Төмен дозалы сәулеленудің денсаулыққа әсері жөніндегі гипотезалар

Кіріспе

Иондаушы сәулелердің төмен дозасының денсаулыққа әсері жөніндегі гипотеза. Сәулеленудің гормезисі – иондаушы сәулелердің төмен дозасы (табиғи фондық деңгейде және одан жоғары) денсаулыққа пайдалы, аурулардан қорғайтын жөндеу механизмдерін белсендіретін гипотеза. Бұл механизмдер иондаушы сәулеленудің болмаған жағдайында іске қосылмайды. Резервтік жөндеу механизмдерінің иондаушы сәулеленудің зиянды әсерін жою ғана емес, сонымен қатар сәулеленумен байланысы жоқ ауруларды тежеу үшін стимуляцияланғанда жеткілікті тиімді болуы мүмкін (гормезисті қараңыз). Бұл концепция кемінде 2009 жылдан бері кең таралған. Дереккөздің сенімділігі күмәнді: 2024 жылғы сәуір айы.

Hypothesis regarding low doses of ionizing radiation on health

Radiation hormesis is the hypothesis that low doses of ionizing radiation (within the region of and just above natural background levels) are beneficial, stimulating the activation of repair mechanisms that protect against disease, that are not activated in absence of ionizing radiation. The reserve repair mechanisms are hypothesized to be sufficiently effective when stimulated as to not only cancel the detrimental effects of ionizing radiation but also inhibit disease not related to radiation exposure (see hormesis). It has been a mainstream concept since at least 2009. Unreliable source: date=April 2024

While the effects of high and acute doses of ionising radiation are easily observed and understood in humans (e. g. Japanese atomic bomb survivors), the effects of low level radiation are very difficult to observe and highly controversial. This is because the baseline cancer rate is already very high and the risk of developing cancer fluctuates 40% because of individual life style and environmental effects, obscuring the subtle effects of low level radiation. An acute effective dose of 100 millisieverts may increase cancer risk by ~0.8%. However, children are particularly sensitive to radioactivity, with childhood leukemias and other cancers increasing even within natural and man made background radiation levels (under 4 mSv cumulative with 1 mSv being an average annual dose from terrestrial and cosmic radiation, excluding radon which primarily doses the lung). There is limited evidence that exposures around this dose level will cause negative subclinical health impacts to neural development. Students born in regions of higher Chernobyl fallout performed worse in secondary school, particularly in mathematics. "Damage is accentuated within families (i. e., siblings comparison) and among children born to parents with low education " who often don't have the resources to overcome this additional health challenge. Hormesis remains largely unknown to the public. Government and regulatory bodies disagree on the existence of radiation hormesis and research points to the "severe problems and limitations" with the use of hormesis in general as the "principal dose response default assumption in a risk assessment process charged with
ensuring public health protection." Quoting results from a literature database research, the Académie des Sciences – Académie nationale de Médecine (French Academy of Sciences – National Academy of Medicine) stated in their 2005 report concerning the effects of low level radiation that many laboratory studies have observed radiation hormesis. However, they cautioned that it is not yet known if radiation hormesis occurs outside the laboratory, or in humans. Reports by the United States National Research Council and the National Council on Radiation Protection and Measurements and the United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation (UNSCEAR) argue that there is no evidence for hormesis in humans and in the case of the National Research Council hormesis is outright rejected as a possibility. Therefore, estimating linear no threshold model (LNT) continues to be the model generally used by regulatory agencies for human radiation exposure.

