Atomaire wapens en nucleaire ongelukken zoals in Tsjernobyl en Fukushima hebben ervoor gezorgd dat we allemaal weten dat nucleaire straling dodelijk kan zijn.
Maar hoe werkt de straling precies op ons lichaam? En waarom veroorzaakt straling de ene keer kanker en geneest het de andere keer?
Nucleaire straling is de energie die alle radioactieve elementen afgeven als ze uiteenvallen in stabielere atomen. En het wordt op dit moment in en om u heen geproduceerd.
Radioactieve atomen in alles – van rotsen tot bananen en zelfs ons lichaam – geven energie af wanneer ze vervallen tot stabielere vormen.
Onze cellen kunnen eventuele schade van deze lage achtergrondstraling gemakkelijk opruimen – gemiddeld worden Australiërs blootgesteld aan ongeveer 1.5 millisievert (mSv) achtergrondstraling per jaar – maar het is een ander verhaal als je wordt blootgesteld aan doses groter dan ongeveer 500 mSv.
De combinatie van hoeveel straling je wordt blootgesteld, welk type, en hoe vaak zal het effect op je cellen en weefsels bepalen.
Lage doses nucleaire straling zullen eerder cellen veranderen door het DNA te wijzigen, terwijl hoge doses de neiging hebben cellen te doden.
Dus langdurige blootstelling aan lage doses straling verhoogt de kans op het krijgen van kanker, terwijl een enkele hoge dosis snel onmiddellijke schade aan cellen en weefsels zal veroorzaken – een proces dat effectief wordt gebruikt om tumorcellen te doden bij bestralingstherapie.
Zeer hoge doses, zoals die welke worden ervaren door werknemers op de plaats van nucleaire ongevallen (enkele duizenden malen hoger dan het achtergrondstralingsniveau), veroorzaken uitgebreide schade, resulterend in een reeks symptomen die bekend staan onder de verzamelnaam stralingsziekte. Extreem hoge doses kunnen in dagen of weken dodelijk zijn.
|
Gezondheidseffecten van ioniserende straling |
|
|---|---|
| Dosisbereik | Effecten op menselijke gezondheid (inclusief het ongeboren kind) |
| Tot 10 mSv | Geen directe aanwijzingen voor effecten op de menselijke gezondheid |
| 10 – 1000 mSv | Geen vroege effecten; toegenomen incidentie van bepaalde vormen van kanker bij blootgestelde bevolkingsgroepen bij hogere doses |
| 1000 – 10.000 mSv | Stralingsziekte (kans op overlijden) Verhoogde incidentie van bepaalde kankers bij blootgestelde bevolkingsgroepen |
| Boven 10.000 mSv | Fataal |
| Bron: ARPANSA | |
Wat is nucleaire straling?
De hoogenergetische straling die vrijkomt bij radioactief verval kan de vorm aannemen van zeer snelle deeltjes (elektronen bij bètastraling; twee protonen en twee neutronen bij alfastraling) of golven (gamma- of röntgenstralen).
Overschillig welke vorm het aanneemt, alle nucleaire straling heeft genoeg energie om elektronen te onttrekken aan atomen en moleculen waarmee het in wisselwerking treedt, waardoor het de naam ioniserende straling krijgt.
Het is deze elektron-onttrekkende (ioniserende) eigenschap die de schade aan onze cellen en weefsels toebrengt.
Naast het genereren van warmte, kan het verwijderen van elektronen ook chemische bindingen verbreken. Wanneer dat in een DNA-molecuul gebeurt, kan dat mutaties veroorzaken, die in de toekomst tot kanker kunnen leiden. En ionisatie van een eiwit kan de vorm en functie ervan verstoren – niet iets wat je wilt in de moleculen die het grootste deel van de chemie in onze cellen coördineren.
Deze effecten worden nog verergerd wanneer watermoleculen (H2O) in ons lichaam worden geïoniseerd tot de energierijke vrije radicalen OH- en H+, die vervolgens andere moleculen en cellen in de omgeving kunnen aanvallen.
Ons lichaam zit vol water, en bijna alle cellen hebben DNA, maar sommige cellen en weefsels zijn gevoeliger voor schade door nucleaire straling dan andere.
Welke cellen in het lichaam worden het meest getroffen door straling?
De cellen en organen die het meest worden getroffen door nucleaire straling zijn de cellen en organen die zich actief voortplanten, omdat het DNA meer wordt blootgesteld wanneer de cel zich aan het delen is.
