Strålningshormesis

Alternativa antaganden för extrapolering av cancerrisken vs stråldosen till låga dosnivåer, givet en känd risk vid en hög dos: supralinjäritet (A), linjär (B), linjär-kvadratisk (C) och hormesis ( D ) ).

Strålningshormesis är hypotesen att låga doser av joniserande strålning (inom området för och strax över naturliga bakgrundsnivåer ) är fördelaktiga, vilket stimulerar aktiveringen av reparationsmekanismer som skyddar mot sjukdomar , som inte aktiveras i frånvaro av joniserande strålning. Reservreparationsmekanismerna antas vara tillräckligt effektiva när de stimuleras för att inte bara upphäva de skadliga effekterna av joniserande strålning utan också hämma sjukdom som inte är relaterad till strålningsexponering (se hormesis ). Denna hypotes har fångat både forskare och allmänhetens uppmärksamhet under de senaste åren.

Medan effekterna av höga och akuta doser av joniserande strålning lätt kan observeras och förstås hos människor ( t.ex. japanska atombomböverlevande) , är effekterna av lågnivåstrålning mycket svåra att observera och mycket kontroversiella. Detta beror på att cancerfrekvensen redan är mycket hög och risken för att utveckla cancer fluktuerar med 40 % på grund av individuell livsstil och miljöeffekter, vilket skymmer de subtila effekterna av lågnivåstrålning. En akut effektiv dos på 100 millisievert kan öka cancerrisken med ~0,8 %. Barn är dock särskilt känsliga för radioaktivitet, med barnleukemier och andra cancerformer som ökar även inom naturliga och konstgjorda bakgrundsstrålningsnivåer (under 4 mSv kumulativt där 1 mSv är en genomsnittlig årlig dos från mark- och kosmisk strålning, exklusive radon som i första hand doserar lungan). Det finns begränsade bevis för att exponering kring denna dosnivå kommer att orsaka negativa subkliniska hälsoeffekter på neurala utveckling. Elever födda i regioner med högre nedfall i Tjernobyl presterade sämre i gymnasieskolan, särskilt i matematik. "Skadorna accentueras inom familjer (dvs syskonjämförelse) och bland barn födda av föräldrar med låg utbildning..." som ofta inte har resurserna att övervinna denna ytterligare hälsoutmaning.

Hormesis är fortfarande i stort sett okänd för allmänheten. Regeringen och tillsynsorganen är oense om förekomsten av strålningshormesis och forskning pekar på de "allvarliga problemen och begränsningarna" med användningen av hormesis i allmänhet som det "huvudsakliga dos-respons-standardantagandet i en riskbedömningsprocess med uppgift att säkerställa skyddet av folkhälsan. "

Franska vetenskapsakademin – National Academy of Medicine) citerade resultat från en litteraturdatabasforskning och konstaterade i sin rapport från 2005 angående effekterna av lågnivåstrålning att många laboratoriestudier har observerat strålningshormesis. Men de varnade för att det ännu inte är känt om strålningshormesis inträffar utanför laboratoriet eller hos människor.

Rapporter från United States National Research Council och National Council on Radiation Protection and Measurements och United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation (UNSCEAR) hävdar att det inte finns några bevis för hormesis hos människor och i fallet med National Research Rådhormesis avvisas direkt som en möjlighet. Därför fortsätter uppskattning av linjär no-tröskelmodell (LNT) att vara den modell som vanligtvis används av tillsynsmyndigheter för mänsklig strålningsexponering.

Föreslagen mekanism och pågående debatt

En mycket låg dos av ett kemiskt medel kan utlösa ett motsatt svar från en organism till en mycket hög dos.

Strålningshormesis föreslår att strålningsexponering jämförbar med och strax över den naturliga bakgrundsnivån för strålning inte är skadlig utan fördelaktig, samtidigt som man accepterar att mycket högre strålningsnivåer är farliga. Förespråkare av strålningshormesis hävdar vanligtvis att radioskyddande reaktioner i celler och immunförsvar inte bara motverkar de skadliga effekterna av strålning utan dessutom verkar för att hämma spontan cancer som inte är relaterad till strålningsexponering. Strålningshormesis står i skarp kontrast till den mer allmänt accepterade linjära no-threshold-modellen (LNT), som säger att stråldos-risksambandet är linjärt över alla doser, så att små doser fortfarande är skadliga, om än mindre än högre. Åsikter om kemisk och radiobiologisk hormesis dök upp i tidskrifterna Nature och Science 2003.

