Drobečková navigace

Radiační zátěž

Radiace

Radioaktivita je jev, kdy atomová jádra při štěpení či jiných jaderných reakcích vysílají záření. Izotopy náchylné k radioaktivnímu rozpadu se nazývají radionuklidy. Radioaktivní záření lze v praxi dělit na elektromagnetické (rentgenové, gama) a částicové (alfa, beta, neutrony).

Nepronikavá radiace

  • Záření α – vlastně jádra helia (dva protony a neutrony) bez elektronového obalu. Zachytí je již tenká folie a v těle již rohová vrstva pokožky. Velmi nebezpečným se ale α-záření stane tehdy, vstřebá-li se při radiačním zamoření α radioaktivní izotop do těla a tam ozařuje buňky zblízka.
  • Záření β –  rychle se pohybující elektrony. Je trochu pronikavější než α radiace, ale nebezpečné především až tehdy, dostane-li se β-radioaktivní nuklid ze zamořeného prostředí dovnitř těla.

Pronikavá radiace

  • Záření γ – často (ale ne vždy) provází při jaderných reakcích α a β záření. Existují též čisté γ-zářiče. Pronikavost γ-paprsků je daná jejich obrovskou energií, jinak jsou to pouhé fotony.
  • Neutronová radiace – tok neutronů z radioaktivního zdroje. Neutrony hmotou procházejí téměř bez překážky a zastaví je, populárně řečeno, jen čelní náraz do atomového jádra. I když se nám může tuhá hmota zdát dostatečně hustá, v mikroskopickém měřítku je to ta nejjemnější kvantová pěna tvořená především prázdnotou. Atomová jádra jsou neuvěřitelně malá. Srážka neutronu s jádrem nějakého atomu při průletu hmotou (jako třeba blok železa) je ještě méně pravděpodobná, než letecké neštěstí způsobené vzdušnou kolizí dvou letadel. Neutrony ve hmotě letí mnoho metrů, než se konečně někde uchytí. Neutronové záření je zvláštní tím, že když ke srážce s jádrem konečně dojde, neutron v něm může uvíznout a změnit jej na radioaktivní izotop. To je důvodem, proč je neutronové záření tak nebezpečné – ozářený objekt se sám stane radioaktivním. Pokud je neutrony ozářený lidský organizmus, radionuklidy pod vlivem zachycených neutronů vzniknou přímo v těle, kde jsou mnohem nebezpečnější než ve vnějším prostředí (protože se uplatní i jejich α a β záření).

Z vlastností pronikavé radiace vyplývá i způsob ochrany:

  1. Čtverec vzdálenosti. Nejúčinnější ochranou před pronikavou radiací je nebýt u zdroje. Intenzita záření klesá s druhou mocninou vzdálenosti – když zvětšíme svou vzdálenost od zdroje desetinásobně, dostane se nám 100× menší dávky záření.
  2. Těžké stínění. Používají se materiály z těžkých prvků, ale při patřičné tloušťce (mnoho metrů) jsou účinné i materiály obyčejné (hlína, beton, kámen, voda). Obvyklé bývá olovo, ale ochuzený uran, ač sám slabě radioaktivní, je ještě více než dvakrát lepším stínícím materiálem než olovo.

Radioaktivní zamoření

Ochrana před pronikavou radiací je důležitá u jaderných zbraní. U civilních radiačních neštěstí se spíše setkáváme pouze se zákeřnějším radioaktivním zamořením, kdy se nuklidy dostanou do prostředí, půdy, vody a potravního řetězce, často na velkou vzdálenost. Dá se říct, že radioaktivní zamoření typu Černobyl (kde se vypařilo do ovzduší kolem 100 tun obohaceného uranu), nebo typu Fallúdža, je v určitém smyslu horší než atomová exploze typu Hirošima. Radioaktivní jádra, která se dostanou do našeho těla, ozařují buňky zblízka a nepronikavé alfa a beta záření je pak stejně škodlivé, jako záření pronikavé. To je důvodem, proč nám při radiačních neštěstích radí neotevírat okna a vyhýbat se konzumaci potravin pocházejících ze zamořených oblastí. Pokud se radionuklidy dostanou do těla, není žádný způsob jak je odstínit nebo neutralizovat. Je možné se snažit dostat radioaktivní izotopy z těla ven (například cheláty) a pak lze už jen spoléhat na samoopravnou schopnost živé tkáně.

