Strålingsbiologi er læren om virkningerne af ioniserende stråling på levende væv og celler. Faget omfatter alle typer af sygdom eller øget sygdomsrisiko, der skyldes ioniserende stråling, samt de fysisk-kemiske og biologiske processer, der opstår ved, at strålingen overfører energi til atomer og molekyler, specielt DNA i cellerne.
radiobiologi
Virkningen på DNA afhænger af antallet af skader i DNA-molekylet, men det endelige resultat bestemmes også af cellens evne til reparere fejlene. Ved lave stråledoser, fx ved baggrundsstråling, kan cellen komme sig fuldstændigt. Der er således ikke påvist øget sygdomsrisiko i områder på Jorden med forøget baggrundsstråling. Hvis DNA-molekylet repareres ufuldstændigt, kan cellen leve videre i omdannet (transformeret) form. Under en af de næste delinger kan den dø, eller den kan have en øget risiko for omdannelse til kræftcelle, så længe den består. Kun ved meget høje stråledoser dør cellerne umiddelbart. I laboratoriet kan man vise en klar sammenhæng mellem stråledosis og antallet af kromosomskader. Risikoen for skader er således afhængig af stråledosis, men desuden af en række forhold i de bestrålede celler.
Tidligt indsættende biologiske stråleskader (deterministiske stråleskader, vævsskader), dvs. umiddelbart konstaterbare virkninger, optræder kun efter stråledoser, der overskrider tærsklen for det enkelte vævs strålefølsomhed. Stråleskaden udvikler sig hurtigere og mere alvorligt ved stigende doser. Den største erfaring stammer fra strålebehandling af patienter med kræft.
De første symptomer ses i cellesystemer, der deler sig hyppigt, dvs. i knoglemarv og tarmslimhinde, mens celler med kun få celledelinger, fx muskelceller, reagerer langsomt. Lokale stråleskader ses hyppigst i huden, hvor de typiske forandringer er rødme, varmefølelse og efter flere uger eksem og hårtab. Efter en periode uden symptomer kan der komme stærke smerter og udvikling af sår, som skyldes blodkarskade og manglende blodtilførsel. De mest følsomme organer er den røde knoglemarv (hvor blodcellerne dannes), mavetarmkanalen, lunger og brystvæv.
Akut strålesyge kaldes også akut strålingssyndrom og opstår ved akut bestråling af hele kroppen med meget store stråledoser. Uden behandling dør ca. 50 procent ved doser omkring 3,5 Gy. De tidlige symptomer er kvalme, opkastninger og diarré, som afløses af en symptomfri periode. En kritisk fase indtræder dage, evt. uger efter bestrålingen og er præget af knoglemarvspåvirkning, dvs. blodmangel, blødninger og infektioner samt tarmsymptomer. Fuldstændig helbredelse efter intensiv behandling er mulig. Ved meget store stråledoser indtræder døden næsten øjeblikkeligt.
Med sent indsættende biologiske stråleskader (stokastiske stråleskader) forstås tilfældigt optrædende virkninger, hvor risikoen stiger med stråledosis, mens graden af skade ikke afhænger af stråledosis. Det drejer sig primært om risiko for kræft, som opstår efter en latenstid på år eller årtier. Leukæmi har den korteste latenstid. Tidligere havde man også stort fokus på risikoen for arvelige skader ved bestråling af kønsorganerne, men arvelige skader fra stråling er ikke set hos mennesker og kun i lille omfang i dyreforsøg.
Det enkelte tilfælde af kræft efter ioniserende stråling kan ikke skelnes fra kræft af anden årsag. Viden om kræftrisikoen baseres derfor på epidemiologiske undersøgelser af grupper af bestrålede personer. Den gennemsnitlige øgede risiko efter bestråling er vurderet til ca. fem procent pr. Sv (se dosis), dvs. fem tilfælde af kræft pr. 100 personer pr. Sv, eller ca. 0,02 procent efter en almindelig røntgen- eller nuklearmedicinsk undersøgelse, hvilket skal sammenholdes med, at ca. 30 procent af den danske befolkning får kræft. Risikoen varierer med alderen, da den er ca. tre gange højere hos små børn end hos voksne.