Адамдарда иондаушы сәулеленудің жоғары және жедел дозаларының әсерін байқау және түсіну оңай (мысалы, жапон атом бомбасынан аман қалғандар), бірақ төмен деңгейдегі сәулеленудің әсерін байқау өте қиын және күрделі мәселе болып табылады. Бұған себебі, қатерлі ісіктердің бастапқы көрсеткіші жоғары, ал жеке өмір салты мен қоршаған ортаның әсерінен қатерлі ісік даму қаупі 40%-ға дейін өзгереді, бұл төмен деңгейдегі сәулеленудің нәзік әсерін жасырады. 100 миллисиверт жедел дозасы қатерлі ісік даму қаупін шамамен 0,8%-ға арттыруы мүмкін. Дегенмен, балалар радиоактивтілікке ерекше сезімтал, сондықтан балалық шақтағы лейкемия және басқа да қатерлі ісіктер тіпті табиғи және жасанды фондық сәулелену деңгейлерінде де (жинақталу бойынша 4 мСв-ден төмен, 1 мСв – жер және ғарыш сәулеленуінен туындайтын орташа жылдық доза, радонды ескермейтін, ол негізінен өкпеге әсер етеді) көтерілуі мүмкін. Осы доза деңгейінде әсер етудің жүйке дамуына теріс, клиникалық белгілері байқалмайтын әсер ететініне қатысты шектеулі мәліметтер бар. Чернобыль апатынан көп әсер көрген аймақтарда туған оқушылар орта мектепте, әсіресе математика бойынша нашар нәтижелер көрсеткен. "Зиян отбасы ішінде (бауырластардың салыстыруы) және төмен білім деңгейі бар ата-аналардан туған балалар арасында күшейеді", олардың бұл қосымша денсаулық проблемасын жеңуге ресурстары жетпейді. Гормезис туралы көпшілікке әлі кеңінен белгілі емес. Үкіметтік және реттеуші органдар радиациялық гормезистің бар екендігі туралы келіспейді, ал зерттеулер "халық денсаулығын қорғауға бағытталған тәуекелді бағалау процесінде негізгі доза-әсерлі байланыс болжамы ретінде" гормезистің жалпы қолданылуымен байланысты "ауыр проблемалар мен шектеулерді" көрсетеді. Әдебиеттер базасынан алынған зерттеу нәтижелерін келтіре отырып, Франция Ғылым академиясы – Ұлттық медицина академиясы 2005 жылғы есебінде төмен деңгейдегі сәулеленудің әсеріне қатысты көптеген зертханалық зерттеулер сәулеленудің гормезисін байқағанын мәлімдеді. Алайда, олар радиациялық гормезис зертханадан тыс жерлерде немесе адамдарда болатыны әлі белгісіз екенін ескертті. АҚШ Ұлттық ғылым кеңесінің, Радиациялық қорғау және өлшеу жөніндегі ұлттық кеңесінің және Біріккен Ұлттар Ұйымының атомдық сәулеленудің әсері жөніндегі ғылыми комитетінің (UNSCEAR) есебінде адамдарда гормезис бар екенін көрсететін дәлелдер жоқ екендігі айтылады, ал Ұлттық ғылым кеңесінің жағдайында гормезис мүмкін емес деп толығымен жоққа шығарылады. Сондықтан, сызықтық ешқандай шексіз модель (LNT) адамдарға сәулеленудің әсерін бағау үшін реттеуші органдар тарапынан әдетте қолданылатын модель болып қалады.

