Rak wywołany promieniowaniem - Radiation-induced cancer
Wiadomo, że narażenie na promieniowanie jonizujące zwiększa przyszłą zachorowalność na raka, zwłaszcza białaczkę . Mechanizm, dzięki któremu tak się dzieje, jest dobrze poznany, ale modele ilościowe przewidujące poziom ryzyka pozostają kontrowersyjne. Najszerzej akceptowany model zakłada, że zachorowalność na nowotwory spowodowane promieniowaniem jonizującym wzrasta liniowo wraz ze skuteczną dawką promieniowania w tempie 5,5% na siwert ; jeśli jest to prawidłowe, naturalne promieniowanie tła jest najbardziej niebezpiecznym źródłem promieniowania dla ogólnego zdrowia publicznego, tuż za nim plasuje się obrazowanie medyczne. Dodatkowo zdecydowana większość nowotworów nieinwazyjnych to nieczerniakowe nowotwory skóry wywołane promieniowaniem ultrafioletowym (które leży na granicy promieniowania jonizującego i niejonizującego). Niejonizującego o częstotliwości radiowej promieniowanie z telefonów komórkowych , przesyłu energii elektrycznej i innych podobnych źródeł zostały opisane jako możliwego rakotwórcza przez WHO „s Międzynarodowej Agencji Badań nad Rakiem , ale link pozostaje nieudowodnione.
Powoduje
Zgodnie z dominującym modelem, każda ekspozycja na promieniowanie może zwiększać ryzyko raka. Typowymi przyczynami takiego ryzyka są naturalne promieniowanie tła, procedury medyczne, narażenia zawodowe, wypadki jądrowe i wiele innych. Poniżej omówiono niektórych głównych współtwórców.
Radon
Radon odpowiada za większość na całym świecie średniego narażenia społeczeństwa na promieniowanie jonizujące . Często jest to największy pojedynczy czynnik przyczyniający się do indywidualnej dawki promieniowania tła i jest najbardziej zmienny w zależności od miejsca. Gaz radonowy z naturalnych źródeł może gromadzić się w budynkach, zwłaszcza w pomieszczeniach zamkniętych, takich jak strychy i piwnice. Można go również znaleźć w niektórych wodach źródlanych i gorących źródłach.
Dowody epidemiologiczne wskazują na wyraźny związek między rakiem płuc a wysokimi stężeniami radonu, przy 21 000 zgonów z powodu raka płuc wywołanych radonem w USA rocznie – drugie miejsce po paleniu papierosów – według Agencji Ochrony Środowiska Stanów Zjednoczonych . Tak więc na obszarach geograficznych, na których radon występuje w podwyższonych stężeniach, radon jest uważany za istotne zanieczyszczenie powietrza w pomieszczeniach .
Narażenie mieszkańców na gaz radon wiąże się z podobnym ryzykiem raka jak bierne palenie . Promieniowanie jest silniejszym źródłem raka, gdy jest połączone z innymi czynnikami rakotwórczymi, takimi jak narażenie na gaz radon i palenie tytoniu.
Medyczny
W krajach uprzemysłowionych obrazowanie medyczne dostarcza społeczeństwu prawie tyle samo dawki promieniowania, co naturalne promieniowanie tła. Zbiorcza dawka dla Amerykanów z obrazowania medycznego wzrosła sześciokrotnie od 1990 do 2006 roku, głównie z powodu rosnącego wykorzystania skanów 3D, które dają znacznie większą dawkę na zabieg niż tradycyjne zdjęcia rentgenowskie . Szacuje się, że same skany CT, które stanowią połowę dawki obrazowania medycznego dla społeczeństwa, są odpowiedzialne za 0,4% obecnych nowotworów w Stanach Zjednoczonych, a liczba ta może wzrosnąć nawet do 1,5-2% przy wskaźnikach wykorzystania CT w 2007 r. ; jednak ta ocena jest kwestionowana. Inne techniki medycyny nuklearnej obejmują wstrzykiwanie radioaktywnych środków farmaceutycznych bezpośrednio do krwiobiegu, a radioterapia celowo dostarcza śmiertelne dawki (na poziomie komórkowym) do guzów i otaczających tkanek.