Att bedöma risken för strålning vid låga doser (<100 mSv ) och låga doshastigheter (<0,1 mSv .min −1 ) är mycket problematiskt och kontroversiellt. Medan epidemiologiska studier på populationer av människor som exponerats för en akut dos av högnivåstrålning som japanska atombomböverlevande (hibakusha ( 被爆者 ) ) har starkt upprätthållit LNT (medeldos ~210 mSv), studier som involverar låga doser och låga doshastigheter har misslyckats med att upptäcka någon ökad cancerfrekvens. Detta beror på att cancerfrekvensen redan är mycket hög (~42 av 100 personer kommer att diagnostiseras under sin livstid) och den fluktuerar ~40% på grund av livsstils- och miljöeffekter, vilket döljer de subtila effekterna av lågnivåstrålning. Epidemiologiska studier kan vara kapabla att upptäcka förhöjda cancerfrekvenser så låga som 1,2 till 1,3, dvs. 20 % till 30 % ökning. Men för låga doser (1–100 mSv) är de förutsagda förhöjda riskerna endast 1,001 till 1,04 och överskott av cancerfall, om sådana finns, kan inte upptäckas på grund av störande faktorer, fel och fördomar.

Särskilt variationer i rökprevalens eller till och med noggrannhet i rapporteringen av rökning orsakar stor variation i överskott av cancer och mätfelsbias. Således kommer inte ens en stor studie av många tusen försökspersoner med ofullständig information om rökprevalens att upptäcka effekterna av lågnivåstrålning än en mindre studie som korrekt kompenserar för rökprevalens. Med tanke på frånvaron av direkt epidemiologisk evidens, finns det stor debatt om huruvida dos-responssambandet <100 mSv är supralinjärt, linjärt (LNT), har en tröskel, är sublinjärt eller om koefficienten är negativ med en teckenförändring , dvs ett hormetiskt svar.

Det strålningsadaptiva svaret verkar vara huvudorsaken till den potentiella hormetiska effekten. De teoretiska studierna indikerar att det adaptiva svaret är ansvarigt för formen på dos-responskurvan och kan omvandla det linjära sambandet (LNT) till det hormetiska.

Medan de flesta större konsensusrapporter och statliga organ för närvarande ansluter sig till LNT, förkastade franska vetenskapsakademin - National Academy of Medicine 2005 års rapport om effekterna av lågnivåstrålning LNT som en vetenskaplig modell för cancerframkallande risk vid låga doser.

Att använda LNT för att uppskatta den cancerframkallande effekten vid doser under 20 mSv är inte motiverat i ljuset av nuvarande radiobiologiska kunskap.

De anser att det finns flera dos-effektsamband snarare än bara ett, och att dessa samband har många variabler som målvävnad, stråldos, doshastighet och individuella känslighetsfaktorer. De begär att ytterligare studier krävs på låga doser (mindre än 100 mSv ) och mycket låga doser (mindre än 10 mSv ) samt påverkan av vävnadstyp och ålder. Akademin anser att LNT-modellen endast är användbar för regulatoriska ändamål eftersom den förenklar den administrativa uppgiften. Med hänvisning till resultat från litteraturforskning hävdar de dessutom att cirka 40 % av laboratoriestudierna på cellkulturer och djur indikerar någon grad av kemisk eller radiobiologisk hormesis, och anger:

... dess existens i laboratoriet är obestridligt och dess verkningsmekanism verkar väl förstådd.

De fortsätter med att skissera en växande mängd forskning som visar att människokroppen inte är en passiv ackumulator av strålningsskador utan den reparerar aktivt de skador som orsakats via ett antal olika processer, inklusive:

Dessutom illustrerar ökad känslighet för strålningsinducerad cancer i det ärftliga tillståndet Ataxia-telangiectasia-liknande störning , de skadliga effekterna av förlust av reparationsgenen Mre11h vilket resulterar i oförmågan att fixa DNA-dubbelsträngsbrott.