Biologický účinek radiace

Patřičně energetickému radioaktivnímu záření se říká ionizující – ionizace je to, čím záření škodí nejvíce. Naše biomolekuly se totiž (až na vzácné případy transmutace prvků) nestarají o izotopické změny v atomových jádrech, ale vadí jim když α, β a γ záření excituje elektrony a tím zpřetrhá kovalentní vazby, nebo vytvoří volný radikál. Volný radikál je excitovaný stav s nespárovaným elektronem, který má relativně dlouhou životnost (i desítky minut, ač obvykle nemá kam udat spin), ale nakonec způsobí totéž – pomíchá kovalentní vazby. Nejcitlivější na nevhodné zásahy je nepřekvapivě DNA, v níž i malá změna (mutace) může mít smrtící účinek (např. způsobit nádor). S určitým množstvím poškozených vazeb se údržbářské enzymy DNA vyrovnají, ale pokud je toho příliš, dochází buňka k závěru, že její další existence by byla vzhledem k možnosti rakovinného zvrhnutí nežádoucí a podstoupí řízenou demontáž – apoptózu. Ta je příčinou smrti u akutní nemoci z ozáření: Pacientům se několik dnů daří zdánlivě dobře (tzv. chodící mrtvola), ale poté rychle zmírají na masivní apoptózu, hlavně sliznic trávícího traktu (krvavé průjmy, dehydratace), ale i kůže (sloupání), nemají ani kdy přijít o vlasy. Když už přežijí dost dlouho na to, aby jim vypadaly vlasy, mají šanci na rekonvalescenci, ovšem s trvalým následkem částečné až úplné pohlavní sterilizace. Po zbytek života pak mají zvýšené riziko rakoviny: Přeživší buňky s poškozenou DNA se snáze vyvinou ve zhoubné nádory.

Dalším zajímavým škodlivým vlivem radiace je genetické poškození v germinální linii – tedy u potomků. Mutace totiž vznikají i v pohlavních buňkách a zvyšují tím pravděpodobnost vrozené úchylky. Ta může být negativní i pozitivní, ale vzhledem k tomu, že se naše genetické parametry nacházejí v evolučním lokálním minimu, bývá prakticky vždy negativní (s výjimkou seriálu Simpsonovci). Situace ale není tak hrozná. Genetické poškození v germinální linii je přirozenými opravnými mechanizmy z velké části eliminováno, takže zdravotní cena, kterou děti a vnoučata platí za ozáření předků je vcelku velmi nízká (s výjimkou Falúdže, která je v tomto ohledu horší než Hirošima (pdf).

Radiace není strašidlo

Informace o radiaci je dobré mít, ale není třeba se jí příliš obávat. Je nutné si uvědomit, že radiační poškození buněk není kvalitativně nijak horší, než ultrafialové záření na pláži. UV záření ničí bakterie proto, že je ionizující. Kdybychom byli průhlední jako kopinatec plžovitý, pobyt na pláži by byl ekvivalentní menšímu jadernému výbuchu sledovanému ze vzdálenosti 10km. Záření α, β i γ není v principu o nic horší než UV, jen dosvítí hlouběji do těla. Neutrony jsou o něco silnější, ale nakonec i ty způsobí uvolnění ionizujícího záření, takže kvalitativní efekt je stejný. Pokud dojde k vnitřnímu zamoření těla radioaktivními izotopy, tak jsou naše buňky pořád na sluníčku, které nejde vypnout. I na to jsme ale zvyklí, ne ani tak z přírodního radiačního pozadí (které je velmi nízké), jako spíše z různých radikálových jedů, které se nám pořád dostávají do těla. Radikály totiž účinkují téměř na chlup stejně jako radiace. Nejhorší z těchto jedů je za normálních okolností kyslík – jed, který jsme se naučili tolerovat, protože se jím živíme. Ale jinak jsou naše buňky plné enzymů a udělátek, které škody po kyslíku pořád uklízejí. Dalším významným zdrojem radikálů jsou pak naše vlastní imunitní buňky, které používají peroxidy, superoxidy a další exotické molekuly jako běžnou součást své výstroje a výzbroje.