Szacuje się, że skany CT wykonane w samych Stanach Zjednoczonych w 2007 r. spowodują w przyszłych latach 29 000 nowych przypadków raka. Szacunki te są krytykowane przez American College of Radiology (ACR), które utrzymuje, że oczekiwana długość życia pacjentów poddanych skanowi CT nie jest taka, jak w populacji ogólnej, a model obliczania raka jest oparty na ekspozycji na promieniowanie całego ciała, a zatem jest błędny.
Zajęciowy
Zgodnie z zaleceniami ICRP większość organów regulacyjnych zezwala pracownikom energetyki jądrowej na otrzymanie do 20 razy większej dawki promieniowania niż jest to dozwolone dla ogółu społeczeństwa. Wyższe dawki są zwykle dozwolone w przypadku reagowania w nagłych wypadkach. Większość pracowników jest rutynowo utrzymywana w granicach określonych przepisami, podczas gdy kilku niezbędnych techników rutynowo zbliża się do swoich maksymalnych limitów każdego roku. Na całym świecie kilka razy w roku zdarzają się przypadkowe nadmierne ekspozycje przekraczające limity regulacyjne. Astronauci na długich misjach są bardziej narażeni na raka, patrz rak i loty kosmiczne .
Niektóre zawody są narażone na promieniowanie, ale nie są klasyfikowane jako pracownicy energetyki jądrowej. Załogi linii lotniczych są narażone na zawodową ekspozycję na promieniowanie kosmiczne z powodu zmniejszonej osłony atmosfery na wysokości. Górnicy są narażeni zawodowo na radon, zwłaszcza w kopalniach uranu. Każdy, kto pracuje w granitowym budynku, takim jak Kapitol Stanów Zjednoczonych , prawdopodobnie otrzyma dawkę naturalnego uranu zawartego w granicie.
Przypadkowy
Awarie jądrowe mogą mieć dramatyczne konsekwencje dla otoczenia, ale ich globalny wpływ na raka jest mniejszy niż narażenia naturalne i medyczne.
Najpoważniejszą awarią jądrową jest prawdopodobnie katastrofa w Czarnobylu . Oprócz konwencjonalnych zgonów i zgonów z powodu ostrego zespołu popromiennego, dziewięcioro dzieci zmarło z powodu raka tarczycy i szacuje się, że wśród około 600 000 najbardziej narażonych osób może być nawet 4000 dodatkowych zgonów z powodu raka. Spośród 100 milionów curies (4 exabecquerels ) materiału promieniotwórczego, krótki żył izotopy promieniotwórcze, takie jak 131 I Czarnobyl wydane były początkowo najbardziej niebezpieczne. Ze względu na ich krótkie okresy półtrwania 5 i 8 dni uległy one obecnie rozkładowi, pozostawiając dłużej trwające 137 Cs (z okresem półtrwania 30,07 lat) i 90 Sr (z okresem półtrwania 28,78 lat) jako główne niebezpieczeństwa.
W marcu 2011 r. trzęsienie ziemi i tsunami spowodowały zniszczenia, które doprowadziły do eksplozji i częściowego stopienia w elektrowni jądrowej Fukushima I w Japonii. Znaczące uwolnienie materiału radioaktywnego nastąpiło po wybuchach wodoru w trzech reaktorach, gdy technicy próbowali pompować wodę morską, aby utrzymać schłodzone pręty paliwowe uranowe i wypuszczać radioaktywny gaz z reaktorów, aby zrobić miejsce dla wody morskiej. Obawy o uwolnienie radioaktywności na dużą skalę spowodowały, że wokół elektrowni utworzono 20-kilometrową strefę wykluczenia, a ludziom w strefie 20–30 km zalecono pozostanie w pomieszczeniach. 24 marca 2011 r. japońscy urzędnicy ogłosili, że „radioaktywny jod-131 przekraczający limity bezpieczeństwa dla niemowląt został wykryty w 18 zakładach oczyszczania wody w Tokio i pięciu innych prefekturach”.
