Ny fyllig uppdatering från UNSCEAR om biologiska mekanismer och bedömningsgrunder för cancerrisk från lågdosstrålning

FNs vetenskapliga strålningskommitté UNSCEAR (United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation) har  utkommit med sista delen av ”1920/21 års rapport”, Volume III Annex C, Biological mechanisms relevant for the inference of cancer risks from low-dose and low-dose-rate radiation, tryckt i New York i slutet av 2021. Annexet sammanfattar enligt UNSCEARs sekretariat aktuell kunskap om de biologiska mekanismerna bakom strålverkningar vid låga doser och dosrater, och bedömer implikationerna för förståelsen av cancerutvecklingsprocesser efter exponering för joniserande strålning och för dos-responssamband för strålningsorsakad cancer. Med andra ord, UNSCEAR återkommer till de frågor man sedan decennier bevakat, vilket också framgår av ett långt inledande avsnitt om vad UNSCEAR tidigare observerat.

Rapporten är som vanligt en massiv historia på 244 sidor och 724 referenser till olika vetenskapliga arbeten. Man anger vilka biologiska mekanismer man anser vara av betydelse för dos-responsförhållanden, nämligen: DNA-skador; DNA-skadesignalering, kromatinomformning och epigenetik; effekter på andra signalförmedlingsvägar; gen- och proteinexpression; DNA-reparation och effekter på somatiska celler; genomisk instabilitet, bystander-effekter, skador på icke-nukleära cellkomponenter, adaptiv respons och hyperkänslighet för strålning; stamceller och målcellpopulationer för strålningscarcinogenes; samt effekter observerade på hela organismen (vilket till stor del innebär epidemiologiska data); allt pedagogiskt sammanfattat i överskådliga tabeller.

Ett följande kapitel avhandlar integrering av data på olika organisationsnivåer och modellering av cancermekanismer. Kapitlet sägs i sin första mening presentera matematiska modeller som utvecklats för att beskriva olika organisationsnivåer och analysera carcinogenesens mekanismer, men den som hoppas få kända formler illustrerade och förklarade blir besviken – kapitlet innehåller inte en enda ekvation utan den som vill bilda sig får gå till de originalarbeten som citeras i de återigen överskådliga sammanfattande tabellerna.

Nästa kapitel sammanfattar implikationerna härledning av cancerrisker och ger starkt stöd åt det nuvarande LNT-paradigmet, alltså att stråldoser på alla nivåer kan orsaka cancer i proportion till dosens storlek och att inget talar för något tröskelvärde under vilket strålningen skulle vara ”ofarlig” eller rentav ”nyttig”, och att varken ”non-targeted effects” (som genomisk instabilitet och bystander-effekter) eller modulerande mekanismer som adaptiv respons förefaller kunna förändra den bedömningen.

Rapporten lämnar också anvisningar för kommande forskning, och preciserar ett antal områden där man anser att det behövs mer kvantitativa data, större reproducerbarhet och bättre jämförbarhet.

Sammanfattningsvis går rapporten sedan igenom mekanismer och vägar som kan påverka cancerfrekvensen efter bestrålning (DNA-skador och kromosomaberrationer), skillnader i dessa mellan låga och moderata doser (nja, knappast), dos-responsförhållandets form (linjärt åtminstone ner till 10 mGy låg-LET-strålning), eventuella tröskeleffekter (osannolika), kopplingar mellan mekanismer och epidemiologiska data (rapporten föreslår användning av biomarkörer samt utnyttjande av mekanistisk kunskap för modellering av cancerrisk), vävnadsspecifika skillnader i cancermekanism (ja, leukemier kontra solida tumörer, stamceller kontra differentierade celler), samt skillnader mellan hög- och låg-LET-strålning (mer komplexa skador vid hög LET men inget som talar för att nuvarande strålskyddsregler behöver ändras).

Rapporten har också ett värdefullt appendix om “Principles and criteria for ensuring the quality of the committee’s reviews of experimental studies of radiation exposure”, en fyllig ordlista samt en förteckning över relevanta gener och proteiner.