BEIR-VII-rapporten hävdade att "närvaron av en sann doströskel kräver helt felfri DNA-skada respons och reparation." Den specifika skadan de oroar sig för är dubbelsträngsbrott (DSB) och de fortsätter, "felbenägen icke-homolog ändsammanfogning (NHEJ) reparation i postirradiation cellular response, argumenterar starkt mot en DNA-reparationsmedierad lågdoströskel för cancerinitiering". Ny forskning har observerat att DSB:er orsakade av CAT-skanningar repareras inom 24 timmar och DSB:er kanske repareras mer effektivt vid låga doser, vilket tyder på att risken för joniserande strålning vid låga doser kanske inte är direkt proportionell mot dosen. Det är dock inte känt om lågdos joniserande strålning stimulerar reparationen av DSB som inte orsakas av joniserande strålning, dvs en hormetisk respons.

Radongas i hemmen är den största stråldoskällan för de flesta individer och det rekommenderas generellt att koncentrationen hålls under 150 Bq/m³ (4 pCi/L). En nyligen genomförd retrospektiv fall-kontrollstudie av lungcancerrisk visade en betydande minskning av cancerfrekvensen mellan 50 och 123 Bq per kubikmeter i förhållande till en grupp på noll till 25 Bq per kubikmeter. Denna studie citeras som bevis för hormesis, men en enda studie i sig kan inte betraktas som definitiv. Andra studier av effekterna av inhemsk radonexponering har inte rapporterat en hormetisk effekt; inklusive till exempel den respekterade "Iowa Radon Lung Cancer Study" av Field et al. (2000), som också använde sofistikerad radonexponeringsdosimetri . Dessutom har Darby et al. (2005) hävdar att radonexponering är negativt korrelerad med tendensen att röka och miljöstudier behöver noggrant kontrollera detta; människor som bor i stadsområden där rökfrekvensen är högre har vanligtvis lägre radonexponering på grund av den ökade förekomsten av flervåningshus. När de gjorde det fann de en signifikant ökning av lungcancer bland rökare som exponerades för radon vid doser så låga som 100 till 199 Bq m −3 och varnade för att rökning kraftigt ökar risken för radonexponering, dvs. att minska förekomsten av rökning skulle minska antalet dödsfall. orsakad av radon. Diskussionen om de motsatta experimentella resultaten pågår dock fortfarande, särskilt de populära amerikanska och tyska studierna har funnit vissa hormetiska effekter.

Vidare visar partikelmikrostrålestudier att passage av till och med en enskild alfapartikel (t.ex. från radon och dess avkomma) genom cellkärnor är mycket mutagen och att alfastrålning kan ha en högre mutagen effekt vid låga doser (även om en liten del av cellerna träffas av alfapartiklar) än vad som förutspåtts av en linjär no-tröskelmodell, ett fenomen som tillskrivs åskådareffekten . Det finns dock för närvarande inte tillräckligt med bevis för att antyda att bystander-effekten främjar cancer hos människor vid låga doser.

Uttalanden från ledande kärnkraftsorgan

Strålningshormesis har inte accepterats av varken United States National Research Council eller National Council on Radiation Protection and Measurements (NCRP). I maj 2018 publicerade NCRP rapporten från en tvärvetenskaplig grupp av strålningsexperter som kritiskt granskade 29 högkvalitativa epidemiologiska studier av populationer som exponerats för strålning i lågdos- och lågdosintervallet, de flesta publicerade under de senaste 10 åren. Expertgruppen kom fram till:

De senaste epidemiologiska studierna stöder fortsatt användning av LNT-modellen för strålskydd. Detta är i överensstämmelse med bedömningar av andra nationella och internationella vetenskapliga kommittéer, baserade på något äldre data, att inget alternativt dos-responssamband framstår som mer pragmatiskt eller försiktigt för strålskyddsändamål än LNT-modellen.

Dessutom skrev FN:s vetenskapliga kommitté för effekterna av atomstrålning ( UNSCEAR) i sin rapport från 2000:

Tills [...] osäkerheterna om lågdossvar är lösta, anser kommittén att en ökning av risken för tumörinduktion proportionell mot stråldosen är förenlig med utvecklingen av kunskap och att den följaktligen fortfarande är den mest vetenskapligt försvarbara approximationen av lågdossvar. Ett strikt linjärt dossvar bör dock inte förväntas under alla omständigheter.

