Mitä ydinkatastrofin säteily oikeastaan tekee elimistöllemme?

Atomiaseet ja ydinonnettomuudet, kuten Tšernobylin ja Fukushiman onnettomuudet, ovat varmistaneet, että tiedämme kaikki, että ydinsäteily voi tappaa.

Mutta miten säteily tarkalleen ottaen vaikuttaa elimistöömme? Ja miksi säteily joskus aiheuttaa syöpää ja joskus parantaa sitä?

Ydinsäteily on energiaa, jota kaikki radioaktiiviset alkuaineet luovuttavat hajotessaan vakaammiksi atomeiksi. Ja sitä tuotetaan sinussa ja ympärilläsi juuri nyt.

Radioaktiiviset atomit kaikessa – kivistä banaaneihin ja jopa kehossamme – luovuttavat energiaa hajotessaan stabiilimpiin olomuotoihin.

Solumme pystyvät helposti puhdistamaan tämän matalan taustasäteilyn aiheuttamat vauriot – keskimäärin australialaiset altistuvat noin 1.5 millisievertille (mSv) taustasäteilyä vuodessa – mutta tilanne on toinen, jos altistut yli 500 mSv:n säteilyannoksille.

Vaikutukset soluihisi ja kudoksiisi määräytyvät sen mukaan, kuinka paljon, millaiselle säteilylle ja kuinka usein altistut.

Matalat ydinsäteilyannokset todennäköisemmin muuttavat soluja muokkaamalla DNA:ta, kun taas suuret annokset yleensä tappavat soluja.

Siten pitkäaikainen altistuminen pienille säteilyannoksille lisää todennäköisyyttä sairastua syöpään, kun taas yksittäinen suuri annos aiheuttaa nopeasti välitöntä vahinkoa soluille ja kudoksille – prosessia, jota käytetään tehokkaasti kasvainsolujen tappamiseen sädehoidossa.

Erittäin suuret annokset, kuten ydinonnettomuuksien tapahtumapaikoilla työskentelevien työntekijöiden kokemat annokset (useita tuhansia kertoja korkeammat kuin taustasäteilytaso), aiheuttavat laajoja vaurioita, jotka johtavat erilaisiin oireisiin, jotka tunnetaan yhteisnimellä säteilysairaus. Äärimmäisen suuret annokset voivat tappaa päivissä tai viikoissa.

Mitä on ydinsäteily?

Radioaktiivisen hajoamisen synnyttämä korkeaenerginen säteily voi esiintyä hyvin nopeina hiukkasina (beetasäteilyn tapauksessa elektronit; alfasäteilyn tapauksessa kaksi protonia ja kaksi neutronia) tai aaltoina (gamma- tai röntgensäteily).

Muodosta riippumatta kaikella ydinsäteilyllä on riittävästi energiaa irrottaakseen elektroneja atomeista ja molekyyleistä, joiden kanssa se on vuorovaikutuksessa, minkä vuoksi sitä kutsutaan ionisoivaksi säteilyksi.

Juuri tämä elektronien irrotusominaisuus (ionisointi) aiheuttaa vahinkoa soluillemme ja kudoksillemme.

Lämmön lisäksi elektronien irrottaminen voi rikkoa kemiallisia sidoksia. Kun näin tapahtuu DNA-molekyylissä, se voi aiheuttaa mutaatioita, jotka voivat myöhemmin johtaa syöpään. Ja proteiinin ionisoituminen voi sekoittaa sen muodon ja toiminnan, mitä ei haluta molekyyleissä, jotka koordinoivat suurinta osaa solujemme kemiasta.

Nämä vaikutukset pahenevat, kun kehossamme olevat vesimolekyylit (H2O) ionisoituvat suurienergisiksi vapaiksi radikaaleiksi OH- ja H+, jotka voivat hyökätä muita lähellä olevia molekyylejä ja soluja vastaan.

Kehomme on täynnä vettä, ja lähes kaikissa soluissa on DNA:ta, mutta jotkin solut ja kudokset ovat alttiimpia ydinsäteilyn aiheuttamille vaurioille kuin toiset.

Mihin elimistön soluihin säteily vaikuttaa eniten?

Ydinsäteily vaikuttaa eniten niihin soluihin ja elimiin, jotka lisääntyvät aktiivisesti, koska DNA on alttiimpi silloin, kun solu on jakautumassa.

Verisoluilla on elimistössämme suurin vaihtuvuus, joten kudos, jossa niitä tuotetaan – luuytimen nopeasti jakautuvat solut – on alttiimpaa säteilyvaurioille.

Luuytimen vaurioituminen suurilla annoksilla – ja sen täydellinen tuhoutuminen hyvin suurilla annoksilla – heikentää immuunijärjestelmäämme, koska valkosoluja ei korvata.