W 2003 r. w sekcji zwłok 6 dzieci zmarłych w zanieczyszczonym obszarze w pobliżu Czarnobyla, gdzie również odnotowali większą częstość występowania guzów trzustki, Bandazhevsky stwierdził 40-45 razy wyższe stężenie 137-Cs niż w ich wątrobie, co dowodzi, że trzustka Tkanka jest silnym akumulatorem radioaktywnego cezu. W 2020 r. Zrielykh odnotował wysoką i statystycznie istotną zachorowalność na raka trzustki na Ukrainie przez okres 10 lat, w 2013 r. w porównaniu z 2003 r. zdarzały się przypadki zachorowalności również u dzieci.
Inne poważne wypadki popromienne obejmują katastrofę Kyshtym (szacunkowo od 49 do 55 zgonów z powodu raka) oraz pożar Windscale (szacunkowo 33 zgony z powodu raka).
Transit 5BN-3 SNAP 9A wypadek . 21 kwietnia 1964 satelita zawierający pluton spłonął w atmosferze. Dr John Gofman twierdził, że zwiększa on zachorowalność na raka płuc na całym świecie. Powiedział: „Chociaż niemożliwe jest oszacowanie liczby nowotworów płuc wywołanych przez wypadek, nie ma wątpliwości, że rozproszenie tak dużej ilości plutonu-238 zwiększyłoby liczbę nowotworów płuc zdiagnozowanych przez wiele kolejnych dziesięcioleci”.
Mechanizm
Rak jest efektem stochastycznym promieniowania, co oznacza, że jest to nieprzewidywalne zdarzenie. Prawdopodobieństwo wystąpienia wzrasta wraz ze skuteczną dawką promieniowania , ale ciężkość nowotworu jest niezależna od dawki. Szybkość rozwoju nowotworu, rokowanie , nasilenie bólu i każda inna cecha choroby nie są funkcją dawki promieniowania, na którą dana osoba jest narażona. Kontrastuje to z deterministycznymi skutkami ostrego zespołu popromiennego, których nasilenie wzrasta wraz z dawką powyżej progu. Rak zaczyna się od pojedynczej komórki, której działanie jest zakłócone. Prawidłowe działanie komórki jest kontrolowane przez strukturę chemiczną cząsteczek DNA , zwanych również chromosomami .
Kiedy promieniowanie osadza wystarczającą ilość energii w tkance organicznej, aby spowodować jonizację , ma to tendencję do zrywania wiązań molekularnych, a tym samym do zmiany struktury molekularnej napromieniowanych cząsteczek. Promieniowanie mniej energetyczne, takie jak światło widzialne, powoduje jedynie wzbudzenie , a nie jonizację, która zwykle jest rozpraszana w postaci ciepła przy stosunkowo niewielkich uszkodzeniach chemicznych. Światło ultrafioletowe jest zwykle klasyfikowane jako niejonizujące, ale w rzeczywistości znajduje się w zakresie pośrednim, który powoduje pewną jonizację i uszkodzenia chemiczne. Stąd rakotwórczy mechanizm promieniowania ultrafioletowego jest podobny do działania promieniowania jonizującego.
W przeciwieństwie do chemicznych lub fizycznych czynników wywołujących raka, przenikające promieniowanie uderza losowo w cząsteczki w komórkach. Cząsteczki zniszczone przez promieniowanie mogą stać się wysoce reaktywnymi wolnymi rodnikami, które powodują dalsze uszkodzenia chemiczne. Niektóre z tych bezpośrednich i pośrednich uszkodzeń ostatecznie wpłyną na chromosomy i czynniki epigenetyczne , które kontrolują ekspresję genów. Mechanizmy komórkowe naprawią część tych uszkodzeń, ale niektóre naprawy będą nieprawidłowe, a niektóre nieprawidłowości chromosomowe okażą się nieodwracalne.