Suma sumárum, pokud dodržíme patřičnou životosprávu, tak se běžných ani mírně zvýšených úrovní radiace nemusíme nijak obávat.

Poznámka

Tento text jsem psal po paměti. Není kanonický, ale snad osvětlí některá fakta, která nenajdete v neurotické Wikipedii, ani v převzorcovaných učebnicích biofyziky. Téma radiace nevyčerpávám – dalo by se psát o smrtelných a škodlivých dávkách, o měření radiace, o sievertech, radech, remech, becquerelech, grayech, curiech, až se z toho hlava točí, o radonové emanaci, o poloniu 210, které rozpadem radonu vzniká a o Litviněnkovi, který jím byl otráven, o neštěstích v Černobylu, Fukušimě a dalších jaderných elektrárnách, o ochuzeném uranu v "konvenční" munici, o tom, co říkal Einstein po válce, o tom, jak se v radioaktivním prostředí kazí elektronika a fungují jen mozky hydraulické, pneumatické a lidské, o jodových pilulkách a jejich náhradě v podobě mořských řas, o radiaci v popílku tepelných elektráren, o radioaktivních stavebních materiálech, které se z něj vyrábějí, o kosmickém záření a radiaci při letech letadlem, o rentgenování a radioterapii, o kontrole svarů radiačním prosvícením, o radiační sterilizaci potravin, o breberce Deinococcus radiodurans, která v radiačně sterilovaných potravinách přežívá, o mikrovlnách, mobilních telefonech a radiových vysílačích... Ale to by se sem nevešlo. Pokud máte o některém z těchto témat neotřelou stránku, napište, zlinkuji.

Ochrana před radiační zátěží

Radiace je tím méně důležitým ze dvou hlavních mechanismů stárnutí – tím důležitějším je oxidace vzdušným kyslíkem a dalšími radikálovými jedy. Stárnutí můžeme mírně zpomalit tím, že se přebytečné radiační zátěži budeme vyhýbat. Stejně jako kyslík a radikálové jedy, i radiace zvyšuje nebezpečí rakoviny. Proti stárnutí i rakovině nám navíc pomůžou přírodní adaptogeny.

Kdo je vystaven riziku radiace

Dva nejdůležitější praktické zdroje radiace u nás jsou (1) kosmické záření a (2) radonová emanace. Zvýšené dávce kosmického záření jsou vystaveni piloti a palubní personál letadel. Z hlediska radiace jsou na tom piloti a kosmonauti hůř, než zaměstnanci atomových elektráren. I proto tato povolání jdou dříve do důchodu a v aktivním období tak potřebují vyšší plat. My, kteří se pohybujeme na zemském povrchu, jsme před kosmickým zářením z větší části chráněni atmosférou. Snaha chránit se před zářením z vesmíru ještě více pobytem uvnitř budov by se nám mohla vymstít kvůli radonové emanaci. Zvláště v ČR máme radonu požehnaně. Radon přirozeně vzniká v zemské kůře z uranu, který je v nízkých koncentracích přítomný všude. Ačkoliv koncentrovaná uranová ložiska byla politickými vězni vytěžena a odvezena do zahraničí už v 50. letech 20. století, uran rozptýlený v horninách nám tady zůstal a navenek se projevuje právě radonovou emanací (pdf). Z uranu vzniklý radon stoupá v zemi vzhůru a puklinami proniká zvláště do sklepů a nevětraných přízemních pater starších budov (kde je puklin více). Koncentraci radonu si můžete nechat zdarma změřit, což provádí Státní ústav radiační ochrany. Radon ani radiace však není hastrman, kterých bychom se museli iracionálně bát. Právě proto naše normy povolují až 4x vyšší koncentraci radonu než je zvykem jinde ve světě. Nejlepší ochranou proti radonu je dobře vyřešené neustálé odvětrávání (nestačí větrat jednou za týden). Mírně zvýšené radiační zátěži jsou vystaveni též rentgenologové a kuřáci – kouř totiž obsahuje nezanedbatelná množství radionuklidů.