Ұсынылған тетіктер мен жүргізіліп жатқан талқылау

Радиациялық гормез радиацияның табиғи деңгейіне тең және одан сәл жоғары радиациялық әсердің зиянды емес, тіпті пайдалы екенін, ал радиацияның әлдеқайда жоғары деңгейінің қауіпті екенін ұсынады. Радиациялық гормезді қолдайтындар жасушалар мен иммундық жүйенің радиоқорғау реакциялары радиацияның зиянды әсерін күшсіздетіп қана қоймай, радиациялық әсерге байланысты емес, спонтанды қатерлі ісіктің дамуын да тежейтінін мәлімдейді. Радиациялық гормез, барлық дозаларда радиациялық доза мен тәуекел арасындағы қатынастың сызықтық екенін, яғни кішкентай дозалардың да зиянды екенін, бірақ үлкен дозаларға қарағанда аз екенін айтатын, жалпы қабылданған сызықтық шексіз модельге (LNT) қарама-қарсы келеді. Химиялық және радиобиологиялық гормез туралы пікірлер Nature журналында жарияланды. Жапондық атом бомбасынан аман қалғандар (хибакуша (被爆者)) сияқты жоғары деңгейдегі радиацияның жедел дозасына ұшыраған адамдар тобына жасалған эпидемиологиялық зерттеулер LNT-ні (орташа доза ~ 210 мСв) нығайтса, төмен дозалар мен төмен дозалық қарқындарға қатысты зерттеулер қатерлі ісіктің көбеюін анықтауға мүмкіндік бермеді, соның салдарынан радиацияның төмен деңгейінің әсері жасырынып қалды. Эпидемиологиялық зерттеулер қатерлі ісіктің таралуын 1,2-ден 1,3-ке дейін, яғни 20%-дан 30%-ға дейін арттыратынын анықтауға қабілетті. Бірақ төмен дозаларда (1–100 мСв) күтілетін тәуекелдің артуы тек 1,001-ден 1,04-ке дейін ғана жетеді және егер қатерлі ісіктердің жағдайлары болса, оларды шатастыратын факторлар, қателер мен бұрмалаулар салдарынан анықтау мүмкін емес. Әсіресе, темекі шегудің таралуындағы өзгерістер немесе тіпті темекі шегу туралы хабарлаудың дәлдігі қатерлі ісіктің көбеюіне және өлшеу қатесіне әкеледі. Сондықтан, темекі шегудің таралуы туралы толық емес ақпаратқа ие көптеген мыңдаған субъектілерді зерттеу, темекі шегудің таралуын дұрыс ескере алатын кішігірім зерттеуге қарағанда төмен деңгейдегі сәулеленудің әсерін анықтауға қабілетсіз болады. Тікелей эпидемиологиялық деректердің болмауына байланысты, <100 мСв дозалық-әсер қатынасының жоғары сызықтық, сызықтық (LNT), шекті, төмен сызықтық немесе коэффициентінің теріс болатыны және белгісі өзгеретіні, яғни горметикалық жауап болатыны туралы қызу пікірталас жүріп жатыр. Радиациялық адаптивті жауап ықтимал горметикалық әсердің негізгі себебі болып көрінеді. Теориялық зерттеулер адаптивті жауаптың дозалық-әсер қисығының пішініне жауапты екенін және сызықтық қатынасты (LNT) горметикалық қатынасқа айналдыра алатынын көрсетеді. Көптеген ірі консенсус есептері мен мемлекеттік органдар қазіргі уақытта LNT-ге сүйенсе де, 2005 жылғы Франция Ғылым академиясының Ұлттық медицина академиясының төмен деңгейдегі сәулеленудің әсеріне қатысты есебі LNT-ні төмен дозаларда канцерогендік тәуекелдің ғылыми моделі ретінде қабылдамады. BEIR VII есебінде «нағыз доза шегінің болуы ДНК зақымдануына толыққанды қатесіз жауап пен қалпына келтіруді талап етеді» делінген. Олар ерекше қорқатын нәрсе – екі тізбекті үзілістер (DSB), және олар былай деді: «жасушалық жауаптағы қатеге бейім емес гомологтық емес ұш жаңарту (NHEJ) жөндеуі, ДНК жөндеу арқылы төмен дозалық қатерлі ісіктің басталуына қарсы екенін күшті дәлелдейді». Соңғы зерттеулер КТ сканерлерінен туындаған DSB 24 сағат ішінде қалпына келтірілетінін және DSB төмен дозаларда тиімдірек қалпына келтірілуі мүмкін екенін көрсетті, бұл төмен дозаларда иондаушы сәулеленудің тәуекелі дозаға тікелей пропорционал болмауы мүмкін екенін көрсетеді. Алайда, төмен дозалы иондаушы сәулелену иондаушы сәулеленуден туындамаған DSB-ның қалпына келуін ынталандыра ма, яғни горметикалық жауапты тудыра ма, бұл әлі белгісіз. Үйдегі радон газы көптеген адамдар үшін сәулелену дозасының ең үлкен көзі болып табылады және оның концентрациясын 150 Bq/m³ (4 pCi/L) төмен ұстау ұсынылады. Өкпе қатерлі ісігі қаупіне қатысты жүргізілген соңғы ретроспективті бақылау зерттеуі 50-ден 123 Bq/м³ аралығындағы топқа қарағанда 0-ден 25 Bq/м³ аралығындағы топта қатерлі ісіктің таралуының едәуір төмендегенін көрсетті. Бұл зерттеу гормезистің дәлелі ретінде келтіріледі, бірақ бір ғана зерттеуді шешуші деп қарастыруға болмайды. Үйдегі радонға ұшыраудың әсерін зерттеген басқа зерттеулер горметикалық әсерді көрсетпеді, мысалы, Field және басқалардың (2000) «Айова радон өкпе қатерлі ісігін зерттеуі», сонымен қатар радонға ұшыраудың күрделі дозаметриясын қолданды. Сонымен қатар, Darby және басқалар (2005) радонға ұшыраудың темекі шегуге бейімділікпен теріс байланысты екенін және экологиялық зерттеулердің бұл факторды ескеруі қажет екенін айтады; темекі шегудің жоғары деңгейі бар қалалық аймақтардағы адамдар көбінесе көп қабатты үйлердің көп болуына байланысты радонға ұшыраудың төмен деңгейін сезінеді. Осылайша, олар радонға 100-ден 199 Bq m−3 дозасында ұшыраған темекі шегушілер арасында өкпе қатерлі ісігінің маңызды өсуін анықтады және темекі шегу радонға ұшыраудан туындаған тәуекелді күшейтетінін ескертті, яғни темекі шегудің таралуын азайту радоннан туындаған өлім-жұлымды азайтуға көмектеседі. Алайда, қарама-қайшы нәтижелер туралы пікірталас жалғасуда, әсіресе АҚШ және Германияда жүргізілген зерттеулерде кейбір горметикалық әсерлер анықталды. Бұдан әрі, бөлшектік микросәулелерді зерттеулер көрсетіп тұр, тіпті бір ғана альфа бөлшегінің (мысалы, радон мен оның ұрпақтарынан) жасуша ядросынан өтуі жоғары мутагендікке ие, және альфа сәулеленуінің мутагендік әсері төмен дозаларда (жасушалардың шағын бөлігі альфа бөлшектеріне ұшыраса да) сызықтық шексіз модельмен болжалғаннан жоғары болуы мүмкін, бұл құбылыс жақын орналасқан әсерге байланысты деп есептеледі. Алайда, қазіргі уақытта төмен дозаларда адамдардағы канцерогенезді ынталандыратын жақын орналасқан әсер туралы жеткілікті мәліметтер жоқ.