DNA dwuniciowe pęknięcia (DSBs) są ogólnie uznawane za najbardziej biologicznie znaczące uszkodzenie, w którym promieniowanie jonizujące wywołuje raka. Eksperymenty in vitro pokazują, że promieniowanie jonizujące powoduje DSB z szybkością 35 DSB na komórkę na Gray i usuwa część markerów epigenetycznych DNA, które regulują ekspresję genów. Większość indukowanych DSB jest naprawiana w ciągu 24 godzin po ekspozycji, jednak 25% naprawionych nici jest naprawianych nieprawidłowo, a około 20% komórek fibroblastów, które zostały wystawione na działanie 200 mGy, zmarło w ciągu 4 dni po ekspozycji. Część populacji ma wadliwy mechanizm naprawy DNA, a zatem cierpi z powodu większej krzywdy z powodu narażenia na promieniowanie.
Poważne uszkodzenie zwykle powoduje śmierć komórki lub niezdolność do reprodukcji. Ten efekt jest odpowiedzialny za ostry zespół popromienny, ale te mocno uszkodzone komórki nie mogą stać się rakowe. Mniejsze uszkodzenia mogą pozostawić stabilną, częściowo funkcjonalną komórkę, która może być zdolna do proliferacji i ostatecznie przerodzić się w raka, zwłaszcza jeśli uszkodzone są geny supresorowe guza . Najnowsze badania sugerują, że zdarzenia mutagenne nie występują natychmiast po napromieniowaniu. Zamiast tego wydaje się, że komórki, które przeżyły, nabyły niestabilność genomową, która powoduje zwiększony odsetek mutacji w przyszłych pokoleniach. Komórka przechodzi następnie przez wiele etapów transformacji nowotworowej, która może doprowadzić do guza po latach inkubacji. Transformację nowotworową można podzielić na trzy główne niezależne etapy: zmiany morfologiczne w komórce, nabycie nieśmiertelności komórkowej (utrata prawidłowych, ograniczających życie procesów regulacyjnych komórek) oraz adaptacje sprzyjające powstawaniu guza.
W niektórych przypadkach mała dawka promieniowania zmniejsza wpływ kolejnej, większej dawki promieniowania. Zostało to nazwane „odpowiedzią adaptacyjną” i jest związane z hipotetycznymi mechanizmami hormesis .
Okres utajenia dziesięcioleci może upłynąć pomiędzy ekspozycją na promieniowanie oraz wykrywania raka. Nowotwory, które mogą rozwinąć się w wyniku narażenia na promieniowanie, są nie do odróżnienia od tych, które występują naturalnie lub w wyniku narażenia na inne czynniki rakotwórcze . Ponadto literatura National Cancer Institute wskazuje, że zagrożenia chemiczne i fizyczne oraz czynniki związane ze stylem życia, takie jak palenie, spożywanie alkoholu i dieta, znacząco przyczyniają się do wielu z tych samych chorób. Dowody pochodzące od górników uranu sugerują, że palenie może mieć raczej multiplikatywne niż addytywne oddziaływanie z promieniowaniem. Oceny wpływu promieniowania na zachorowalność na raka można dokonać jedynie za pomocą dużych badań epidemiologicznych z dokładnymi danymi na temat wszystkich innych zakłócających czynników ryzyka.
Nowotwór skóry
Długotrwała ekspozycja na promieniowanie ultrafioletowe ze słońca może prowadzić do czerniaka i innych nowotworów skóry. Jasne dowody wskazują, że promieniowanie ultrafioletowe, zwłaszcza niejonizujące fale średnie UVB , są przyczyną większości nieczerniakowych nowotworów skóry , które są najczęstszymi formami raka na świecie.