Pitkäkestoinen altistuminen pienemmille annoksille voi johtaa luuytimessä syöpää aiheuttaviin DNA-mutaatioihin, jotka voivat johtaa veren syöpään, leukemiaan, ihmisillä, jotka altistuvat työssä tai paikan päällä.

Ruuansulatuskanavan solut ovat myös nopeasti jakautuvia, joten ne pystyvät selviytymään ruoan sulattamisen aiheuttamasta fyysisestä ja kemiallisesta hyökkäyksestä. Ruoansulatuskanavan vauriot vaikuttavat osaltaan akuutin säteilyoireyhtymän oireisiin ihmisillä, jotka altistuvat suurille säteilyannoksille.

Kehittyvät sikiöt ovat tietenkin uskomattoman herkkiä säteilylle, kun taas hitaasti jakautuvat kudokset, kuten lihas- ja hermosolut, ovat paljon vähemmän herkkiä.

Eivätkä terveet kudokset ja elimet ole ainoita soluja, jotka lisääntyvät säännöllisesti – kasvaimet ovat kirjaimellisesti palloja, joissa on soluja, jotka jakaantuvat kontrolloimattomasti, minkä vuoksi sädehoito voi olla tehokasta niiden tuhoamisessa. Kasvaimia ruokkiva hyvä verenkierto auttaa myös, koska säteily on vuorovaikutuksessa myös veressä olevan liuenneen hapen kanssa. Tämä johtaa vapaiden radikaalien tuotantoon, jotka hyökkäävät läheisten solujen kimppuun, jolloin säteilyn vaikutus voimistuu.

Ulkoiselle säteilylle altistuminen on yksi asia, mutta radioaktiivisten hiukkasten nauttiminen nostaa vahingon toiselle tasolle.

Mitä tapahtuu, jos hengittää radioaktiivisia hiukkasia tai nielee saastunutta ruokaa tai vettä?

Radioaktiivisen materiaalin sisäänhengittäminen tai nieleminen toimittaa säteilylähteen suoraan soluihisi, mikä kasvattaa syövän kehittymisriskiä kudoksissa, joihin ne kertyvät.

Tshernobylin räjähdyksessä vuonna 1986 ilmakehään puhallettu radioaktiivinen jodi (jodi-131) aiheutti lukuisia kilpirauhassyöpätapauksia ihmisillä, jotka joivat saastunutta maitoa (räjähdystä seuranneiden radioaktiivisten aineiden pilvien mukana vapautunut jodi – joka on ydinfissioreaktioiden sivutuote – laskeutui pelloille, joissa lehmät nielivät sitä).

Jodi on välttämätöntä kilpirauhasen normaalille toiminnalle, ja koska kilpirauhasella on taito vetää puoleensa jodia, se saa konsentroidun annoksen jodi-131:tä, kun saastunutta maitoa juodaan. Onneksi kilpirauhassyöpä on hoidettavissa poistamalla rauhanen, vaikka siitä seuraa elinikäinen hormonilisien käyttö. Koska radioaktiivisen jodin puoliintumisaika on vain kahdeksan päivää, radioaktiivisen jodin määrä laski nopeasti onnettomuuden jälkeen, joten altistumisriski väheni muutamassa viikossa katastrofin jälkeen.

Ei niin cesium-137:n radioaktiivisen isotoopin kanssa, jonka puoliintumisaika on 30 vuotta. Cesium liukenee hyvin veteen, joten kun se pääsee verenkiertoon saastuneen ruoan tai veden kautta, se leviää kaikkialle kehossamme ja keskittyy erityisesti lihaskudokseen. Kehomme muuttaa lopulta näitä kudoksia, mutta lihaksissa olevan cesiumin määrän puolittuminen vie kolme kuukautta, joten pitkäaikainen altistuminen beeta- ja gammasäteilylle lisää syövän kehittymisen mahdollisuutta näissä kudoksissa.

Strontium-90:n puoliintumisaika on 29 vuotta, ja se on cesium-137:n ohella pitkäaikainen haitallisen säteilyn lähde ydinonnettomuuksien jälkeen.

Strontium on kemiallisesti hyvin samankaltainen kuin kalsium, joten jos ihminen nauttii ruokaa, joka on saastunut strontium-90:n kaltaisilla radioaktiivisilla strontium-isotoopeilla, se päätyy sinne, minne kalsium normaalisti päätyisi – ensisijaisesti luihin.

Aikuisilla strontium kertyy pääasiassa luiden pinnalle, mutta lapsilla se voi sulautua itse kasvavaan luuhun. Radioaktiivisten atomien hajotessa stabiilimpiin muotoihin vapautuva beetasäteily voi vahingoittaa luuydintä ja johtaa luusyöpään.