12.11: Оцінка ризиків раку

Чи існує безпечна доза будь-якого мутагену або канцерогену?

Ми живемо в оточенні радіації та хімічних речовин, які викликають мутації в тестових організмах (таких як бактерії, дріжджі та миші) і спричиняють збільшення швидкості раку у експериментальних тварин (щурів та мишей). Чи існує безпечна для людини доза цих засобів (до складу яких входить кисень!) На це питання надзвичайно важко відповісти і, я вважаю, при низьких дозах, невідповідального. Чому?

Малюнок\(\PageIndex{1}\): Доза - Відповідь

На малюнку 12.11.1 показано кілька теоретичних взаємозв'язків доза-відповідь. Є значні докази того, що при помірних дозах мутагену або канцерогену реакція лінійна (А). Однак при дуже низьких дозах деяких хімічних речовин може існувати поріг, нижче якого засіб не має ефекту (В). Багато працівників вважають, що для деяких агентів цілком ймовірно, що навіть найдрібніші дози матимуть ефект (С), але населення, що піддається впливу, повинно бути достатньо великим, щоб спостерігати за ним. Це називається лінійною безпороговою моделлю (LNT). Відзначимо, що навіть при нульовій дозі лінія не перехоплює походження. Це пов'язано з тим, що навіть неопромінені тварини (включаючи людей) виявляють спонтанний рівень реакції (наприклад, пухлини).

Є також дані, що для деяких засобів в деяких обставин збільшення дози (при відносно низьких рівнях) фактично знижує реакцію нижче контрольних рівнів (G). Це явище називається гормезисом. При дуже високих дозах швидкість реакції може збільшуватися швидше, ніж доза (Е), оскільки, наприклад, збільшується ймовірність того, що одна клітина зазнає двох мутацій. З іншого боку, дуже високі дози можуть вбити пошкоджені клітини, перш ніж вони можуть перерости в пухлини (F).

Радіація і рак

Високі дози радіації викликають рак. Різні дослідження, включаючи чудові, присвячені вижили Хіросімі та Нагасакі, показують, що населення, яке піддається дозі 100 мілізівертів (мЗв), матиме помітне збільшення (близько 1%) захворюваності на рак. Зверніть увагу, що вимірювання проводяться на популяції, а не на окремих осіб. Ніколи не можна сказати, що конкретна людина, що піддається певній дозі радіації, розвине рак. Індукція раку - це випадкова («стохастична») подія на відміну від індукції променевої хвороби, яка цілком передбачувана. Елемент випадковості виникає тому, що рак - це подія, яка відбувається в одній клітині, якій не пощастило зазнати пошкодження декількох конкретних генів. Однак енергія, необхідна для виникнення мутацій, дуже низька. Тож якщо ви піддаєте досить велику кількість клітин навіть крихітним дозам радіації, деякій клітині не пощастило. Як ми можемо оцінити ризик?

Колективна доза

100 мЗв спричиняє збільшення раку на 1% у популяції; тобто це повинно спричинити збільшення на 1 рак у кожні 100 людей у постраждалій популяції. Але якщо наші міркування правильні, населення 10000 людей, які піддаються впливу 1 мЗв, також повинно дати один випадок радіаційного раку. У будь-якій популяції, де продукт дози опромінення (в мЗв) рази чисельність населення дорівнює 1 х 10 ⁴, буде індукований один випадок раку. Продукт впливу, помножений на розмір опроміненої популяції, відомий як колективна доза. Його одиницями є (осіб) х (мЗв).

Приклад\(\PageIndex{1}\)

Населення США в 2009 році становило близько 305 мільйона. так що все, що збільшує щорічне опромінення населення США всього лише 0,01 мЗв (типовий рентгенівський рентген грудної клітки 0.02 мЗв) на рік призведе до додаткових 305 випадків раку.

\[ \dfrac{(305 \times 10^6\, persons)(0.01\, mSv)}{1 \times 10^4\, person\, mSv/cancer} = 305 \, cancers\]

Але врахуйте:

• Загальна кількість смертей від раку в Сполучених Штатах того року, як очікується, перевищить 560 000.
• Як ми можемо виявити збільшення 305, що зіткнулися з цими великими числами?

Гормезис?