Andrzej Wojcik vid Stockholms universitets Centre for Radiation Protection Research har skriviet en utmärkt kortfattad resumé av innehållet i UNSCEAR-rapporten. Hans analytiska och bitvis direkt underhållande sammanfattning lyfter fram de väsentliga iakttagelserna och uttrycker förvåning över de grupper (främst i USA) som fortfarande, trots den överväldigande bevisningen, ifrågasätter LNT-paradigmet och rentav tror att en ”säker tröskel” skulle kunna hindra obefogad rädsla för strålning. Samtidigt pekar han på brister även i UNSCEARs slutsatser, t ex den vikt som läggs vid biomarkörer fastän inga relevanta dylika ännu finns, och framför allt, att rapporten ger sken av att mekanistiska studier i sig skulle kunna användas för riskbedömning – han vidhåller att riskers storlek endast kan skattas genom observationer, dvs epidemiologiska data.

Vår bedömning: Som alla UNSCEAR-rapporter är detta en mycket värdefull sammanställning av ”state of the art” och bör finnas på varje strålningsforskares bokhylla (eller hårddisk/moln, dit rapporten kan laddas ned kostnadsfritt). Vi rekommenderar också alla läsare att ta del av prof Wojciks sammanfattning (som även den kan laddas ned kostnadsfritt) både som en lättläst introduktion och vägvisare genom den trots allt ganska tunglästa UNSCEAR-rapporten, och som ett memento om att även solen kan ha fläckar som bör observeras och beaktas.

Gästinlägg (J Wallenius) om kärnkraftsavfallets risker med ny kärnteknik

KcRN:s inledning: Runtom I världen pågår utvecklingsarbete för att ta fram kärnkraftsanläggningar i den så kallade generation IV, som bland annat ska utnyttja energiinnehållet i kärnbränslet mycket bättre. Samtidigt pågår också arbete för att ta fram små modulära reaktorer (SMR), som ska kunna serietillverkas och ha passiva säkerhetssystem. Inget av koncepten är helt nytt, och de båda koncepten kan (men behöver inte) tillämpas i en och samma anläggning.

Ett exempel på en kombinerad reaktortyp är SEALER som utvecklas av det svenska företaget LeadCold (Blykalla). En av de planerade fördelarna är att avfallet, dvs det använda kärnbränslet, inte ska behöva förvaras säkert i 100 000 år utan snarare i mindre än 1000 år. Använt kärnbränsle från ”konventionella” reaktorer, som de som används i Sverige idag, innehåller dels klyvningsprodukter (som Cs-137) som strålar intensivt och därför har kort halveringstid, och dels långlivade och därför svagt strålande aktinider (som Am-241).

Strålningen från klyvningsprodukter skulle i vissa scenarier kunna orsaka akuta strålskador, men syftet med att förvara använt kärnbränsle i 100 000 år är att hindra läckage av aktinider som skulle kunna ge stråldoser på någon mSv eller mindre, och därmed enligt vedertagna riskmodeller antas kunna ge en (mycket liten) ökning av risken för cancer. I SEALER och liknande koncept kan under vissa förutsättningar en skyddad sluten avfallsförvaring behövas bara tills klyvningsprodukterna sönderfallit. Cs-137 har en halveringstid på ca 30 år vilket betyder att efter 1000 år, dvs drygt 33 halveringstider, finns endast en tiotusendels promille kvar av det ursprungliga cesiuminnehållet.  

På KcRN har vi frågat oss vad detta skulle kunna betyda ur katastrofmedicinsk synvinkel och har därför inbjudit den svenske experten på området, professorn i reaktorfysik vid KTH och medgrundaren av Blykalla, Janne Wallenius, att göra ett gästinlägg om avfallshanteringen från snabba reaktorer:

Snabba reaktorer har fördelen att återvinning av både plutonium och restaktinider kan göras med minimal inverkan på reaktorsäkerhet under drift. Dessutom minskar produktionen av högre aktinider (americium, curium), vilket gör att inventariet av dessa ämnen i en sluten bränslecykel kan stabiliseras på en låg nivå. I det fall att både americium och curium återvinns, så sänks den tid som resterande avfall behöver djupförvaras från storleksordningen 100 000 år till mindre än 1000 år. Den senare siffran kommer från jämförande studier av konsekvenser av intrång i förvaret motsvarande tid efter förslutning som utförts i ett EU-projekt koordinerat av KTH. Samtidigt kan de behållare med klyvningsprodukter som skall djupförvaras packas tätare, emedan det i dagens koncept är värmeutveckling från Am-241 som är dimensionerande för avstånd.