Radioprotektivní účinek ženšenu

Platí, že v oblasti ochrany před radiaci vynikají adaptogeny na čele se ženšenem nad jiné léky. Ženšen by měl být standardní součástí medikace při onkologické radioterapii. Zřejmě první, kdo jeho radioprotektivní vlastnosti popsal, byl samotný Izrael Brechman, autor definice adaptogenu (Brekhman1960ecp). Na sovětský výzkum navázali Japonci (Yonezawa1976rri, Takeda1981rri, Yonezawa1981rri, Takeda1982rri, Yonezawa1985rri). Jejich pokusy prokázaly, že ženšen podporuje regeneraci imunitního systému a i při těžkém ozáření chrání před smrtí. Radiolog z Morio Jonezava z Ósacké univerzity považuje ženšen za nejúčinnější prostředek k ochraně před radiačním poškozením. Po Jonezavovi je pojmenován též Jonezavův efekt – radioprotektivní (adaptogenní) účinek nízkých dávek záření (Yonezawa2006irb, Wang2013rrd), který je dnes už dobře známý. Účinek ženšenu proti radiaci potvrdily pokusy u mnoha dalších organismů, tkání a druhů záření (RTG, γ, UV). Z konkrétních studií vybírám:

  • Kumar2003rep – radioprotektivní účinek ženšenu (myš).
  • Verma2011arh – zlepšení krevního obrazu po ozáření extraktem P. ginseng (myš).
  • Kim1998pgpP. ginseng účinný proti proti ztrátě ochlupení z ozáření (myš).
  • Ženšenový extrakt chrání před mutagenním a karcinogenním vlivem radiace in vitro (Rhee1991imt) a in vivo (Kim1993vra) a též před poškozením nervové soustavy, poškozením zažívacího epitelu a buněčnou apoptózou (Kim2001mrr). U všech tří uvedených studií byl pozitivní kontrolou dietylditiokarbamát.
  • Zhang1987mrr – ženšen nejlépe chrání jako fytokomplex, celkový extrakt je prý účinnější než kterákoliv frakce.
  • Lee2006ivr –  ve tří parametrech ochrany před radiací (regenerace leukocytů, ochrana epitelu a inhibice apoptózy) dominuje v žebříčku účinnosti pět ginsenosidů: Rg1, Re, Rc, Rb2 a Rd.
  • Song2003reg – ženšenový polysacharid ginsan chránil myši před smrtícím účinkem ionizujícího záření. Navíc ginsan po ozáření specificky zlepšoval imunitní odpověď 1. typu (Han2005git), měl antimutagenní účinek (Ivanova2006aep) a podporoval reparaci přirozených antioxidačních systémů po ozáření (Han2005mrd), všechno myš.
  • Kim2007rea – kyselý ženšenový polysacharid (APG) chránil kostní dřen před radiací (myš).
  • Kim2008erg, Kim2009sed – ochrana kůže před ultrafialovým zářením (myš).
  • Lee2009per, Kim2009egs – ochrana před zrychleným stárnutím pokožky v důsledku UV záření (myš).
  • Chang2013pekčervený ženšen (ginseng radix rubra) chránil lidské keratocyty před apoptózou z ozáření.
  • Lee2004grm – reparace počtu lymfocytů.
  • Han2005git – reparace počtu T lymfocytů.
  • Lee2008ena – stejná metodika, podobný výsledek u ženšenu amerického (P. quinquefolius).
  • Tamura2008grpGinsenosid Rd chrání před střevní smrtí při akutní nemoci z ozáření.
  • Park2011app – podobný účinek u polysacharidu ginsanu.
  • Kostyleva2009gpb – zvýšení dožitého věku na myším modelu stárnutí zrychleného radiací.
  • Kang2009erg – červený ženšen (giseng radix rubra) účinný proti stárnutí kůže vystavené UVB záření (myš).
  • Kostyleva2010rab – červený ženšen účinný proti vývoji kožních novotvarů při radiačně zrychleném stárnutí (myš).
  • Chae2009ecm – podivná zpráva o selektivním účinku sloučeniny K, střevního metabolitu protopanaxadiolových panaxosidů, proti γ ozářeným rakovinným buňkám. Mechanizmus takové selektivity by mě velmi zajímal.
  • Lee2009agm, Lee2010rea – ženšen americký (Panax quinquefolius) chrání bílé krvinky na modelu radiační otravy 137Cs (periferní lymfocyty člověka).