Rak skóry może wystąpić po ekspozycji na promieniowanie jonizujące po okresie utajonym wynoszącym średnio 20 do 40 lat. Przewlekłe rogowacenie popromienne to przedrakowe rogowacenie skóry, które może pojawić się na skórze wiele lat po ekspozycji na promieniowanie jonizujące. Mogą rozwinąć się różne nowotwory złośliwe, najczęściej rak podstawnokomórkowy, a następnie rak płaskonabłonkowy. Podwyższone ryzyko ogranicza się do miejsca narażenia na promieniowanie. Kilka badań sugeruje również możliwość związku przyczynowego między czerniakiem a narażeniem na promieniowanie jonizujące. Stopień ryzyka rakotwórczego wynikający z niskich poziomów narażenia jest bardziej kontrowersyjny, ale dostępne dowody wskazują na zwiększone ryzyko, które jest w przybliżeniu proporcjonalne do otrzymanej dawki. Radiolodzy i radiologowie należą do najwcześniejszych grup zawodowych narażonych na promieniowanie. To właśnie obserwacje najwcześniejszych radiologów doprowadziły w 1902 roku do rozpoznania raka skóry wywołanego promieniowaniem — pierwszego raka litego związanego z promieniowaniem. również pewne dowody na to, że ryzyko niektórych nowotworów, zwłaszcza raka skóry, może wzrosnąć wśród nowszych pracowników medycznych zajmujących się radioterapią, co może być związane ze specyficznymi lub zmieniającymi się praktykami radiologicznymi. Dostępne dowody wskazują, że zwiększone ryzyko raka skóry utrzymuje się przez 45 lat lub dłużej po napromieniowaniu.
Epidemiologia
Rak jest efektem stochastycznym promieniowania, co oznacza, że istnieje tylko prawdopodobieństwo wystąpienia, w przeciwieństwie do efektów deterministycznych, które zawsze występują powyżej pewnego progu dawki. Konsensus przemysłu jądrowego, regulatorów jądrowych i rządów jest taki, że częstość występowania nowotworów spowodowanych promieniowaniem jonizującym można modelować jako rosnącą liniowo ze skuteczną dawką promieniowania na poziomie 5,5% na siwert . Poszczególne badania, alternatywne modele i wcześniejsze wersje konsensusu branżowego dostarczyły innych szacunków ryzyka rozproszonych wokół tego modelu konsensusu. Panuje powszechna zgoda, że ryzyko jest znacznie wyższe dla niemowląt i płodów niż dla dorosłych, wyższe dla osób w średnim wieku niż dla seniorów i wyższe dla kobiet niż dla mężczyzn, chociaż nie ma co do tego konsensusu ilościowego. Model ten jest powszechnie akceptowany dla promieniowania zewnętrznego, ale jego zastosowanie do skażenia wewnętrznego jest kwestionowane. Na przykład model nie uwzględnia niskiego wskaźnika zachorowań na raka u wczesnych pracowników w Los Alamos National Laboratory, którzy byli narażeni na pył plutonowy, ani wysokiego wskaźnika zachorowań na raka tarczycy u dzieci po wypadku w Czarnobylu , z których oba były zdarzeniami narażenia wewnętrznego . Chris Busby z samozwańczego „Europejskiego Komitetu ds. Ryzyka Promieniowania” nazywa model ICRP „śmiertelnie wadliwym”, jeśli chodzi o narażenie wewnętrzne.
Promieniowanie może powodować raka w większości części ciała, u wszystkich zwierząt i w każdym wieku, chociaż guzy lite wywołane promieniowaniem zwykle trwają 10–15 lat, a pojawienie się objawów klinicznych i wywołanych promieniowaniem może zająć do 40 lat. białaczki zwykle wymagają 2-9 lat do pojawienia się. Niektóre osoby, takie jak osoby z zespołem nevoidowego raka podstawnokomórkowego lub siatkówczaka , są bardziej niż przeciętnie podatne na rozwój raka w wyniku narażenia na promieniowanie. Dzieci i młodzież są dwukrotnie bardziej narażone na rozwój białaczki wywołanej promieniowaniem niż dorośli; narażenie na promieniowanie przed urodzeniem ma dziesięciokrotnie większy efekt.
Ekspozycja na promieniowanie może powodować raka w każdej żywej tkance, ale ekspozycja całego ciała na zewnątrz w wysokich dawkach jest najściślej związana z białaczką , odzwierciedlając wysoką wrażliwość szpiku kostnego na promieniowanie . Ekspozycje wewnętrzne mają tendencję do powodowania raka w narządach, w których koncentruje się materiał radioaktywny, tak więc radon powoduje głównie raka płuc , jod-131 w przypadku raka tarczycy najprawdopodobniej powoduje białaczkę.