Ofta framförs i debatten att dessa fördelar vore skäl nog för en större satsning på fjärde generationens kärnkraft, en teknik som jag själv varit med om att utveckla. Dock bör man då ha i åtanke att det kommer att resultera i en merkostnad för kärnkraftsproduktion, emedan alla kostnader för dagens slutförvar uppstår innan förslutning sker. Dessutom tillkommer en ström av medelaktivt avfall från återvinnningsanläggningar, som innebär att volymen av slutförvarsanläggningar netto inte kommer att minska. Kör man dessutom fjärde generationens reaktorbränsle till en högre utbränning än dagens, så kommer risker relaterat till avfallshantering på kort sikt att öka, snarare än att minska, emedan dessa främst är relaterade till det specifika klyvningsproduktsinventariet.

Därmed är det inte ekonomiskt intressant för en konkurrensutsatt kärnkraftsindustri att implementera fjärde generationens kärnkraft med återvinning av använt bränsle från dagens reaktorpark. Däremot kommer det i en potentiell framtid när snabba reaktorer med uranbränsle tas i drift, bli intressant att återvinna det använda bränslet från dessa reaktorer. Detta paradigmskifte beror på att de kan utformas som bridreaktorer, och därmed producera mer klyvbart material än de konsumerar. Om dessutom dessa reaktorer konstrueras så att de går till samma utbränning som dagens lättvattenreaktorer (≈ 5%) blir den specifika kostnaden för återvunnet bränsle plötsligt en storleksordning lägre än idag.

Sammanfattningsvis finns det incitament att fortsätta forska om återvinning av använt kärnbränsle. Dock kommer denna teknik förmodligen inte tillämpas på återvinning av avfall från dagens lättvattenreaktorpark.

Vår kommentar: Vi på KcRN tackar Janne Wallenius för det mycket intressanta inlägget som ger en hel del tänkvärda perspektiv på nya kärnavfallsfrågor. Uppenbarligen kommer det ofta omtalade förkortade lagringsbehovet inte att vara en omedelbar eller ens garanterad effekt av ny kärnkraftsteknik. Och som vi misstänkte kommer risken för de akuta strålskador som är KcRN:s huvudsakliga fokus inte att minska, tvärtom kan den i vissa scenarier öka till följd av mer klyvningsprodukter.

Östrogenets roll vid katarakt orsakad av strålning med hög LET (linear energy transfer)

Epidemiologiska studier har antytt att kvinnor löper ökad risk jämfört med män  att drabbas av strålinducerad katarakt vilket vi tidigare rapporterat, men den fysiologiska förklaringen och östrogenets eventuella roll till detta är ännu inte klarlagd. I djurstudier har man visat att tidpunkten då östradiolbehandlingen sattes in, i relation till strålexponeringen har betydelse för hur östradiol inverkar på risken för att utveckla gråstarr vid låg-LET strålning; vid östrogenadministrering som påbörjats före strålexposition ökade progressionen och incidensen av gråstarr hos råtta.

Ett mer oväntat resultat var att östrogen som sattes in efter strålexposition (låg-LET) dock verkade skyddande för utveckling av gråstarr. I en nyare artikel presenterar nu samma forskargrupp en studie vid vilken man specifikt har tittat på östrogenets (östradiols) roll vid gråstarr som uppkommer efter hög-LET-strålning. En ökad förståelse för denna specifika form av strålning och risken för kataraktutveckling är relevant för till exempel astronauter som utsätts för kosmisk strålning. Den kosmiska strålningen utgörs till ca 1% av högenergetiska laddade partiklar såsom 56Fe-joner, vilka genom sin höga relativa biologiska effektivitet står för en signifikant del av strålningen och ger upphov till  ökad risk för utveckling gråstarr för denna grupp individer.

