önemli derecede arttığı görülmüştür27. Benzer bir çalışma Pakistan populasyonundaki farklı kanser tiplerine sahip hastalarda yapılmış, sonuçta nikel konsantrasyonunun kontrol grubu ile karşılaştırıldığında iki kat daha fazla olduğu tespit edilmiştir28. Non–hodgkin lenfomalı (NHL) hastalarda yapılan çalışmada ise nikel konsantrasyonunun, kontrol grubu ile karşılaştırıldığında yine yükseldiği bulunmuştur29.
Başka bir çalışmada ise, akciğer kanseri olan 4 hasta ile akciğer kanseri olmayan fakat ölen 21 kişinin dokularındaki nikel, bakır ve çinko konsantrasyonları analiz edilmiş, sonuçta bu elementlerin konsantrasyonlarının normal ve tümörlü örneklerin her ikisinde de aynı olduğu tespit edilmiştir. Meme kanserli 15 ve Akciğer kanserli 14 hasta ile yapılan aynı çalışmada ise, normal dokular ile karşılaştırıldığında, kanserli akciğer dokularında nikelin azaldığı, meme kanserli dokularda ise arttığı görülmüştür30.
Diğer bir çalışmada ise, sağlıklı 25, genel sağlık problemlerinden en az birine sahip 94 ve alerji rahatsızlığı bulunan 106 bireyin serumlarındaki selenyum düzeyleri ile trombosit glutatyon peroksidaz enzim aktivitesi ölçülmüştür. Sonuçta selenyum miktarı ile glutatyon peroksidaz aktivitesi arasında önemli bir ilişki olduğu belirlenmiştir. Buna göre, sağlıklı bireylerin %25'i ve medikal hastalıklara sahip olanların ise %50'sinde glutatyon peroksidaz sentezi için gerekli olan serum selenyum düzeyinin düşük olduğu bulunmuştur31.
Mumtaz ve arkadaşları32 tarafından yapılan çalışmada ise, Karachi halkının kanlarındaki bakır, çinko, krom, demir, kurşun ve kadmiyum seviyeleri araştırılmıştır. Sağlıklı bireyler yaş gurupları esas alınarak Grup A (18–35 yaş) ve Grup B (36–60 yaş) şeklinde ikiye ayrılmış, elementlerinin miktar tayinleri ise Perkin Emler 5000 Atomik Absorbsiyon Spektrofotometresi kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Sonuçta Grup A ve grup B'ye ait bireylerin tümünde kan içerisindeki krom, demir, çinko ve bakır düzeylerinin normale göre oldukça farklılık gösterdiği, kurşun ve kadmiyum bakımından ise önemli bir farkın olmadığı bulunmuştur. Grup A ve grup B bireyleri arasında kurşun konsantrasyonu bakımından önemli bir fark gözlenememesine rağmen, yinede grup B üyelerinde kurşun düzeyi biraz daha yüksek olduğu görülmüştür. Bunun nedeni Grup B'deki bireylerin yaşça daha büyük olmaları ve bu nedenle de daha fazla çevresel kurşuna maruz kalmalarına bağlanmıştır. Grup A ve grup B bireyleri arasında kadmiyum bakımından da farklılıklar tespit edilmiştir. Grup B bireylerindeki yüksek kadmiyum seviyelerinin başlıca nedeni, yaşla birlikte sigara içme alışkanlığının artması olarak gösterilmiştir. Grup B bireylerindeki düşük bakır düzeyi ise, yaşla birlikte bakır içeren proteinlerin bakır tutma kapasitelerini kaybetmeleri ve ortamda çinkonun bulunmasıyla ilişkilendirilmiştir. Çinkonun, mukozal hücrelerdeki bakır bağlayıcı bir ajanın sentezini arttırarak bakırın alınımını bloke ettiği düşünümüştür. Ayrıca gençleri içeren grup (grup A) yaşlıları içeren grup ile (grup B) kıyaslandığında daha yüksek düzeyde demir içerdiği de görülmüştür. Bunun nedeni ise, yaşlılarda demir transferi ve depolanmasından sorumlu olan proteinlerin demir tutma kapasitelerini kaybetmelerine ve yetersiz beslenmelerine bağlanmıştır. Çünkü yaşlı insanlar farklı sağlık problemlerinden dolayı besin alımını sınırladıklarından yeterince demir alamadıkları düşünülmüştür. Beslenmenin diğer bir önemli etkisinin ise krom üzerine olduğu görülmüştür. Yaşlılarda şeker hastalığının oranı gençlere göre daha fazla olduğundan, krom düzeylerinin yaşlılarda gençlere göre daha düşük olduğu yargısına varılmıştır.
Ayrıca, çeşitli kanser türlerinde radyoterapinin iz elementler üzerindeki etkilerini araştıran çeşitli çalışmalarda gerçekleştirilmiştir. Örneğin Mali ve arkadaşları33 tarafından gerçekleştirilen bir çalışmada, 4-7 hafta süreyle 40-70 Gy radyasyona maruz kalan çeşitli tümör tiplerine sahip 140 kanser hastası ve 50 sağlıklı bireyde, serum bakır seviyelerindeki değişim araştırılmıştır. Sonuçta ortalama bakır seviyelerinin kanser hastalarında kontrol grubundaki bireylere göre yüksek olduğu, fakat radyoterapi uygulamasından sonra azaldığı, bu azalışa rağmen yinede kontrol grubu bireylere göre hala yüksek olduğu tespit edilmiştir. Dubova ve arkadaşları34 tarafından gerçekleştirilen benzer bir çalışmada, lokal ileri akciğer kanseri, baş-boyun ve serviks karsinomlu olgularda radyoterapi öncesi ve sonrasında selenyum düzeyleri araştırılarak, selenyumun seviyesi ile tedaviye yanıt arasındaki ilişki araştırılmıştır. Sonuçta radyoterapi öncesinde ortalama selenyum düzeyleri 102.2 yani kontrol grubundaki değerlerin oldukça altında bulunmuştur. Radyoterapi sonrasında bazı bireylerde selenyum düzeyinin düştüğü, bazı bireylerde ise yükseldiği tespit edilmiştir. Radyoterapi sonrasında selenyum seviyesindeki düşmenin tedaviye yanıtın azalması, yükselmenin ise tedaviye yanıtın artması şeklinde yorumlanmıştır. Antila ve arkadaşları35 yılında gerçekleştirilen çalışmada ise, meme kanserli hastaların lökosit çinko ve serum iz element düzeyleri üzerine radyoterapinin etkileri arştırılmıştır. Sonuçta lökosit çinko seviyelerinin radyoterapi sonrasında arttığı, serum iz element düzeylerindeki değişimin ise istatistiksel olarak önemli olmadığı tespit edilmiştir.
Sonuç olarak; radyasyonun hücreye verdiği yapısal ve morfolojik zararın yanı sıra, iz element dengemiz üzerine de olumsuz etkiler yaptığı açıktır. Bu nedenle radyasyon tedavisi uygularken, radyasyonun bu etkisini en aza indirebilmek amacıyla, tedavi öncesi ve sonrasında hastaların gerekli iz ve makro elementler yönünden takviye edilmesi oldukça faydalı olabilecektir. Bu takviye hastanın diyetine iz ve makro elementler yönünden uygun besinlerin eklenmesiyle veya risk faktörü görülen besinlerin azaltılmasıyla yapılabileceği gibi, dışarıdan hazır olarak satılan tamamlayıcılar (vitamin, mineraller) ile de sağlanabilir.