Bloedcellen hebben de hoogste omloopsnelheid in ons lichaam, dus het weefsel waar ze worden geproduceerd – de zich snel delende cellen van het beenmerg – is het meest gevoelig voor stralingsschade.
De schade aan het beenmerg in hoge doses – en de volledige vernietiging ervan in zeer hoge doses – tast ons immuunsysteem aan doordat onze witte bloedcellen niet worden vervangen.
Lange blootstelling aan lagere doses kan leiden tot kankerverwekkende DNA-mutaties in het beenmerg, die kunnen leiden tot de bloedkanker leukemie bij mensen die zijn blootgesteld door werk of locatie.
De cellen die het spijsverteringsstelsel bekleden zijn ook snel delende cellen, zodat ze de fysieke en chemische aanval van het verteren van ons voedsel aankunnen. Maagdarmschade draagt bij tot de symptomen van acuut stralingssyndroom bij mensen die aan hoge doses zijn blootgesteld.
De zich ontwikkelende foetussen zijn natuurlijk ongelooflijk gevoelig voor straling, terwijl langzaam delende weefsels zoals spier- en zenuwcellen veel minder gevoelig zijn.
En gezonde weefsels en organen zijn niet de enige cellen die zich regelmatig vermenigvuldigen – tumoren zijn letterlijk ballen van cellen die zich uit de hand delen, en daarom kan bestralingstherapie effectief zijn om ze te vernietigen. De goede bloedtoevoer die tumoren voedt helpt ook, omdat de straling ook een wisselwerking heeft met de opgeloste zuurstof in het bloed. Dat leidt tot de productie van vrije radicalen die de nabijgelegen cellen aanvallen, waardoor het effect van de straling wordt versterkt.
Blootstelling aan uitwendige straling is één ding, maar het inslikken van radioactieve deeltjes brengt de schade op een ander niveau.
Wat gebeurt er als u radioactieve deeltjes inademt of besmet voedsel of water inslikt?
Het inademen of inslikken van radioactief materiaal brengt de stralingsbron rechtstreeks in uw cellen, waardoor het risico toeneemt dat kanker ontstaat in de weefsels waar ze zich ophopen.
Radioactief jodium (jodium-131) dat door de explosie in Tsjernobyl in 1986 in de atmosfeer werd geblazen, veroorzaakte een groot aantal gevallen van schildklierkanker bij mensen die besmette melk dronken (omdat het jodium – een bijproduct van kernsplijtingsreacties – was vrijgekomen in de wolken radioactief materiaal na de explosie, kwam het terecht op velden waar het door koeien werd ingeslikt).
Jodium is essentieel voor de normale functie van de schildklier, en met zijn aanleg voor het aantrekken van jodium krijgt de klier een geconcentreerde dosis jodium-131 wanneer besmette melk wordt gedronken. Gelukkig is schildklierkanker te behandelen door de klier te verwijderen, hoewel een leven lang hormoonsupplementen nodig zijn. Met een halfwaardetijd van slechts acht dagen nam het niveau van radioactief jodium na het ongeluk snel af, zodat het risico van blootstelling binnen enkele weken na de ramp afnam.
Niet zo met de radioactieve isotoop cesium-137, die een halfwaardetijd van 30 jaar heeft. Cesium is zeer goed oplosbaar in water, dus wanneer het via besmet voedsel of water in onze bloedbaan terechtkomt, verspreidt het zich uiteindelijk door ons lichaam en concentreert het zich met name in spierweefsel. Ons lichaam zet deze weefsels uiteindelijk om, maar het duurt drie maanden om de hoeveelheid cesium in onze spieren met de helft te verminderen, dus de langdurige blootstelling aan bèta- en gammastraling verhoogt de kans op het ontstaan van kanker in die weefsels.
Met een halveringstijd van 29 jaar voegt strontium-90 zich bij cesium-137 als een langdurige bron van schadelijke straling na nucleaire ongevallen.
Strontium lijkt chemisch sterk op calcium, dus als je voedsel binnenkrijgt dat besmet is met radioactieve strontium-isotopen zoals strontium-90, komt het terecht waar calcium dat normaal ook zou doen – voornamelijk in de botten.
Bij volwassenen hoopt strontium zich voornamelijk op aan de oppervlakte van botten, maar bij kinderen kan het worden opgenomen in het groeiende bot zelf. De bètastraling die vrijkomt als de radioactieve atomen vervallen in stabielere vormen, kan het beenmerg beschadigen en tot botkanker leiden.