I studien som presenteras av Garrett et al ville man undersöka hur tidpunkten för östrogentillförsel påverkade utvecklingen av strålinducerad katarakt hos råtthonor efter exponering för hög-LET-strålning. Råttorna indelades i fyra grupper som alla förseddes med inopererade implantat 1 vecka före strålexponering. På en grupp opererades ett permanent implantat med östradiol in, i den andra gruppen opererade man in en tom kapsel, i den tredje gruppen opererade man in ett implantat med östradiol vilket sedermera avlägsnades direkt efter strålexponering och i den fjärde gruppen opererade man in en kapsel med östradiol direkt efter strålexponeringen. Strålexponeringen bestod av 2 Gy givet med 600 MeV med 56Fe-joner till höger lins. Råttorna utvärderades (start 48-103 dagar efter strålexponering) var 2-4:e vecka och linsgrumlingarna klassificerades. Alla råttor utom en, utvecklade katarakt enligt förbestämda kriterier för linsgrumling.

Till skillnad från observationerna av östrogenets effekter vid strålning med låg-LET såg man i den aktuella studien att östradiol ökade incidensen av katarakt under hela observationsperioden samt påskyndade utvecklingen av gråstarr (i jämförelse med möss där äggstockarna opererats bort och som ej fick någon inopererad kapsel innehållande östradiol). Författarna till artikeln påpekar i sin diskussion att östradiols påverkan på risk för strålinducerad kataraktutveckling därmed kan vara olika beroende på om exponeringen gäller  låg- eller hög-LET strålning. Möjligtvis skulle en förklaring kunna vara att dessa olika typer av strålning kommer att skada DNA på olika sätt, till exempel att hög-LET orsakar fler direkta skador på DNA. En möjlig förklaring skulle därmed kunna vara att den skyddande effekt som man sett av östrogenbehandling efter exponering för låg-LETstrålning, baseras på att östrogenet kan reparera DNA-skador som medieras via fria radikaler, ”reactive oxygen species” (ROS). Författarna påpekar vidare begränsningen i tolkningen av resultaten givet att studien undersökt exponering med hög dosrat och att östrogenets potentiella reparationsmekanismer kan fungera annorlunda vid låg dosrat (fastän man enligt den internationella strålskyddskommissionen, ICRP, hittills inte kunnat påvisa någon dosrateffekt för själva strålinduktionen av katarakt).

Vår kommentar: detta är en intressant studie som indikerar att östrogen kan påverka risken för att utveckla katarakt på flera olika sätt samt att även typ av strålning i kombination med östrogen är viktigt att beakta. Det är dock svårt att dra några säkra slutsatser till risken för kataraktutveckling hos människa, men artikeln är välskriven och ger en bra inblick i det invecklade samspelet mellan olika slags strålning och könsskillnader i risk för att utveckla strålinducerad katarakt.

Radonexponering i hemmet och i yrket

Tidigare i år publicerade Chen et al en intressant artikel i Journal of Radiological Protection om radonexponering. Denna epidemiologiska studie av kanadensiska förhållanden, syftade till att jämföra graden av exponering för radon i yrket gentemot graden av exponering för radon i hemmet. Uppskattningen av  yrkesexponeringen baserades på statistiska uppgifter om arbetstid samt mer än 7600 långtidsregistreringar av radon på olika arbetsplatser inomhus respektive långtidsregistreringar för radon utomhus i olika delar av Kanada för att uppskatta radonexponering även för utomhusarbetare.

Genom dessa mätningar och information om genomsnittligt antal arbetstimmar per år för olika arbeten, kunde årlig exponering i yrket för radon för 20 olika arbetskategorier (baserat på North American Industry Classification System) bestämmas. För gruvarbetare, flygpersonal och arbetare inom olja och gas gjordes speciella uppskattningar baserat på att dessa arbetskategoriers yrkesmässiga radonexponering har ett helt annat mönster än exponeringen vid andra arbeten. Radonexponeringen i yrket jämfördes sedan gentemot radonexponeringen i hemmet (baserat på radonmätningar och hur många timmar som spenderas inomhus i hemmet). I genomsnitt tillbringar en kanadensare i arbetsför ålder 16 timmar per dygn inomhus i hemmet, 5 timmar per dygn i en annan inomhusmiljö (inkluderar inomhusarbete samt andra allmänna utrymmen), 1,3 timme per dygn utomhus och 1,5 timme per dygn i ett fordon.