Źródła danych
Powiązania między narażeniem na promieniowanie jonizujące a rozwojem raka opierają się głównie na „ kohorcie LSS ” japońskich ofiar bomby atomowej , największej populacji ludzkiej kiedykolwiek narażonej na wysoki poziom promieniowania jonizującego. Jednak ta kohorta była również narażona na działanie wysokiej temperatury, zarówno z początkowego jądrowego błysku światła podczerwonego, jak i po wybuchu, z powodu ekspozycji na burzę ogniową i ogólne pożary, które rozwinęły się odpowiednio w obu miastach, więc ocaleni przeszli również terapię hipertermią w różnym stopniu. Hipertermia lub ekspozycja na ciepło po napromieniowaniu jest dobrze znana w dziedzinie radioterapii, ponieważ znacząco zwiększa dotkliwość wolnych rodników w komórkach po napromieniowaniu. Jednak obecnie nie podjęto żadnych prób uwzględnienia tego mylącego czynnika, nie jest on uwzględniany ani korygowany w krzywych dawka-odpowiedź dla tej grupy.
Dodatkowe dane zebrano od odbiorców wybranych procedur medycznych i katastrofy w Czarnobylu w 1986 roku . Istnieje wyraźny związek (patrz Raport UNSCEAR 2000, tom 2: Skutki ) między wypadkiem w Czarnobylu a niezwykle dużą liczbą, około 1800 przypadków raka tarczycy zgłoszonych na skażonych obszarach, głównie u dzieci.
W przypadku niskich poziomów promieniowania skutki biologiczne są tak małe, że mogą nie zostać wykryte w badaniach epidemiologicznych. Chociaż promieniowanie może powodować raka w wysokich dawkach i wysokich dawkach, dane dotyczące zdrowia publicznego dotyczące niższych poziomów narażenia, poniżej około 10 mSv (1000 mrem), są trudniejsze do interpretacji. Aby ocenić wpływ niższych dawek promieniowania na zdrowie , naukowcy opierają się na modelach procesu, w którym promieniowanie powoduje raka; powstało kilka modeli przewidujących różne poziomy ryzyka.
Badania pracowników zawodowych narażonych na chronicznie niskie poziomy promieniowania, przekraczające normalne tło, dostarczyły mieszanych dowodów dotyczących raka i skutków transgeneracyjnych. Wyniki dotyczące raka, choć niepewne, są zgodne z szacunkami ryzyka opartymi na osobach, które przeżyły bombę atomową i sugerują, że pracownicy ci stoją w obliczu niewielkiego wzrostu prawdopodobieństwa zachorowania na białaczkę i inne nowotwory. Jedno z najnowszych i obszernych badań pracowników zostało opublikowane przez Cardis i in. w 2005 . Istnieją dowody na to, że krótkotrwałe ekspozycje na promieniowanie o niskim natężeniu nie są szkodliwe.
Modelowanie
Liniowy model odpowiedzi na dawkę sugeruje, że każdy wzrost dawki, bez względu na to, jak mały, powoduje narastający wzrost ryzyka. Model liniowy nie-threshold (LNT) hipoteza została zaakceptowana przez Międzynarodową Komisję Ochrony Radiologicznej (ICRP) i regulatorów na całym świecie. Zgodnie z tym modelem około 1% światowej populacji zachoruje na raka w wyniku naturalnego promieniowania tła w pewnym momencie ich życia. Dla porównania, 13% zgonów w 2008 roku przypisuje się rakowi, więc promieniowanie tła może prawdopodobnie mieć niewielki udział.
Wiele partii skrytykowało przyjęcie przez ICRP liniowego modelu bezprogowego za wyolbrzymianie skutków niskich dawek promieniowania. Najczęściej cytowanymi alternatywami są model „liniowy kwadratowy” i model „hormesis”. Liniowy model kwadratowy jest powszechnie postrzegany w radioterapii jako najlepszy model przeżycia komórek i najlepiej pasuje do danych dotyczących białaczki z kohorty LSS.
