Co vlastně dělá radiace z jaderné katastrofy s naším tělem?

Atomové zbraně a jaderné havárie jako v Černobylu a Fukušimě nás ujistily, že všichni víme, že jaderné záření může zabíjet.

Ale jak přesně radiace ovlivňuje naše tělo? A proč záření někdy způsobuje rakovinu a jindy ji léčí?

Jaderné záření je energie, kterou uvolňují všechny radioaktivní prvky při rozpadu na stabilnější atomy. A právě teď vzniká ve vašem okolí.

Radioaktivní atomy ve všem – od hornin po banány a dokonce i v našem těle – vydávají energii, když se rozpadají na stabilnější formy.

Naše buňky dokáží snadno vyčistit veškeré škody způsobené tímto nízkoúrovňovým zářením na pozadí – v průměru jsou Australané vystaveni asi 1,5 % záření.5 milisievertů (mSv) záření pozadí ročně – ale něco jiného je, pokud jste vystaveni dávkám vyšším než asi 500 mSv.

Kombinace toho, jak velkému záření jste vystaveni, jakému typu a jak často, určuje účinek na vaše buňky a tkáně.

Nízké dávky jaderného záření spíše mění buňky úpravou DNA, zatímco vysoké dávky mají tendenci buňky zabíjet.

Dlouhodobé vystavení nízkým dávkám záření tedy zvyšuje pravděpodobnost onemocnění rakovinou, zatímco jednorázová vysoká dávka rychle způsobí okamžité poškození buněk a tkání – tento proces se účinně používá k usmrcení nádorových buněk při radioterapii.

Velmi vysoké dávky, jaké zažívají pracovníci v místech jaderných havárií (několikatisíckrát vyšší než úroveň radiačního pozadí), způsobují rozsáhlá poškození, která vedou k řadě příznaků známých pod souhrnným názvem nemoc z ozáření. Extrémně vysoké dávky mohou způsobit smrt během několika dnů nebo týdnů.

Co je jaderné záření?

Vysokoenergetické záření uvolňované při radioaktivním rozpadu může mít podobu velmi rychlých částic (elektronů v případě záření beta; dvou protonů a dvou neutronů u záření alfa) nebo vln (záření gama nebo rentgenové záření).

Bez ohledu na to, jakou má formu, má veškeré jaderné záření dostatek energie na to, aby odebralo elektrony atomům a molekulám, se kterými interaguje, a proto si vysloužilo název ionizující záření.

Je to právě tato vlastnost odebírání elektronů (ionizace), která poškozuje naše buňky a tkáně.

Odebírání elektronů může kromě vzniku tepla také narušovat chemické vazby. Když k tomu dojde v molekule DNA, může to způsobit mutace, které mohou vést ke vzniku rakoviny. Ionizace bílkovin může narušit jejich tvar a funkci, což u molekul, které koordinují většinu chemických procesů v našich buňkách, nechceme.

Tyto účinky se ještě zhoršují, když se molekuly vody (H2O) v našem těle ionizují na volné radikály OH- a H+ s vysokou energií, které mohou napadat další molekuly a buňky v okolí.

Naše tělo je plné vody a téměř všechny buňky mají DNA, ale některé buňky a tkáně jsou k poškození jaderným zářením náchylnější než jiné.

Které buňky v těle jsou nejvíce zasaženy zářením?

Jaderným zářením jsou nejvíce zasaženy buňky a orgány, které se aktivně množí, protože DNA je více vystavena, když se buňka dělí.

Krevní buňky mají v našem těle nejvyšší rychlost obměny, takže tkáň, kde vznikají – rychle se dělící buňky kostní dřeně – je nejnáchylnější k poškození zářením.

Poškození kostní dřeně při vysokých dávkách – a její úplné zničení při velmi vysokých dávkách – narušuje náš imunitní systém tím, že nenahrazuje naše bílé krvinky.