Intressant nog, kunde studien påvisa att den genomsnittliga årliga effektiva dosen vid yrkesexponering uppgick till 0,2 mSv för olika arbetskategorier (spännvidd mellan 0,02 mSv för flygpersonal till 0.8 mSv för gruvarbetare) och den årliga effektiva dosen nationellt i Kanada uppgick till 0,21 mSv (spännvidd 0,13 – 0,49 mSv mellan olika geografiska områden). Motsvarande siffra var 1,8 mSv (spännvidd 0,21 – 3,69 mSv för de mest extrema provinserna) för exponering i hemmet. Således på nationell nivå motsvarade exponering i yrket endast ca 10% av den totala exponeringen. Även för gruvarbetare, där man noterar den högsta siffran för yrkesexponering (medel radonkoncentration av 111 Bq/m3 i gruvor vilket gav en årlig medeldos 0,8 mSv), står exponeringen i hemmet med undantag för en region, för mellan 55-82% av den totala exponeringen. För alla andra arbetskategorier, står exponeringen i hemmet för mellan 76-93% av den totala exponeringen.

Resultatet från denna studie indikerar således att den största effekten på hälsa skulle ske genom att sänka radonhalter i hemmen. Författarna tar upp att ca 7% av hemmen i Kanada har nivåer över 200 Bq/m3 och således över rekommenderade Europeiska riktlinjer för bostäder. Givet den multiplikativa effekten av rökning och radonexponering för risk för utveckling av lungcancer kan även rökavvänjningsprogram vara av central betydelse för att minska radonets skadliga effekt, men är avhängigt av hur stor del av befolkningen som röker.

Vår kommentar är att detta är en välskriven och läsvärd artikel. Slutsatsen som man kan dra är att i Kanada skulle den största hälsoeffekten, med avseende på att undvika radoninducerad lungcancer, vara att lägga tyngdpunkten på att sänka radonnivåerna i hemmet.

Två studier av genetiska förändringar efter olyckan i Tjernobyl

Två intressanta artiklar som avser medicinska effekter till följd av kärnkraftsolyckan i Tjernobyl 1986 publicerades våren 2021 i Science. Dessa studier har specifikt ämnat undersöka om det finns genetiska förändringar i (förmodad) strålinducerad papillär tyroideacancer (Morton et al) respektive huruvida frekvens och typ av de novo mutationer (DNM) hos barn till ”uppröjningsarbetare” eller evakuerade efter Tjernobylolyckan (Yeager et al) skiljer sig från vad som normalt kan förväntas.

evakuerade efter Tjernobylolyckan (Yeager et al) skiljer sig från vad som normalt kan förväntas. I den första studien av Morton et al undersöktes 440 prover från lika många individer från Ukraina, alla med papillär sköldkörtelcancer (PTC). Av dessa fall hade 359 blivit exponerade för 131I i fosterlivet eller senast vid 18 års ålder medan 81 var födda efter mars 1987 och ej hade utsatts för exponering som barn. Man analyserade även matchad vävnad från normal sköldkörtelvävnad och/eller blod hos individerna. Syftet var att undersöka hur omgivande strålning bidragit till den genetiska profilen i tumörerna och få en djupare förståelse för strålinducerad carcinogenes vid PTC. Hos exponerade individer (för 131I) uppskattades medelekvivalentdosen till sköldkörteln till 250 mGy (11-8800 mGy). Studien indikerade att vid strålinducerad PTC är skador i form av dubbelsträngsbrott på DNA en tidig genetisk förändring i carcinogenesen, men man kunde inte identifiera biomarkörer för att särskilja strålinducerad PTC från sporadiskt uppkommen PTC. I studien undersöktes även vilka genetiska förändringar som var drivande (sk ”driving mutations”). Här kunde man notera att de vanligaste genetiska förändringar som drev cancern påverkade den sk MAPK-signalvägen (401 av 433 identifierbara fall).