| Liniowy bezprogowy | F(D)=α⋅D |
| liniowa kwadratowa | F(D)=α⋅D+β⋅D 2 |
| Hormesis | F(D)=α⋅[D−β] |
We wszystkich trzech przypadkach wartości alfa i beta muszą być określone przez regresję z danych dotyczących narażenia ludzi. Eksperymenty laboratoryjne na zwierzętach i próbkach tkanek mają ograniczoną wartość. Większość dostępnych wysokiej jakości danych na temat ludzi pochodzi od osób otrzymujących wysokie dawki, powyżej 0,1 Sv, więc każde użycie modeli w niskich dawkach jest ekstrapolacją, która może być niedostateczna lub nadmiernie konserwatywna. Nie ma wystarczającej ilości dostępnych danych na temat ludzi, aby rozstrzygnąć, który z tych modeli może być najdokładniejszy przy niskich dawkach. Konsensus był taki, aby przyjąć liniowy brak progu, ponieważ jest to najprostszy i najbardziej konserwatywny z trzech.
Hormeza radiacyjna to przypuszczenie, że niski poziom promieniowania jonizującego (tj. zbliżony do naturalnego promieniowania tła Ziemi) pomaga „uodporniać” komórki na uszkodzenia DNA z innych przyczyn (takich jak wolne rodniki lub większe dawki promieniowania jonizującego) i zmniejsza ryzyko raka. Teoria sugeruje, że tak niskie poziomy aktywują mechanizmy naprawy DNA organizmu, powodując obecność wyższych poziomów komórkowych białek naprawczych DNA w organizmie, poprawiając zdolność organizmu do naprawy uszkodzeń DNA. To twierdzenie jest bardzo trudne do udowodnienia na ludziach (przy użyciu, na przykład, statystycznych badań nad rakiem), ponieważ efekty bardzo niskiego poziomu promieniowania jonizującego są zbyt małe, aby można je było zmierzyć statystycznie wśród „hałasu” normalnych zachorowań na raka.
Idea hormezy radiacyjnej jest uważana za niesprawdzoną przez organy regulacyjne. Jeśli model hormetyczny okaże się trafny, można sobie wyobrazić, że obecne regulacje oparte na modelu LNT zapobiegną lub ograniczą efekt hormetyczny, a tym samym będą miały negatywny wpływ na zdrowie.
Zaobserwowano inne nieliniowe efekty, szczególnie dla dawek wewnętrznych . Na przykład jod-131 jest godny uwagi, ponieważ wysokie dawki izotopu są czasami mniej niebezpieczne niż niskie dawki, ponieważ mają tendencję do zabijania tkanek tarczycy , które w przeciwnym razie stałyby się rakowe w wyniku napromieniowania. Większość badań nad bardzo wysokimi dawkami I-131 w leczeniu choroby Gravesa-Basedowa nie wykazała żadnego wzrostu raka tarczycy, mimo że istnieje liniowy wzrost ryzyka raka tarczycy przy absorpcji I-131 w umiarkowanych dawkach.
Bezpieczeństwo publiczne
Powszechnie uważa się, że ekspozycje na niskie dawki, takie jak mieszkanie w pobliżu elektrowni jądrowej lub elektrowni węglowej , która ma wyższe emisje niż elektrownie jądrowe, nie mają wpływu lub mają bardzo niewielki wpływ na rozwój raka, z wyjątkiem wypadków. Większe obawy dotyczą radonu w budynkach i nadużywania obrazowania medycznego.
Międzynarodowa Komisja Ochrony Radiologicznej (ICRP) zaleca ograniczenie sztuczne naświetlanie publiczności średnio 1 mSv (0,001 Sv) skutecznej dawce rocznie, nie licząc ekspozycji medycznej i zawodowej. Dla porównania, poziom promieniowania wewnątrz budynku kapitolu USA wynosi 0,85 mSv/rok, bliski przepisowemu limitowi, ze względu na zawartość uranu w strukturze granitu. Zgodnie z modelem ICRP, ktoś, kto spędził 20 lat w budynku kapitolu, miałby dodatkową szansę na tysiąc zachorowania na raka, ponad wszelkie inne istniejące ryzyko. (20 lat X 0,85 mSv/rok X 0,001 Sv/mSv X 5,5%/Sv = ~0,1%) To „istniejące ryzyko” jest znacznie wyższe; przeciętny Amerykanin miałby jedną na dziesięć szans zachorowania na raka w tym samym 20-letnim okresie, nawet bez jakiejkolwiek ekspozycji na sztuczne promieniowanie.
