Hvad gør stråling fra en atomkatastrofe egentlig ved vores kroppe?

Atomvåben og atomulykker som dem i Tjernobyl og Fukushima har sikret, at vi alle ved, at atomstråling kan dræbe.

Men hvordan påvirker strålingen egentlig vores kroppe? Og hvorfor forårsager stråling nogle gange kræft og andre gange helbreder den?

Nuklearstråling er den energi, som alle radioaktive grundstoffer afgiver, når de nedbrydes til mere stabile atomer. Og den produceres i og omkring dig lige nu.

Radioaktive atomer i alt – fra sten til bananer og selv vores kroppe – afgiver energi, når de henfalder til mere stabile former.

Vores celler kan nemt rense op for eventuelle skader fra denne baggrundsstråling på lavt niveau – i gennemsnit udsættes australierne for ca. 1.5 millisievert (mSv) baggrundsstråling om året – men det er en anden historie, hvis man udsættes for doser, der er større end ca. 500 mSv.

Kombinationen af, hvor meget stråling man udsættes for, hvilken type og hvor ofte, er afgørende for virkningen på ens celler og væv.

Lave doser af kernestråling er mere tilbøjelige til at ændre cellerne ved at ændre DNA’et, mens høje doser har tendens til at dræbe cellerne.

Så langvarig udsættelse for lave strålingsdoser øger chancerne for at få kræft, mens en enkelt høj dosis hurtigt vil forårsage øjeblikkelig skade på celler og væv – en proces, der effektivt anvendes til at dræbe tumorceller i strålebehandling.

Meget høje doser som dem, der udsættes for af arbejdstagere på stedet for atomulykker (flere tusinde gange højere end baggrundsstrålingsniveauet), forårsager omfattende skader, hvilket resulterer i en række symptomer, der samlet set kaldes strålesyge. Ekstremt høje doser kan dræbe i løbet af dage eller uger.

Hvad er atomstråling?

Den højenergi-stråling, der afgives ved radioaktivt henfald, kan have form af partikler med meget høj hastighed (elektroner i tilfælde af betastråling; to protoner og to neutroner i tilfælde af alfastråling) eller bølger (gamma- eller røntgenstråler).

Uanset hvilken form den har, har al atomstråling energi nok til at fjerne elektroner fra de atomer og molekyler, som den interagerer med, hvilket har givet den navnet ioniserende stråling.

Det er denne elektronstribende (ioniserende) egenskab, der forårsager skade på vores celler og væv.

Selvom der opstår varme, kan fjernelsen af elektroner også bryde kemiske bindinger. Når det sker i et DNA-molekyle, kan det forårsage mutationer, som kan føre til kræft senere hen. Og ionisering af et protein kan forstyrre dets form og funktion – ikke noget, man ønsker i de molekyler, der koordinerer det meste af kemien i vores celler.

Disse virkninger forværres, når vandmolekyler (H2O) i vores kroppe ioniseres til de høje energirige frie radikaler OH- og H+, som kan angribe andre molekyler og celler i nærheden.

Vores kroppe er fulde af vand, og næsten alle celler har DNA, men nogle celler og væv er mere modtagelige for skader fra atomstråling end andre.

Hvilke celler i kroppen påvirkes mest af stråling?

De celler og organer, der påvirkes mest af atomstråling, er dem, der er aktivt reproducerende, fordi DNA’et er mere udsat, når cellen er i færd med at dele sig.

Blodceller har den højeste omsætningshastighed i vores krop, så det væv, hvor de produceres – de hurtigt delende celler i knoglemarven – er mest modtageligt for strålingsskader.

Skaderne på knoglemarven i høje doser – og fuldstændig ødelæggelse af den i meget høje doser – svækker vores immunsystem ved ikke at erstatte vores hvide blodlegemer.

Langvarig eksponering for lavere doser kan føre til kræftfremkaldende DNA-mutationer i knoglemarven, hvilket kan føre til blodkræft leukæmi hos personer, der udsættes gennem arbejde eller placering.

Cellerne, der beklæder fordøjelsessystemet, deler sig også hurtigt, så de kan klare det fysiske og kemiske overgreb, som fordøjelsen af vores mad medfører. Skader på mave-tarmkanalen bidrager til symptomerne på akut strålesyndrom hos personer, der udsættes for høje doser.

Fostre under udvikling er naturligvis utroligt følsomme over for stråling, mens langsomt delende væv som muskel- og nerveceller er langt mindre følsomme.

Og sunde væv og organer er ikke de eneste celler, der regelmæssigt formerer sig – tumorer er bogstaveligt talt kugler af celler, der deler sig ukontrolleret, og derfor kan strålebehandling være effektiv til at ødelægge dem. Den gode blodforsyning, der fodrer tumorerne, hjælper også, fordi strålingen også interagerer med den opløste ilt i blodet. Det fører til produktion af frie radikaler, som angriber de nærliggende celler og forstærker strålingens virkning.

Bekæmpelse af ekstern stråling er én ting, men indtagelse af radioaktive partikler bringer skaden op på et andet niveau.

Hvad sker der, hvis du indånder radioaktive partikler eller sluger forurenet mad eller vand?

Indånding eller indtagelse af radioaktivt materiale sender strålekilden direkte til dine celler, hvilket øger risikoen for udvikling af kræft i de væv, hvor de ophobes.

Radioaktivt jod (jod-131), der blev blæst ud i atmosfæren ved Tjernobyl-eksplosionen i 1986, forårsagede et stort antal tilfælde af kræft i skjoldbruskkirtlen hos mennesker, der drak forurenet mælk (jodet – et biprodukt af nukleare spaltningsreaktioner – blev frigivet i skyerne af radioaktivt materiale efter eksplosionen og landede på marker, hvor det blev slugt af køer).

Jod er afgørende for skjoldbruskkirtlens normale funktion, og med sin evne til at tiltrække jod får kirtlen en koncentreret dosis jod-131, når der drikkes forurenet mælk. Heldigvis kan skjoldbruskkirtelkræft behandles ved fjernelse af kirtlen, selv om der følger et liv med hormontilskud. Med en halveringstid på kun otte dage faldt niveauet af radioaktivt jod hurtigt efter ulykken, så risikoen for eksponering faldt inden for få uger efter katastrofen.

Det er ikke tilfældet med den radioaktive isotop cæsium-137, som har en halveringstid på 30 år. Cæsium er meget opløseligt i vand, så når det kommer ind i vores blodkredsløb via forurenet mad eller vand, ender det med at sprede sig i hele kroppen og koncentrerer sig især i muskelvævet. Vores kroppe omdanner til sidst disse væv, men det tager tre måneder at halvere mængden af cæsium i vores muskler, så langvarig udsættelse for beta- og gammastråling øger risikoen for udvikling af kræft i disse væv.

Med en halveringstid på 29 år slutter strontium-90 sig til cæsium-137 som en langvarig kilde til skadelig stråling efter atomulykker.

Strontium minder kemisk set meget om calcium, så hvis man indtager mad, der er forurenet med radioaktive strontiumisotoper som strontium-90, ender det der, hvor calcium normalt ville ende – primært i knoglerne.

I voksne ophobes strontium hovedsageligt på overfladen af knoglerne, men hos børn kan det blive inkorporeret i selve den voksende knogle. Den betastråling, der afgives, når de radioaktive atomer henfalder til mere stabile former, kan skade knoglemarven og føre til knoglekræft.