Detta är en hänvisning till det faktum att mycket låga doser av strålning endast har marginella effekter på individuella hälsoresultat. Det är därför svårt att upptäcka "signalen" om minskad eller ökad sjuklighet och dödlighet på grund av lågnivåstrålningsexponering i "bruset" från andra effekter. Uppfattningen om strålningshormesis har avvisats av National Research Councils (en del av National Academy of Sciences) 16 år långa studie om de biologiska effekterna av joniserande strålning. "Den vetenskapliga forskningsbasen visar att det inte finns någon exponeringströskel under vilken låga nivåer av joniserande strålning kan påvisas vara ofarliga eller fördelaktiga. Hälsoriskerna – särskilt utvecklingen av solida cancerformer i organ – ökar proportionellt med exponeringen", säger Richard R. Monson, biträdande dekan för professionell utbildning och professor i epidemiologi, Harvard School of Public Health, Boston.

Möjligheten att låga doser av strålning kan ha gynnsamma effekter (ett fenomen som ofta kallas "hormesis") har varit föremål för stor debatt. Bevis för hormetiska effekter granskades, med tonvikt på material publicerat sedan 1990 BEIR V-studien om hälsoeffekterna av exponering för låga nivåer av joniserande strålning. Även om exempel på uppenbara stimulerande eller skyddande effekter kan hittas i cellulär och djurbiologi, stöder övervikten av tillgänglig experimentell information inte påståendet att låga nivåer av joniserande strålning har en gynnsam effekt. Mekanismen för en sådan möjlig effekt förblir oklar. För närvarande är antagandet att alla stimulerande hormetiska effekter från låga doser joniserande strålning kommer att ha en betydande hälsofördel för människor som överstiger potentiella skadliga effekter från strålningsexponering vid samma dos obefogat.

Studier av lågnivåstrålning

Mycket höga cancerfrekvenser med naturlig bakgrund gammastrålning i Kerala, Indien

Keralas monazitsand (som innehåller en tredjedel av världens ekonomiskt utvinningsbara reserver av radioaktivt torium ) avger cirka 8 mikrosievert per timme av gammastrålning, 80 gånger doshastighetsekvivalenten i London, men en decenniumslång studie av 69 985 invånare publicerad i Health Physics i 2009: "visade ingen överdriven cancerrisk från exponering för markbunden gammastrålning. Den överskjutande relativa risken för cancer exklusive leukemi uppskattades till -0,13 per Gy (95 % KI: -0,58, 0,46)", vilket indikerar ingen statistiskt signifikant positiv eller negativ samband mellan bakgrundsstrålningsnivåer och cancerrisk i detta prov.

Kulturer

Studier i cellkulturer kan vara användbara för att hitta mekanismer för biologiska processer, men de kan också kritiseras för att inte effektivt fånga hela den levande organismen.

En studie av EI Azzam antydde att förexponering för strålning får celler att slå på skyddsmekanismer. En annan studie av de Toledo och medarbetare har visat att bestrålning med gammastrålar ökar koncentrationen av glutation, en antioxidant som finns i celler.

2011 visade en in vitro -studie ledd av SV Costes i time-lapse-bilder ett starkt icke-linjärt svar av vissa cellulära reparationsmekanismer som kallas strålningsinducerade foci (RIF). Studien fann att låga doser av strålning ledde till högre frekvenser av RIF-bildning än höga doser, och att efter lågdosexponering fortsatte RIF att bildas efter att strålningen hade upphört. Uppmätta hastigheter för RIF-bildning var 15 RIF/ Gy vid 2 Gy och 64 RIF/Gy vid 0,1 Gy. Dessa resultat tyder på att låga dosnivåer av joniserande strålning kanske inte ökar cancerrisken direkt proportionellt mot dosen och därmed motsäger den linjära-ingen-tröskelstandardmodellen. Mina Bissell , en världskänd bröstcancerforskare och samarbetspartner i den här studien sa: "Våra data visar att vid lägre doser av joniserande strålning fungerar DNA-reparationsmekanismer mycket bättre än vid högre doser. Denna icke-linjära DNA-skadareaktion ställer tvivel om det allmänna antagandet att varje mängd joniserande strålning är skadlig och additiv."