Radiation hormesis proposes that radiation exposure comparable to and just above the natural background level of radiation is not harmful but beneficial, while accepting that much higher levels of radiation are hazardous. Proponents of radiation hormesis typically claim that radio protective responses in cells and the immune system not only counter the harmful effects of radiation but additionally act to inhibit spontaneous cancer not related to radiation exposure. Radiation hormesis stands in stark contrast to the more generally accepted linear no threshold model (LNT), which states that the radiation dose risk relationship is linear across all doses, so that small doses are still damaging, albeit less so than higher ones. Opinion pieces on chemical and radiobiological hormesis appeared in the journals Nature While epidemiological studies on populations of people exposed to an acute dose of high level radiation such as Japanese atomic bomb survivors (hibakusha (被爆者)) have robustly upheld the LNT (mean dose ~210 mSv), studies involving low doses and low dose rates have failed to detect any increased cancer rate. obscuring the subtle effects of low level radiation. Epidemiological studies may be capable of detecting elevated cancer rates as low as 1.2 to 1.3 i. e. 20% to 30% increase. But for low doses (1–100 mSv) the predicted elevated risks are only 1.001 to 1.04 and excess cancer cases, if present, cannot be detected due to confounding factors, errors and biases. In particular, variations in smoking prevalence or even accuracy in reporting smoking cause wide variation in excess cancer and measurement error bias. Thus, even a large study of many thousands of subjects with imperfect smoking prevalence information will fail to detect the effects of low level radiation than a smaller study that properly compensates for smoking prevalence. Given the absence of direct epidemiological evidence, there is considerable debate as to whether the dose response relationship <100 mSv is supralinear, linear (LNT), has a threshold, is sub linear, or whether the coefficient is negative with a sign change, i. e. a hormetic response. The radiation adaptive response seems to be a main origin of the potential hormetic effect. The theoretical studies indicate that the adaptive response is responsible for the shape of dose response curve and can transform the linear relationship (LNT) into the hormetic one. While most major consensus reports and government bodies currently adhere to LNT, the 2005 French Academy of Sciences National Academy of Medicine's report concerning the effects of low level radiation rejected LNT as a scientific model of carcinogenic risk at low doses. The BEIR VII report argued that, "the presence of a true dose threshold demands totally error free DNA damage response and repair." The specific damage they worry about is double strand breaks (DSBs) and they continue, "error prone nonhomologous end joining (NHEJ) repair in postirradiation cellular response, argues strongly against a DNA repair mediated low dose threshold for cancer initiation". Recent research observed that DSBs caused by CAT scans are repaired within 24 hours and DSBs may be more efficiently repaired at low doses, suggesting that the risk of ionizing radiation at low doses may not be directly proportional to the dose. However, it is not known if low dose ionizing radiation stimulates the repair of DSBs not caused by ionizing radiation i. e. a hormetic response. Radon gas in homes is the largest source of radiation dose for most individuals and it is generally advised that the concentration be kept below 150 Bq/m³ (4 pCi/L). A recent retrospective case control study of lung cancer risk showed substantial cancer rate reduction between 50 and 123 Bq per cubic meter relative to a group at zero to 25 Bq per cubic meter. This study is cited as evidence for hormesis, but a single study all by itself cannot be regarded as definitive. Other studies into the effects of domestic radon exposure have not reported a hormetic effect; including for example the respected "Iowa Radon Lung Cancer Study" of Field et al. (2000), which also used sophisticated radon exposure dosimetry. In addition, Darby et al. (2005) argue that radon exposure is negatively correlated with the tendency to smoke and environmental studies need to accurately control for this; people living in urban areas where smoking rates are higher usually have lower levels of radon exposure due to the increased prevalence of multi story dwellings. When doing so, they found a significant increase in lung cancer amongst smokers exposed to radon at doses as low as 100 to 199 Bq m−3 and warned that smoking greatly increases the risk posed by radon exposure i. e. reducing the prevalence of smoking would decrease deaths caused by radon. However, the discussion about the opposite experimental results is still going on, especially the popular US and German studies have found some hormetic effects. Furthermore, particle microbeam studies show that passage of even a single alpha particle (e. g. from radon and its progeny) through cell nuclei is highly mutagenic, and that alpha radiation may have a higher mutagenic effect at low doses (even if a small fraction of cells are hit by alpha particles) than predicted by linear no threshold model, a phenomenon attributed to bystander effect. However, there is currently insufficient evidence at hand to suggest that the bystander effect promotes carcinogenesis in humans at low doses.