Skażenie wewnętrzne spowodowane spożyciem, inhalacją, wstrzyknięciem lub absorpcją jest szczególnym problemem, ponieważ materiał radioaktywny może pozostawać w ciele przez dłuższy czas, „zobowiązując” osobnika do akumulacji dawki długo po ustaniu początkowej ekspozycji, aczkolwiek po niskie dawki. Ponad sto osób, w tym Eben Byers i dziewczęta z radem , otrzymało popełnione dawki przekraczające 10 Gy i zmarło na raka lub z przyczyn naturalnych, podczas gdy ta sama ilość ostrej dawki zewnętrznej niezmiennie spowodowałaby wcześniejszą śmierć z powodu ostrego promieniowania zespół .
Wewnętrzne narażenie społeczeństwa jest kontrolowane przez regulacyjne limity zawartości radioaktywności w żywności i wodzie. Limity te są zazwyczaj wyrażane w bekerelach /kilogramach, z różnymi limitami ustalonymi dla każdego zanieczyszczenia.
Historia
Chociaż promieniowanie odkryto pod koniec XIX wieku, zagrożenia związane z radioaktywnością i promieniowaniem nie zostały od razu rozpoznane. Ostre skutki promieniowania zostały po raz pierwszy zaobserwowane podczas używania promieni rentgenowskich, kiedy Wilhelm Röntgen celowo poddał swoje palce promieniom rentgenowskim w 1895 roku. Opublikował swoje obserwacje dotyczące powstałych oparzeń, chociaż przypisywał je raczej ozonowi niż promieniom rentgenowskim . Jego rany zagoiły się później.
Genetyczne skutki promieniowania, w tym wpływ na ryzyko zachorowania na raka, zostały rozpoznane znacznie później. W 1927 roku Hermann Joseph Muller opublikował wyniki badań ukazujących efekty genetyczne, aw 1946 otrzymał za swoje odkrycia nagrodę Nobla . Promieniowanie zostało wkrótce powiązane z rakiem kości u malarzy radowych , ale nie zostało to potwierdzone aż do badań na zwierzętach na dużą skalę po II wojnie światowej. Ryzyko zostało następnie oszacowane ilościowo poprzez długoterminowe badania osób, które przeżyły bombę atomową .
Zanim poznano biologiczne skutki promieniowania, wielu lekarzy i korporacje zaczęło sprzedawać radioaktywne substancje jako lekarstwa patentowe i radioaktywną szarlatanerię . Przykładami były zabiegi lewatywy radowej i wody zawierające rad do picia jako toniki. Marie Curie sprzeciwiła się tego rodzaju leczeniu, ostrzegając, że wpływ promieniowania na organizm ludzki nie jest dobrze poznany. Curie zmarła później z powodu niedokrwistości aplastycznej , a nie raka. Eben Byers , słynny amerykański bywalca, zmarł na wiele nowotworów w 1932 po spożyciu dużych ilości radu przez kilka lat; jego śmierć zwróciła uwagę opinii publicznej na niebezpieczeństwo promieniowania. W latach 30. XX wieku, po wielu przypadkach martwicy kości i śmierci wśród entuzjastów, produkty medyczne zawierające rad prawie zniknęły z rynku.
W Stanach Zjednoczonych doświadczenia tak zwanych Radium Girls , gdzie tysiące malarek korzystających z tarczy radowej zachorowały na raka jamy ustnej, spopularyzowały ostrzeżenia dotyczące zdrowia w miejscu pracy związane z zagrożeniem promieniowaniem. Robley D. Evans z MIT opracował pierwszy standard dopuszczalnego obciążenia organizmu radem, co jest kluczowym krokiem w ustanowieniu medycyny nuklearnej jako dziedziny badań. Wraz z rozwojem reaktorów jądrowych i broni jądrowej w latach 40. XX w. większą uwagę naukową poświęcono badaniu wszelkiego rodzaju skutków promieniowania.