Djur

En tidig studie på möss som exponerats för låga doser av strålning dagligen (0,11 R per dag) tyder på att de kan överleva kontrolldjur. En studie av Otsuka och medarbetare fann hormesis hos djur. Miyachi genomförde en studie på möss och fann att en röntgendos på 200 mGy skyddar möss mot både ytterligare röntgenexponering och ozongas. I en annan gnagarstudie fann Sakai och medarbetare att (1 mGy/timme) gammastrålning förhindrar utvecklingen av cancer (inducerad med kemiska medel, injektion av metylkolantren ).

I en tidning från 2006 levererades en dos på 1 Gy till cellerna (med konstant hastighet från en radioaktiv källa) under en serie av tidsperioder. Dessa var mellan 8,77 och 87,7 timmar, de abstrakta tillstånden för en dos som gavs över 35 timmar eller mer (låg doshastighet) inträffade ingen transformation av cellerna. Även för 1 Gy-dosen levererad under 8,77 till 18,3 timmar var den biologiska effekten (neoplastisk transformation) ungefär "1,5 gånger mindre än den som uppmätts vid hög doshastighet i tidigare studier med en liknande kvalitet på [röntgen]strålning." Likaså har det rapporterats att fraktionering av gammastrålning minskar sannolikheten för en neoplastisk transformation. Förexponering för snabba neutroner och gammastrålar från Cs-137 rapporteras öka förmågan hos en andra dos att inducera en neoplastisk transformation.

Försiktighet måste iakttas vid tolkningen av dessa resultat, som det noterades i BEIR VII-rapporten, dessa fördoser kan också öka cancerrisken:

I kroniska lågdosexperiment med hundar (75 mGy/d under hela livet) visade vitala hematopoetiska progenitorer ökad radioresistens tillsammans med förnyad proliferativ kapacitet (Seed och Kaspar 1992). Under samma förhållanden uppvisade en undergrupp av djur en ökad reparationskapacitet som bedömdes av den oplanerade DNA-syntesanalysen (Seed och Meyers 1993). Även om man kan tolka dessa observationer som en adaptiv effekt på cellnivå, upplevde den exponerade djurpopulationen en hög förekomst av myeloisk leukemi och relaterade myeloproliferativa störningar. Författarna drog slutsatsen att "förvärvet av radioresistens och tillhörande reparationsfunktioner under det starka selektiva och mutagena trycket av kronisk strålning är tidsmässigt och kausalt kopplat till leukemogen transformation genom strålningsexponeringen" (Seed och Kaspar 1992).

Emellertid kan 75 mGy/d inte exakt beskrivas som en låg doshastighet – det motsvarar över 27 sievert per år. Samma studie på hundar visade ingen ökning av cancer eller minskning av förväntad livslängd för hundar som bestrålades med 3 mGy/d.

Människor

Effekter av något ökad strålningsnivå

I långtidsstudier av Tjernobyl-katastroflikvidatorer fann man att: "Under nuvarande forskning hittades paradoxalt nog längre telomerer bland personer som har fått tyngre långvarig bestrålning." och "Dödligheten på grund av onkologiska sjukdomar var lägre än i den allmänna befolkningen i alla åldersgrupper, vilket kan återspegla effektiv hälsovård för denna grupp." Även om avslutningsvis interimistiska resultat ignorerades och slutsatsen följde LNT -hypotesen: "Tecken på för tidigt åldrande hittades hos Tjernobyl-katastrofersanställda; dessutom utvecklades åldrandeprocessen i tyngre form och i yngre ålder hos människor, som utsattes för större jonisering. strålning."

Effekter av exponering för solljus

I en australisk studie som analyserade sambandet mellan sol- UV- exponering och DNA-skador, visade resultaten att även om frekvensen av celler med kromosombrott ökade med ökande solexponering , minskade felreparationen av DNA -strängbrott när solexponeringen ökade.

Effekter av exponering för kobolt-60

Hälsan hos invånarna i radioaktiva hyreshus i Taiwan har fått stor uppmärksamhet. 1982 förorenades mer än 20 000 ton stål av misstag med kobolt-60 , och mycket av detta radioaktiva stål användes för att bygga lägenheter och exponerade tusentals taiwaneser för gammastrålningsnivåer på upp till >1 000 gånger bakgrunden (genomsnitt 47,7 mSv, max. 2360 mSv kumulativ överdos). Den radioaktiva föroreningen upptäcktes 1992.