Сәулелену деңгейінің сәл көтерілуінің әсері

Чернобыль апатының салдарын жолықтырушылардың ұзақ мерзімді зерттеуінде мыналар анықталды: "Қазіргі зерттеулерде парадоксалды түрде, ұзақ уақыт бойы күшті сәулеленуге ұшыраған адамдарда теломерлердің ұзындығы артық болды." және "Барлық жас топтарында онкологиялық ауруларға байланысты өлім-жітім жалпы халықтан төмен болды, бұл осы топқа көрсетілген тиімді медициналық көмектің нәтижесі болуы мүмкін." Дегенмен, қорытындыда алдыңғы нәтижелер назардан тыс қалдырылып, LNT гипотезасы бойынша шешім қабылданды: "Чернобыль апатынан тазалау жұмыстарында болғандарда ерте қартаю белгілері анықталды; сондай-ақ, иондаушы сәулеленуге көп ұшыраған адамдарда қартаю процесі ауыррақ және жасқа дейін жетіп дамыды."

Күн сәулесіне әсер ету

Австралиялық зерттеуде күн сәулесінің ультракүлгін сәулесіне ұшырау мен ДНК зақымдануы арасындағы байланыс талданды. Нәтижелер көрсеткендей, күнге ұшыраудың артуымен хромосомалық сынықтары бар жасушалардың саны көбейсе де, ДНК тізбегінің бұзылуын түзетудегі қателік азайды.