Громадяни Колорадо піддаються впливу фонової радіації близько 1,8 мЗв на рік; показник для штату Массачусетс становить лише 1,02 мЗв/рік.

• Якщо лінійна непорогова модель є правильною, ми очікуємо виявити більш високу захворюваність на рак в Колорадо, ніж у Массачусетсі.
• Якщо фонове випромінювання, додане до інших джерел, утримує обидві групи нижче порогового рівня, то ми б не очікували різниці в захворюваності на рак.
• Якщо скромне збільшення фонової радіації в Колорадо має захисну дію (гормезис), то ми б очікували, що їх захворюваність на рак буде нижчою, ніж в Массачусетсі.

Що ми знаходимо? У 1999 році, коли було пристосовано до віку населення, захворюваність на рак в середньому становила 16% вище в Массачусетсі, ніж в Колорадо. (Якщо це справді є свідченням гормезису, механізм невідомий.)

Деякі інші частини світу мають рівні фонової радіації, що карликові ті, що в Колорадо. У деяких будинках в Рамсарі, Іран, мешканці піддаються річній дозі фонового випромінювання аж 130 мЗв на рік - понад 70 разів більше, ніж у Колорадо. Тим не менш, жителі Рамсара настільки ж здорові, як і навіть здоровіші, ніж - контролюють населення, що піддається набагато нижчому рівню радіації.

Чорнобиль

Було підраховано (в даному випадку, використовуючи колективне значення дози 5 х 10 ⁴ особи мЗв/рак), що радіоактивні випади внаслідок ядерної аварії на Чорнобилі (зараз часто пишуться «Чорнобиль») у 1986 році призведуть до збільшення на 17 000 ракових захворювань протягом життя людей, які проживають у Північної півкулі.

Велика ця оцінка здається, вона карликова від 513 мільйонів смертей від раку, які все одно відбуватимуться у цій популяції. Навіть серед тих, хто сильно піддається впливу (рятувальники та люди, що живуть у регіоні), очікувана кількість загиблих від раку становить ~ 4,000 або лише на 3% більше, ніж їхня смертність від раку була б у будь-якому випадку. Ось чому я кажу вище, що відповідь на питання про шкоду низьких доз радіації непізнаваний.

Станом на вересень 2005 року близько 4000 дітей та підлітків, які пили молоко, забруднене радіоактивним йодом [¹³¹ I], випущеного під час аварії, захворіли на рак щитовидної залози. У їхньому випадку здатність щитовидної залози концентрувати йод всередині своїх клітин призвела до того, що ті клітини отримували відносно високу, а не низьку дозу. Однак станом на цю дату померли лише 15 з цих хворих на рак.

Хімічні речовини та рак: діоксин

Свого часу було встановлено, що хімічний діоксин, який може бути отриманий як забруднювач при виготовленні паперу та картону, вилуговувався з молочних коробок в саме молоко.

• концентрація в молоці в середньому становить 0,1 частина на трильйон (ppt) або 0,0001 мкг в літрі (10 ⁹ мкг) молока. Припускаючи:
  • 0,1 мкг на добу, що дається щурам, збільшує швидкість їх пухлин на 1%
  • ідея колективної дози відноситься до хімічних речовин (тобто одна молекула в нещасливій клітині може перетворити її раковою)
  • люди в 100 разів чутливіші до діоксину, ніж щури (ймовірно, не відповідає дійсності) і
  • люди в 100 разів більші за щурів
• робимо висновок, що існує ризик виникнення 10 додаткових ракових захворювань у кожного мільйона людей, які споживають літр (близько кварти) молока в день з картонної тари.

І, по суті, це була зроблена кошторис. Невизначеність у таких припущеннях допомагає пояснити суперечки, які так часто крутилися навколо тестових даних про такі хімічні речовини, як

• штучні підсолоджувачі цикламат і сахарин,
• пестицид Алар,
• вуглеводні в стейку, засмаженому на вугіллі,
• хлоровані сполуки в комунальному водопостачанні.

Деякі хімічні речовини, здається, мають поріг безпеки

Клітини мають ряд різних методів детоксикації певних видів хімічних речовин. Поки ці механізми не перевантажені, вони повинні забезпечувати поріг безпеки.