A mélyebb tüdőrégiókból tisztuló radon-leánytermékek dózisjáruléka a centrális légutakban

Epidemiológiai és kísérleti tanulmányok szerint ok-okozati összefüggés van a radonexpozíció magas szintje és a tüdőrák átlagosnál nagyobb előfordulási gyakorisága között(1). A hiszto-patológiai adatok szerint, a radon-indukálta tumorok rendszerint a centrális légutak első néhány generációjában fordulnak elő, leginkább a légúti elágazások csúcsaiban(2). Numerikus módszerekkel sikerült kimutatni, hogy a belélegzett részecskék depozíciósűrűség-eloszlásának maximumai is ezen elágazások csúcsaiban találhatók(3). Ez arra enged következtetni, hogy a primer kiülepedés-eloszlás és a rákkialakulás között szoros a korreláció. Felmerül azonban a kérdés, hogy a mélyebb tüdőrégiókban kiülepedett és onnan a mukociliáris tisztulással felfelé, azaz a garat felé, a nyákréteggel haladó radonleánytermékek dózisjáruléka a centrális légutakban nem adódhat-e érdemben hozzá a centrális légúti tüdőrák kialakulásának kockázatához. Azaz a primer depozícióhoz képest elhanyagolható-e a mukociliáris részecsketranszport okozta centrális légúti terhelés. Mukociliáris tisztulás alatt a bronchiális légutak falát borító nyákrétegnek a gége irányába történő mozgását és ezáltal a falra tapadt részecskék „kimosását” értjük(4). A nyák mozgását a hámszövetbe ágyazott csillószőrök összehangolt mozgása biztosítja. A rövid felezési idejű radonszármazékok esetében a mukociliáris gyors tisztulás a legfontosabb tisztulási mechanizmus. Jelen munka célja egy inhalált radonleánytermék tisztulási modell kifejlesztése és alkalmazása a fenti kérdés vizsgálatára

The role of bronchial mucus layer thickness in radon dosimetry.

Abstract Radon is considered to be the second most important cause of lung cancer after smoking. Several investigations proved that at radon inhalation the most exposed parts are the central airways especially the carinal regions of these bifurcations. The radon progenies induced lung tumours show similar spatial distribution as the deposition density distribution of inhaled radon progenies. The bronchial mucus layer absorbs a significant part of the energy of the ionizing alpha-particles. Since the mucus layer thickness is not constant in the different airway generations, the microdosimetric parameters can be significantly influenced by the mucus thickness. Hence, it may be quite important to investigate the role of mucus layer thickness in radon microdosimetry, what is the main objective of this research. The major conclusions of this research are that the thickness of the mucus layer can basically influence the risk of inhaled radon progenies and the relationship between risk and exposure is slightly under linear in the analysed dose range applying an Initiation-Promotion Approach on a three-dimensional epithelium model. The effect of mucus thickness can be observed in every analysed microdosimetric quantities, hence mucus layer thickness cannot be neglected in radon dosimetry in the central airways

Non-linear relationship of cell hit and transformation probabilities in a low dose of inhaled radon progenies

Cellular hit probabilities of alpha particles emitted by inhaled radon progenies in sensitive bronchial epithelial cell nuclei were simulated at low exposure levels to obtain useful data for the rejection or support of the linear-non-threshold (LNT) hypothesis. In this study, local distributions of deposited inhaled radon progenies in airway bifurcation models were computed at exposure conditions characteristic of homes and uranium mines. Then, maximum local deposition enhancement factors at bronchial airway bifurcations, expressed as the ratio of local to average deposition densities, were determined to characterise the inhomogeneity of deposition and to elucidate their effect on resulting hit probabilities. The results obtained suggest that in the vicinity of the carinal regions of the central airways the probability of multiple hits can be quite high, even at low average doses. Assuming a uniform distribution of activity there are practically no multiple hits and the hit probability as a function of dose exhibits a linear shape in the low dose range. The results are quite the opposite in the case of hot spots revealed by realistic deposition calculations, where practically all cells receive multiple hits and the hit probability as a function of dose is non-linear in the average dose range of 10–100 mGy

Centrális légúti radondepozíció és tisztulás

Abstract Most of the lung cancers of former uranium miners developed in the large central airways. Current computational fluid dynamics calculations indicate high primary deposition in this region. However, the cellular burden of the radon progenies deposited in the deep regions of the lung and clears up by the mucus layer may contribute to the health effects found in airway generations 2–5. In this work, the deposition distribution of inhaled radon progenies was computed by a developed version of the stochastic lung model. A clearance model was constructed to simulate the up clearing fractions of attached and non-attached radon progenies in each bronchial airway generations. Finally, the ratio of the primarily deposited and the up cleared fraction has been calculated in airway generation level at different breathing patterns and mucus velocities. The characteristic input data of the clearance model are the deposition pattern, the velocity of the mucus per generation, the length of the airways and the half life of radon progenies. Based on the results, in the central airways, the radiation burden of the up clearing, more deeply deposited, radon progenies can significantly be higher than the burden of the primarily deposited fraction in these central airways