Кобальт-60 әсері

Тайваньдағы радиоактивті пәтерлерде тұратын адамдардың денсаулығына ерекше назар аударылды. 1982 жылы 20 000 тоннадан астам болат кобальт-60-пен кездейсоқ ластанды, және осы радиоактивті болаттың көп бөлігі пәтерлер салуға қолданылды, нәтижесінде мыңдаған тайваньдықтар >1000 есеге дейін гамма сәулелену деңгейіне (орташа 47,7 мСв, максималды артық жиынтық доза 2360 мСв) ұшырады. Радиоактивті ластану 1992 жылы анықталды. 2004 жылы жасалған бір зерттеу ғимараттағы жас тұрғындарды Тайваньның едәуір ересек халқымен салыстырып, жас тұрғындардың қарт адамдарға қарағанда қатерлі ісік диагнозы қойылған жағдайы азырақ екенін анықтады; бұл сәулеленудің гормездік әсерінің дәлелі ретінде ұсынылды. (Ересек адамдарда, артық сәулелену болмаған жағдайда да, қатерлі ісіктердің көрсеткіші әлдеқайда жоғары.) Сәулеленуге ұшырағаннан кейінгі жылдарда қатерлі ісіктердің жалпы саны қоғамдық орташа көрсеткіштен төмен немесе сәл жоғары болып тіркелді. Лейкемия және қалқанша безінің қатерлі ісігі айқын түрде жоғары болды. Сәулеленудің әсері туралы бірнеше хабарламалар бар, оның ішінде цитогенетикалық талдаулар, олар ұшыраған адамдардың перифериялық лимфоциттерінде микроядролардың көбеюін, ацентромерлік және бір немесе бірнеше центромерлік цитогенетикалық зақымданулардың артуын, хромосомалық транслокациялардың, сақиналардың және дицентриктердің жоғары жиілігін көрсетті. Басқа талдаулар перифериялық лейкоциттер мен нейтрофильдердің тұрақты түрде төмендеуін, эозинофильдердің артуын, лимфоциттердің субпопуляциясының өзгеруін, линзаның бұлдырау жиілігінің жоғарылауын, сәулеленуге ұшыраған балалардың физикалық дамуының тежелуін, қалқанша безінің бұзылуларының қаупінің артуын және балаларда гематопоэздік бейімделудің кешіккен салдарындарын көрсетті. Бұл ғимараттарда тұратын адамдарда сүексіздік те байқалды.

Радон терапиясы

Радонға толы су мен ауаға уәкілетті түрде ұшырау емдік деп есептеледі, ал "радон курорттарын" АҚШ, Чехия, Польша, Германия, Австрия және басқа да елдерде кездестіруге болады.

Сәулеленудің болмауының әсері

Төмен және өте төмен деңгейдегі сәулеленудің белгісіз әсерлерін ескере отырып, осы салада сапалы зерттеулер жүргізудің шұғыл қажеттілігі бар. 2006 жылы Нью-Мексико штатының Карлсбад қаласында өткен Өте төмен деңгейдегі сәулелену әсерлері саммитінде сарапшылар тобы Өте төмен деңгейдегі сәулелену зертханасын салуды ұсынды. Егер салынса, бұл зертхана зертханалық жануарлар мен жасушалар өсінділеріне сәулеленудің дерлік жоқ әсерін зерттейді және осы топтарды табиғи сәулелену деңгейіне ұшыраған бақылау топтарымен салыстырады. Мысалы, зертханалық жануарлардың тамағынан калий-40 алып тастау сияқты алдын ала шаралар қолданылады. Сарапшылар тобы Өте төмен деңгейдегі сәулелену зертханасының ғана төмен деңгейдегі сәулеленудің әсерін сенімді және нақты зерттеуге мүмкіндік беретініне сенімді; ол төмен деңгейдегі сәулеленуде ұсынылған әртүрлі радиобиологиялық әсерлерді, мысалы, LNT, шектік мән және сәулелену гормезісін растай немесе жоққа шығара алады. 2011 және 2012 жылдары екі зерттеу тобы жасушалар өсінділеріне дерлік жоқ сәулеленудің әсері туралы алғашқы нәтижелерді жариялады; АҚШ-тағы зерттеушілер Карлсбадтағы (Нью-Мексико) Қалдықтарды оқшаулау пилоттық зауытында 650 метр тереңдікте орналасқан болат камерада сәулеленуден қорғалған жасушалар өсінділерін зерттеді, ал Еуропадағы зерттеушілер егеуқұйрық жасушаларына дерлік жоқ сәулеленудің әсерін зерттеу үшін эксперименттік жобаны ұсынды (pKZ1 трансгендік хромосомалық инверсиялық талдау), бірақ эксперимент жүргізілген жоқ.