Náttúrufræðingurinn - 2011, Blaðsíða 40

Náttúrufræðingurinn
92
geislans. Þessar eindir kallast einu
nafni dóttureindir6 og eru lágorku-
rafeindir algengastar. Greina má
samverkan geislunar við erfðaefni
í tvo flokka: 1) beina samverkan
háorkugeislans sjálfs við erfða-
efnið og 2) samverkandi sam-
sveiflun og stakeindahvörf dóttur-
einda geislans og erfðaefnisins.
Yfirgripsrúmmál dóttureindanna
er umtalsvert stærra en geislans
og þarafleiðandi meiri líkur á sam-
verkan þeirra við DNA. Því geta
dóttureindirnar verið skaðlegri en
upphaflegi háorkugeislinn. Helsta
stakeindin sem veldur eyðileggingu
erfðaefnis er hýdroxýl-stakeindin,
en hún getur sest á tvítengi í nitur-
bösum erfðaefnisins eða dregið til
sín vetni frá kolefnum innan sam-
einda og þannig breytt efnafræði-
legri byggingu þess.7,8 Þekkt er að
lágorkurafeindir með orku undir
jónunarorku lífsameinda (≤ 10 eV)
geta með sundrandi rafeindaloði (e.
dissociative electron attachment) klofið
sameindir og valdið mikilli umröðun
atóma á tíma af sömu stærðargráðu
og titringssveiflur sameindanna.9,10
Þar að auki var nýlega sýnt fram
á að lágorkurafeindir geta valdið
ein- og tvístrendingsbrotum í DNA
í þéttefni.11,12,13,14
Hér verður gerð grein fyrir
áhrifum geislunar á mannslíkamann.
Fjallað verður um áhrif UV-geislunar
á DNA-sameindir og svo almenn
áhrif háorkugeislunar, jafnt geisl-
unar í læknisfræðilegum tilgangi og
geislunar vegna umhverfisáhrifa,
kjarnorkuslysa og sprenginga.
Einnig verður rætt hvernig þekktar
afleiðingar slyssins í Tsjernobyl
hafa nú komið að gagni við fyrir-
byggjandi geislaverndaraðgerðir í
Japan eftir leka geislavirkra efna
frá kjarnorkuverinu í Fukushima.
Geislameðferðir og aðferðir notaðar
til þess að lágmarka aukaverkanir
þeirra verða ræddar og kynntar
nokkrar aðferðir sem enn eru á
tilraunastigi.
Áhrif umhverfisgeislunar
Ekki er hægt að sniðganga geislun,
enda hafa lífverur á jörðinni þróast
með og vegna geislunar. Margs-
kyns háorkugeislun nær að yfir-
borði jarðar frá geimnum, margar
bergtegundir innihalda geislavirkar
kjarnategundir (e. nuclides), sólin
geislar breiðu rófi bylgjulengda til
jarðarinnar og síðast en ekki síst
hefur tækniöldin borið með sér
aukna nýtingu geislunar í tækjum
í almenningseign.
Ekki er öll geislun skaðleg. Lág-
orkugeislun eða ójónandi geislun
getur einungis örvað titring og snún-
ing sameinda og þar með hækkað
hitastig þess efnis sem gleypir hana.
Tengjarof og stakeindamyndun á
sér ekki stað þegar efni verður
fyrir þeirri tegund geislunar. Gerðar
hafa verið margar rannsóknir á
áhrifum útvarpsbylgna á frumur og
lífverur15–19 en engin þeirra hefur
sýnt með óyggjandi hætti að þær
breyti eða eyðileggi erfðaefni og
hafi þannig krabbameinsvaldandi
áhrif.16 Nokkrar rannsóknir hafa
sýnt fram á að útvarps- og örbylgjur
geti örvað virkni krabbameinsvald-
andi efna í frumum,20,21,22 en þessar
niðurstöður hafa verið umdeildar
og í sumum tilfellum ekki endur-
takanlegar.17
Geislun með styttri bylgjulengdir
hefur hærri orku og getur valdið
skaða á sameindastigi frumna. Þá má
nefna útfjólubláa geislun sólarinnar,
sem er með þeim orkuhærri af raf-
segulbylgjum hennar sem komast
til yfirborðs jarðar. Útfjólubláu ljósi
má skipta upp í þrjá flokka, UVA
(400–315 nm), UVB (315–280 nm)
og UVC (280–100 nm). Ósonlagið
gleypir nær alla UVC-geislun sólar-
innar og stóran hluta UVB-geisl-
unarinnar, en með þynningu óson-
lagsins getur það ljósróf sem berst
til yfirborðs jarðar breyst og hlutfall
UVB hækkað. Sýnt hefur verið
fram á skaðsemi útfjólublás ljóss
fyrir frumur og erfðaefni og er nær-
tækasta dæmið um langtímaáhrif
þess á lífverur sortuæxli, en tíðni
þeirra eykst sífellt, m.a. vegna auk-
innar notkunar ljósabekkja. Áhrifa
UV-geislunar á DNA gætir annars
vegar vegna gleypni kjarnsýranna
á geisluninni sjálfri (en þær gleypa
mest við 260 nm, UVB) og hins
vegar vegna ljósörvunar sameinda
sem gleypa geislunina og mynda
stakeindir, jónir eða rafeindir, sem
aftur samverka við erfðaefnið. UVC-
geislar eru orkuhæstir og nægir
orka hverrar ljóseindar til að jóna
DNA-basa og þannig valda ýmsum
tengjarofum, svo sem einstrend-
ingsbroti (e. single strand break, SSB;
2. mynd). Áhrif UVC-geislunar eru
hinsvegar ekki áhyggjuefni undir
venjulegum kringumstæðum þar
sem hún berst ekki til jarðarinnar.
Efnahvörf hvötuð af geislun (ljós-
hvörf) geta einnig átt sér stað og þá
með UVC eða orkulægri geislunina
UVB og UVA sem hvata.23,24
Algengustu ljóshvötuð hvörf
kirna eða kjarnsýra eru myndun
hringbútan-tvíliða á milli pýrimídín-
basa (py-dímer; 3. mynd) sem hafa
fundist að miklu leyti í p53-stökk-
breytingum krabbameinsfrumna.
Næst algengust er „pýrimídín (6-4)
pýrimídón“-tenging, en hún er
talin líklegri orsakavaldur stökk-
breytinga en py-dímermyndun (3.
mynd).25,26 Þessi ljóshvörf verða
aðallega í pýrimídínríkum DNA-
keðjum.25 Ef þessar skemmdir
eru ekki lagfærðar af varnarkerfi
frumunnar valda þær stökkbreyt-
ingum þar sem C-basi verður T eða
CC-basatvenna verður TT. Slíkar
2. mynd. UVC-geislun getur rofið efnatengi
erfðaefnis og valdið einstrendingsbroti. –
UVC radiation can rupture chemical bonds
within DNA, and cause single strand
breaks.
81_2#profork070711.indd 92 7/8/11 7:41:55 AM