Vědecké přehledy, které radioprotektivní účinek ženšenu sumarizují (Lee2005rpg, Jia2009cem, Chen2008cpe, Christensen2009gcb a novější) tuto rostlinu z těchto důvodů jednoznačně doporučují zvláště při radioterapii a chemoterapii nádorů.

Další radioprotektivní rostliny

Zatímco vědci rádi zkoumají účinky na modelových rostinách, jako je ženšen, praktická TČM upřednostňuje používání kombinací vícero rostlin. Například dle Kim2002reb je proti radiaci účinná kombinace ženšenu (Panax ginseng), děhele (radix angelicae), ploštičníku (rhizoma cimicifugae) a prorostlíku (radix bupleuri). Děhel čínský má stejně jako ženšen prokázané protiradiační účinky (Zhao2012scr) a na Tchaj-wanu je nejčastěji předepisovanou TČM roslinou u pacientů s rakovinou prsní žlázy (Lai2012ppc), kteří podstupují radioterapii a chemoterapii. Z hlediska obsahových látek se děheli čínskému podobají i jiné druhy děhele, včetně našeho děhele lékařského (Angelica archangelica).

Dá se říct, že všechny adaptogeny mají větší či menší cytoprotektivní účinek, který se projeví též jako větší či menší zvýšení odolnosti vůči radiaci. Již od počátku výzkumu adaptogenů se proto jejich protiradiačnímu účinku věnovala pozornost. Zkoumal se například i eleuterokok ostnitý (Benhur1981epg, Miyanomae1988rhc). Indická studie Jagetia2007rpp zjistila větší nebo menší radioprotektivní potenciál u jinanu dvoulaločného, pupečníku asijského (Centella asiatica), rakytníku řešetlákového (Hippophae rhamnoides), bazalky posvátné, ženšenu pravého, noholistu himalájského (Podophyllum hexandrum), laskavce latnatého (Amaranthus paniculatus), embliky lékařské (Emblica officinalis), smutně hořké (Phyllantus amarus), pepřovníku dlouhého (Piper longum), chebule srdčité (Tinospora cordifolia), máty rolní (Mentha arvensis), máty peprné (Mentha piperita), hřebíčkovce šabrejového (Syzygium cumini), zázvoru lékařského, nestařce hnidákovitého (Ageratum conizoides), oslizáku líbezného (Aegle marmelos) a afanamixisu mnohoklasého (Aphanamixis polystachya).

Přírodních adaptogenů, jejichž protiradiační účinek lze zkoumat, je samozřejmě mnohem více. Dá se říct, že účinek ionizujícího záření nízké intenzity je identický s oxidačním poškozením, takže se zde uplatní přírodní antioxidanty (ostružiny, borůvky, černý rybíz, kustovnice, granátovník, hrozny, cvikle a mnohé další). Slůvko antioxidant ale už dnes není kouzelné – prospěšnost ovoce, zeleniny a šťávy z naklíčených semínek (tip!) nespočívá jen v jejich antioxidačním působení a nelze ji redukovat na nějaké antioxidační skóre naměřené ve zkumavce.

| 21.10.2010