Dlouhodobé vystavení nižším dávkám může vést k rakovinotvorným mutacím DNA v kostní dřeni, což může u lidí vystavených působení těchto dávek při práci nebo v místě bydliště vést k rakovině krve – leukémii.

Buňky vystýlající trávicí soustavu se také rychle dělí, takže se mohou vyrovnat s fyzickým a chemickým náporem při trávení naší potravy. Poškození trávicího traktu přispívá k příznakům akutního radiačního syndromu u lidí, kteří jsou vystaveni vysokým dávkám.

Vývojové plody jsou samozřejmě na záření neuvěřitelně citlivé, zatímco pomalu se dělící tkáně, jako jsou svalové a nervové buňky, jsou mnohem méně citlivé.

A zdravé tkáně a orgány nejsou jediné buňky, které se pravidelně rozmnožují – nádory jsou doslova klubka buněk, které se vymykají kontrole, a proto je radioterapie může účinně zničit. Pomáhá i dobré prokrvení vyživující nádory, protože záření interaguje i s rozpuštěným kyslíkem v krvi. To vede k produkci volných radikálů, které napadají okolní buňky a zesilují účinek záření.

Vystavení vnějšímu záření je jedna věc, ale požití radioaktivních částic posouvá poškození na další úroveň.

Co se stane, když vdechnete radioaktivní částice nebo spolknete kontaminované jídlo či vodu?

Vdechnutím nebo spolknutím radioaktivního materiálu se zdroj záření dostane přímo k vašim buňkám, což zvyšuje riziko vzniku rakoviny v tkáních, kde se hromadí.

Radioaktivní jód (jód-131) vyvržený do ovzduší při výbuchu v Černobylu v roce 1986 způsobil velké množství případů rakoviny štítné žlázy u lidí, kteří pili kontaminované mléko. (Poté, co se uvolnil v mracích radioaktivního materiálu po výbuchu, dopadl jód – vedlejší produkt štěpné reakce jaderných reakcí – na pole, kde ho spolykaly krávy).

Jód je nezbytný pro normální funkci štítné žlázy a díky svému talentu přitahovat jód dostává žláza při pití kontaminovaného mléka koncentrovanou dávku jódu-131. V případě, že je mléko kontaminováno, je jód-131 v krvi. Rakovina štítné žlázy je naštěstí léčitelná odstraněním žlázy, i když následuje celoživotní užívání hormonálních doplňků. Hladina radioaktivního jódu s poločasem rozpadu pouhých osm dní po havárii rychle opadla, takže riziko ozáření kleslo během několika týdnů po katastrofě.

Ne tak u radioaktivního izotopu cesia-137, který má poločas rozpadu 30 let. Cesium je velmi dobře rozpustné ve vodě, takže když se prostřednictvím kontaminovaných potravin nebo vody dostane do našeho krevního oběhu, nakonec se rozšíří po celém těle a koncentruje se zejména ve svalové tkáni. Naše tělo nakonec tyto tkáně přemění, ale trvá tři měsíce, než se množství cesia ve svalech sníží na polovinu, takže dlouhodobé vystavení záření beta a gama zvyšuje pravděpodobnost vzniku rakoviny v těchto tkáních.

S poločasem rozpadu 29 let se stroncium-90 připojuje k cesiu-137 jako dlouhodobý zdroj škodlivého záření po jaderných haváriích.

Stroncium je chemicky velmi podobné vápníku, takže pokud přijmete potravu kontaminovanou radioaktivními izotopy stroncia, jako je stroncium-90, skončí tam, kde by normálně skončil vápník – především v kostech.

U dospělých se stroncium hromadí především na povrchu kostí, ale u dětí se může zabudovat do samotné rostoucí kosti. Záření beta, které se uvolňuje při rozpadu radioaktivních atomů na stabilnější formy, může poškodit kostní dřeň a vést k rakovině kostí.