En allvarligt felaktig studie från 2004 jämförde byggnadens yngre invånare med den mycket äldre befolkningen i Taiwan och fastställde att de yngre invånarna var mindre benägna att ha diagnostiserats med cancer än äldre människor; detta framhölls som bevis på en strålningshormesiseffekt. (Äldre människor har mycket högre cancerfrekvens även i frånvaro av överdriven exponering för strålning.)

Under åren kort efter exponeringen har det totala antalet cancerfall rapporterats vara antingen lägre än samhällets genomsnitt eller något förhöjt. Leukemi och sköldkörtelcancer var avsevärt förhöjda. När en lägre andel av "alla cancerformer" upptäcktes, troddes det bero på att de exponerade invånarna hade en högre socioekonomisk status , och därmed överlag en hälsosammare livsstil. Dessutom har Hwang et al. varnade 2006 för att leukemi var den första cancertypen som visade sig vara förhöjd bland de överlevande från bombningarna i Hiroshima och Nagasaki, så det kan dröja årtionden innan någon ökning av vanligare cancertyper kan ses.

Förutom de överdrivna riskerna för leukemi och sköldkörtelcancer, noterar en senare publikation olika DNA-avvikelser och andra hälsoeffekter bland den exponerade befolkningen:

Det har förekommit flera rapporter om strålningseffekterna på den exponerade populationen, inklusive cytogenetisk analys som visade ökade mikronukleusfrekvenser i perifera lymfocyter i den exponerade populationen, ökningar av acentromera och enstaka eller multipla centromera cytogenetiska skador och högre frekvenser av kromosomala translokationer, ringar och dicentrik. Andra analyser har visat ihållande depression av perifera leukocyter och neutrofiler, ökade eosinofiler, förändrade distributioner av lymfocytsubpopulationer, ökade frekvenser av linsopaciteter, förseningar i fysisk utveckling bland exponerade barn, ökad risk för sköldkörtelavvikelser och sena konsekvenser i hematopoetisk anpassning hos barn.

Människor som bodde i dessa byggnader upplevde också infertilitet.

Radonterapi

Ytterligare information: Hälsoeffekter av radon § Bad

Avsiktlig exponering för vatten och luft som innehåller ökade mängder radon uppfattas som terapeutisk och "radonspa" kan hittas i USA, Tjeckien, Polen, Tyskland, Österrike och andra länder.

Effekter av ingen strålning

Med tanke på de osäkra effekterna av låg- och mycket lågnivåstrålning finns det ett akut behov av kvalitetsforskning inom detta område. En expertpanel som samlades vid 2006 års toppmöte om ultralåg strålningseffekter i Carlsbad, New Mexico, föreslog byggandet av ett ultralågstrålningslaboratorium . Laboratoriet, om det byggs, kommer att undersöka effekterna av nästan ingen strålning på försöksdjur och cellkulturer , och det kommer att jämföra dessa grupper med kontrollgrupper som exponeras för naturliga strålningsnivåer. Försiktighetsåtgärder skulle vidtas för att till exempel ta bort kalium-40 från foder från försöksdjur. Expertpanelen anser att Ultra-Low-Level Radiation-laboratoriet är det enda experimentet som med auktoritet och tillförsikt kan utforska effekterna av lågnivåstrålning; att den kan bekräfta eller förkasta de olika radiobiologiska effekterna som föreslås vid låga strålningsnivåer t.ex. LNT , tröskelvärde och strålningshormesis.

De första preliminära resultaten av effekterna av nästan ingen strålning på cellkulturer rapporterades av två forskargrupper 2011 och 2012; forskare i USA studerade cellkulturer skyddade från strålning i en stålkammare 650 meter under jorden vid Waste Isolation Pilot Plant i Carlsbad, New Mexico och forskare i Europa föreslog en experimentdesign för att studera effekterna av nästan ingen strålning på musceller (pKZ1) transgen kromosominversionsanalys), men utförde inte experimentet.

Se även

Vidare läsning

  •   Sanders, Charles L. (2009). Strålningshormesis och antagandet om linjärt ingen tröskel . ISBN 3642037194

externa länkar

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Radiation_hormesis&oldid=1129622770 "