Det er videnskabeligt uafklaret, om der er en nedre grænse (tærskelværdi), hvorunder strålingen ikke er skadelig, dvs. om små stråledoser slet ikke giver forøget risiko for kræft. I forhold til strålebeskyttelse antager man normalt, at der ikke er en tærskelværdi, dvs. strålebeskyttelsen planlægges efter, at også små stråledoser indebærer en (lille) risiko.
Efter ulykken i Tjernobyl, blev der fundet ca. 1000 flere tilfælde af skjoldbruskkirtelkræft hos børn.
Stort set alle typer af kræft er beskrevet i forbindelse med stråling, men ikke alle organer er lige følsomme for kræftudvikling.
Systematiske beskrivelser af sammenhæng mellem stråling og kræft findes fra 1920'erne, da ni tilfælde af knoglekræft blev beskrevet hos arbejdere, der malede ure med radiumholdig maling. Ved at slikke på penslerne fik de maling i sig, og radium ophobedes i knoglerne.
Efter Tjernobyl-ulykken i 1986 er der fundet flere tilfælde af den ellers meget sjældne skjoldbruskkirtelkræft hos børn. Efter ulykken på kernekraftværket, blev børnene udsat for radioaktivt jod, og der er konstateret mere end 1000 flere tilfælde af skjoldbruskkirtelkræft end før ulykken.
Fosterskader kan opstå ved bestråling af fostre fra befrugtningen til fødslen. Ved stråledoser under 100 mSv (0,1 Sv) er risikoen begrænset til en teoretisk forøget, men stadig lille, kræftrisiko. Ved store stråledoser kan strålingen bevirke mental udviklingshæmning eller fosterdød. Fysiske misdannelser er en sjælden skade og kun forbundet med store stråledoser.
Vævsskaderne kan skyldes direkte strålepåvirkning af cellernes molekyler, især i membraner og DNA. Indirekte skader sker ved ionisering af legemets vandmolekyler med dannelse af ionradikaler, fx i form af brint- og hydroxylioner, som via frie radikaler forårsager ændringer i cellens DNA og membran ved beskadigelse af molekylbindingerne. Mikroskopi viser celledegeneration eller celledød (nekrose). Hvis cellerne stadig er levende og kan dele sig, har kromosomerne abnorme former og findes i abnormt antal.
Umiddelbart efter bestråling af hele kroppen påvirkes især stamceller, som har til opgave at regenerere væv og organer ved deling. Nedsat nydannelse af tarmslimhinden fører til diarré med væsketab samt tarminfektion og blodforgiftning (sepsis). I knoglemarven medfører beskadigelsen af stamcellerne hæmning eller totalt ophør af dannelsen af røde og hvide blodlegemer med anæmi og nedsat resistens over for infektioner.
Ved lokal stråleskade, fx ved strålebehandling af kræft, ses i begyndelsen en udvidelse af blodkarrene med en øget gennemstrømning af blod. Kapillærernes indre cellebeklædning ødelægges, og vand og protein siver ud i de omgivende væv. Senere kommer der bindevævsudvikling og atrofi pga. fortykkelse af væggen i blodkarrene og forsnævring af arterierne med nedsat blodtilførsel. Bestrålet hud bliver derfor i begyndelsen rød og hævet pga. forøget blodgennemstrømning og ødem, og senere tynd og glat med bortfald af hårsække og behåring. Efter store stråledoser kommer der nekrose med udvikling af kroniske sår. Hvis tarme og urinveje rammes under strålebehandling, kan bindevævsudviklingen forårsage forsnævring med forhindring af passagen af tarmindhold og urin. Også andre organer, fx nyrer, spytkirtler og kønskirtler, bliver efter bestråling ramt af atrofi og forøget bindevævsdannelse, hvorved funktionen nedsættes.
Kommentarer
Kommentarer til artiklen bliver synlige for alle. Undlad at skrive følsomme oplysninger, for eksempel sundhedsoplysninger. Fagansvarlig eller redaktør svarer, når de kan.
Du skal være logget ind for at kommentere.