Komerční prezentace
Registrace uživatele

Přihlašte se k odběru informací, novinek, získejte přístup do diskuzního fóra.

Vesmír č. 10
Vesmír č. 10
Toto číslo vychází
2. 10. 2017
Novinky
Zdarma jedno celé číslo Vesmíru v pdf.
• Říjnové číslo Vesmíru
reklama

Proč nízká úroveň záření nemůže způsobit rakovinu

Tělesná teplota, příjem potravy a dýchání způsobují mnohonásobně více mutací než přirozená radioaktivita
Publikováno: Vesmír 77, 553, 1998/10
Obor: Biologie

Když jednotlivá ionizující částice anebo foton pronikne do živého organizmu, nelze vyloučit, že to poškodí DNA v buňce. Poškození může mít vliv na funkci buňky a vést k rakovině. Abychom však pochopili významnost takové události pro lidský organizmus, podívejme se na její četnost.

Nejprve je třeba uvážit, že nás všechny obklopuje jakési moře přirozené radioaktivity. Přispívají k ní přirozeně radioaktivní látky, z nichž je složena půda a stavební materiály, příměsi, které jsou obsaženy v jídle a vodě, a kosmické záření přicházející z vesmíru. Tělo však neumí rozlišit přirozenou radioaktivitu od umělé, tedy lidmi vyrobené či v důsledku lidské činnosti vzniklé. Oba typy radioaktivity provázejí stejné fyzikální procesy a charakteristiky. Právě v důsledku přirozené radioaktivity je však naše tělo každou vteřinu bombardováno přibližně 15 000 fotony anebo ionizujícími částicemi. To znamená, že více než miliarda takových událostí nás potkává denně po celý život!

Naše tělo však musí čelit ještě většímu ohrožení. Denně se z DNA v každé lidské buňce ztratí 5000 purinových bází, protože normální tělesná teplota ruší jejich spojení na deoxyribózu. Ještě větší poškození je způsobeno zdvojováním DNA a normálním dělením buněk. A úplně největší poškození (denně milion poškozených nukleotidů DNA v každé buňce) je způsobeno volnými radikály vytvořenými v průběhu normálních metabolických procesů, které jsou spojeny s příjímáním potravy a dýcháním. Radiace má na svědomí více poškození obou vláken DNA než metabolizmus (míněno na jednu “událost″), a tyto „dvojité zlomy“ jsou hůře opravitelné než poškození pouze jednoho vlákna; ale i když tyto odlišnosti vezmeme v úvahu, mutace (tj. neopravená anebo špatně opravená poškození) v důsledku metabolizmu převyšují ty způsobené radiací až 10 000 000krát.

V následující tabulce, která je převzata z práce Myron Pollycova, Ludwiga Feinendegena a dalšich, jsou tato čísla přehledně uvedena pro každou z 1014 buněk těla. Denně se tvoří v každé buňce asi 10 miliard volných radikálů a asi 1 % z nich je v dosahu DNA. Volné radikály blízko DNA jsou uvedeny v tabulce v prvním řádku prvního sloupce vlevo (toto číslo není nijak porovnatelné s účinky radiace). Kolem 99 % z nich je zneškodněno ještě předtím, než nějaké poškození způsobí, a teprve zbývající volné radikály poškozují DNA, jak je uvedeno ve druhém řádku. Odpovídající počet změn DNA způsobených nízkoenergetickým zářením γ z pozadí je pouze 0,005 denně, tj. jedna změna DNA každých 200 dní. Jedna z 10 000 těchto změn zůstává organizmem neopravena v případě metabolizmu (kolem 99,99 % těchto změn je opraveno) a asi 1 z každých 500 v případě radiace (kvůli mnohem obtížnějšímu opravování dvojitých přerušení). Nakonec se asi 99 % poškozených buněk odstraní a 1 % zůstane v organizmu jako mutace, jak ukazuje další řádek tabulky.

V souvislosti s těmito fakty nás okamžitě napadnou dvě otázky. První je tato: Jak může živý organizmus tak prudký útok vůbec vydržet? Lze odpovědět, že tělo disponuje velkým množstvím antioxidantů chránících ho před poškozením, enzymy, které stále sledují DNA a opravují poškozené nukleotidy, a procesy odstraňujícími ty, jež již nelze opravit. Druhou otázkou je, za jaký čas způsobí vystavení vysoké hladině radiace škodu v organizmus? Je jasné, že přídavek několika málo mutací navíc (k těm milionům, pocházejících z metabolizmu) by nebyl významný. Ale vysoké hladiny radiace mohou ochromit normální biologické funkce organizmu i opravné procesy a zanechat ho poškozený, a tudíž zranitelný při vzniku a postupu rakovinných procesů a jiných škodlivých důsledků.