Az ultrafinom légköri aeroszol = Ultrafine atmospheric aerosol

Nemzetközileg új, tudományos eredményeket értünk el 1) a légköri nukleáció területén, amely magába foglalja a jelenség azonosítását, mechanikai jellemzését, gyakoriságának meghatározását, évszakos változékonyságának magyarázatát, mechanizmusának vizsgálatát, térbeli kiterjedésének becslését, a különböző városi környezetekben tapasztalt eltérések felderítését, a városlakók expozíciójának modellezését, valamint mindezek környezeti és egészségügyi jelentőségének bizonyítását, 2) a légköri humuszszerű anyag témakörben, különösen az oldatcsepp kolloidkémiai, nedvesedési tulajdonságainak és felületi feszültségének relaxációja területén, valamint mindezek levegőkémiai és éghajlati következményeit tekintve, illetve első alkalommal alkalmaztunk kiroptikai módszereket aeroszol kutatásban, 3) különleges városi mikrokörnyezetek jellemzésében, valamint a budapesti városi aeroszol kémiai összetétele és fizikai tulajdonságai hosszú távú megváltozásának egészségi és környezeti következményei tekintetében. Az elért eredményeket 5 könyvfejezetben, 23 SCI cikkben közöltük (a szakma 5,31 impaktfaktorú, csúcsfolyóiratában 5 cikkünk jelent meg), összesített impaktfaktor 68,19, a projekt vezetője és a társintézmény vezető kutatója megszerezték az MTA doktora címet a futamidő alatt, a projekt vezetője a hónap OTKA kutatója lett, az OTKA – Élet és Tudomány cikkpályázat országos második helyezettje lett egyik dolgozatunk. A kutatási projekt - a terveket meghaladó mértékben - eredményesen zárul. | Internationally new research results were achieved in the following fields: 1) atmospheric nucleation including the identification, characterization of new particle formation events and particle growth, nucleation frequency, their seasonal variation, investigation of the possible mechanisms, horizontal spatial scales, observed differences in various urban environments, exposure of inhabitants to particles, together with environmental and health implications, 2) atmospheric humic-like substances, in particular with regard to their colloidal and hygroscopic properties, and to relaxation of the surface tension of their solution droplets, together with some climate implications, and also the first application of chiroptical methods in organic aerosol research, 3) characterization of specific urban microenvironments, and revealing the health and environmental effects of long-term changes in chemical composition and physical properties of urban aerosol in Budapest. The results were published in 5 book chapters, 23 SCI articles (note: 5 articles appeared in the most prestigious journal of the field with an impact factor of 5.31), the principal investigator and the lead researcher at the cooperating institute both received their DSc degree of the Hungarian Academy of Sciences in the duration of the project, the principal investigator became the researcher of the month with OTKA, etc. The project is closed with outstanding research success

A tüdőhámszövet szerkezetének numerikus leírása a radon leányelemek biológiai hatásának elemzéséhez

Kutatócsoportunk hosszú távú célja, hogy számítógépes modellezés segítségével összefüggést találjunk a környezet radon-koncentrációja és az ember tüdőrákban való megbetegedésének valószínűsége között. Ehhez meg kell határoznunk a radonleányelemek kiülepedés-eloszlását a légutakban, majd találatszámot, illetve dózist kell számítanunk, végül valamilyen rákkeletkezési modell segítségével el kell jutnunk a dózistól a kockázatig. A rák kialakulását valószínűleg főként sejt-, vagy sejtkörnyezet-szintű folyamatok határozzák meg. Emiatt törekednünk kell arra, hogy minél kisebb tömegben (térfogatban) határozzuk meg az elnyelt energiát. Létezik olyan modellünk, amelyik a sejtmagok által elszenvedett dózisokat határozza meg. Ezek bizonyosan fontosak és a továbbiakban felhasználandó adatok. Emellett azonban ismertek olyan mikronyalábos kísérletek, melyek szerint a citoplazmát ért találatok a sejtmagot ért találatoknál is veszélyesebbek lehetnek és azokhoz hasonlóan okozhatnak mutációt és sejthalált is. Így célszerűnek látszik egy olyan program elkészítése, amellyel sejtre vonatkozó dózist lehet számolni. A centrális légutakban meg tudjuk határozni a részecskék kiülepedését, és az alapján az α-nyomokat is elő tudjuk állítani. Ezután a sejtszintű dózis meghatározásához még a tüdőhám sejtszerkezetének egy modelljére van szükség. E tanulmány egy ilyen modell kidolgozását mutatja be