To vyvolává další otázku: Proč nízká radiace příliš nesnižuje regenerační schopnost lidské tkáně? Odpověď je dána tím, jak tělo reaguje na nízké hladiny jiných látek, které za určitých okolností mohou na člověka působit toxicky. Když vstříkneme malé množství bakterií některé nemoci nebo toxických kovů do organizmu, výsledkem je povzbuzení imunitního systému, takže následným útokům tímtéž toxinem ve velkém množství již tělo může účinně čelit. Výzkumy naznačují, že radiace působí stejně. Četné studie ukázaly, že opravný mechanizmus buňky i DNA je povzbuzován nízkými až mírně zvýšenými hladinami radiace. Z japonských studií vyplývá, že několik celotělových nebo polotělových dávek velikosti 50–100 miligrayů obdržených v minutových až dvouminutových dávkách v několikadenním intervalu po sobě se zdá být právě tou dávkovou rychlostí, která povzbuzuje obranné mechanizmy, aniž by se to z dlouhodobého pohledu významně projevilo na celkovém poškození buněk. Intervaly mezi ozářením jsou načasovány optimálně vzhledem k normálnímu buněčnému cyklu. Také již existují výzkumné zprávy, jejichž závěry říkají, že organizmy držené v podmínkách, kdy je radiační pozadí nižší než normální, jsou postiženy škodlivě a zotavují se, teprve když jsou podmínky vráceny k normálu.

Lze tedy shrnout, že naše tělesná teplota a normální příjem potravy a dýchání způsobují v našich tělech zhruba milionkrát více mutací než přirozená radioaktivita v našem životním prostředí. A nízké hladiny radiace, které jsou jako limitní povoleny a kontrolovány dozorem nad bezpečností jaderných zařízení, tvoří méně než 1 % tohoto přirozeného pozadí. Vědecká teorie a data – a také praktická zkušenost – ukazují, že tyto nízké hladiny záření nás nepoškozují. 1)

Literatura

„Cancer“, in Molecular Biology of the Cell, Bruce Alberts, J. D. Watson et al., editors, Chap. 21, 1187–1218, Garland Pub, 1989
Dan Billen: „Spontaneous DNA Damage and Its Significance for the ,Negligible Dose‘ Controversy in Radiation Protection“, Radiation Research, Vol. 124, 242–245,1990
Harold Varmus, R. A. Weinberg: Genes and the Biology of Cancer, Scientific American Library, 153, 1993
United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation (UNSCEAR), 1994, „Sources and Effects if Ionizing Radiation; Report to the General Assembly with Scientific Annexes,“ N. Y., United Nations, Annex B.

Poznámky

1) /Předneseno na ANS Radiation and Shielding Division Topical Conference v Nashville, USA (19.23. 4. 1998). Přeložila L. Marková/

Opravné mechanizmy po ozáŘení

Bylo by snad vhodné rozbor T. Rockwella doplnit evoluční úvahou, protože veškeré opravné mechanizmy, o kterých se autor zmiňuje, jsou produktem evoluce. Ta však probíhala na pozadí daleko vyšší přirozené radioaktivity, jak lze snadno vypočítat zpětnou extrapolací rozpadových poločasů přirozeně radioaktivních prvků zemské kůry. Nebude jistě příliš odvážné tvrdit, že opravné mechanizmy se musely vyvíjet od samého začátku evoluce úlohy nukleových kyselin jako archivní podoby genetické informace.

Je velmi pravděpodobné, že opravné procesy se nejen u bakterií (kde je to prokázáno), ale i u eukaryontních organizmů aktivují signálem, který vydává poškozená DNA. Malá dávka záření takový signál spustí a následný proces opraví veškeré chyby. Je-li chyb způsobených zářením méně, než je kapacita opravného systému, opraví se i další chyby. Znamená to, že po ozáření je v DNA méně chyb než před ním a pozorujeme pozitivní účinek malé dávky. Jestliže ale rozsah radiačního poškození reparační kapacitu překročí, dostaví se negativní účinek ozáření. Skutečně jsme na křivce přežití bakterií po ultrafialovém ozáření pozorovali při malých dávkách vzestup, po zvýšení následoval exponenciální pokles.

Čtenáři bych chtěl připomenout diskusi o prospěšnosti či škodlivosti malých dávek ionizujícího záření ve Vesmíru (Vesmír 66, 252, 1987/9; 66, 588, 1987/10)


Soubory

Článek ve formátu PDF: 1998_V553-554.pdf (137 kB)

Diskuse

Žádné příspěvky