I den andra studien undersökte Yeager och medförfattare blod från individer som var barn till uppröjningsarbetare efter Tjernobylkatastrofen eller hade blivit evakuerade från staden Pripyat eller annan bosättning inom 70 km från kärnkraftverket. Personerna (=avkomman) som undersöktes (n=130) var födda mellan 1987-2002 och barn till 105 mor-far-par. Blod från dessa 130 individer samt från deras respektive föräldrar analyserades med syftet att undersöka förekomsten av de novo mutationer (DNM) i germinalcellslinjer genom hel-genom sekvensering. Fynden korrelerades till kumulativ stråldos till gonader hos mödrarna – medeldos 19 mGy (0-550 mGy) – och fäderna – medeldos 365mGy (0-4080 mGy) – före befruktning. Man kunde i studien inte påvisa någon association mellan stråldosen och antal, distribution eller typ av DNM och författarna konkluderade att för doser inom dosspannet som undersökts i studien kunde man inte säkerställa bevis på någon signifikant påverkan på DNM i nedärvt DNA hos människa.

Vår kommentar: Båda dessa studier är intressanta och bidrar med ökad insikt i strålningens medicinska konsekvenser. Resultatet från studien av Yeager et al, där framförallt fäder hade utsatts för höga stråldoser upp till ca 4 Gy och mer än 17 individer erhållit doser över 1 Gy, är intressant och i ljuset av olyckan i Fukushima och Gardners iakttagelse 1990 av leukemi hos barn till kärnkraftanställda i Sellafield är resultaten lugnande. På mödernet hade dock inga individer erhållit doser mer än 1 Gy och endast två individer hade doser över 0.5 Gy, vilket medför en begränsning i tolkningen.

Vi har lagt till en ny kategori av inlägg!

Inlägget 2021-06-29 om hur förberedda akutmottagningarna är på att ta emot strålexponerade patienter är skrivet som direkt reaktion på en förfrågan från en av våra följare.

Vi har nu infört en ny kategori av inlägg, Svar på Frågor från läsekretsen, och markerat det aktuella inlägget som ett exempel på den nya kategorin. 

Vi vill uppmärksamma våra följare på att (1) Det går att söka inlägg i en viss kategori, t ex denna, och (2) Vi mottar naturligtvis gärna fler förfrågningar och uppslag på ämnen som vi bör behandla!

Nu 64 år sedan Windscale och Mayak, 35 år sedan Tjernobyl, 10 år sedan Fukushima – kort om historiens värsta kärntekniska olyckor och deras hälsokonsekvenser

Det kan knappast ha undgått någon som läser dagstidningar att det i år är 10 år sedan en jordbävnings- och tsunamikatastrof drabbade Japan (11 mars 2011) och bl a förstörde kärnkraftsstationen Fukushima Daiichi, med härdsmältor och radioaktiva utsläpp som följd. (Ett flertal andra kärnkraftsstationer längs Japans östkust klarade däremot krisen). Många av våra följare minns säkert också att världens hittills största kärnkraftsolycka, Tjernobyl, inträffade för 35 år sedan (26 april 1986). Sju år dessförinnan, 28 mars 1979, skedde olyckan i Harrisburg, och ytterligare 22 år tidigare inträffade två större olyckor: Kyshtym/Mayak/Ozyorsk (29 september 1957) samt Windscale (10 oktober 1957).

Kyshtym-olyckan i den plutoniumproducerande upparbetningsanläggningen Mayak orsakades av att kylningen av cisterner med radioaktivt avfall upphörde att fungera och inte ersattes. Värmeutvecklingen till följd av radioaktivt sönderfall i avfallet ledde till en kemisk explosion som spred 74 PBq över ett 300 km * 50 km stort område. Olyckan, som länge hemlighölls av sovjetiska myndigheter, har sedermera klassats som INES 6 (det näst högsta steget på INES-skalan och därmed den tredje värsta olyckan någonsin i termer av antal evakuerade (10 000) och det näst största utsläppet någonsin. Vi har tidigare kommenterat olyckan i en notis. Mer information finns i en artikel av A Akleyev m fl.

Windscale-olyckan (INES-5) i den likaledes plutoniumproducerande kärnreaktorn Windscale Pile 1 bestod i en brand i det stora grafitblock som utgjorde moderator. Branden orsakade utsläpp av radioaktivt material i Storbritannien och Europa, främst 740 TBq I-131 men även t ex Po-210. Detta var den första olyckan i väst med nämnvärda omgivningskonsekvenser, och under det att den inte ledde till direkt evakueringar fick den stor betydelse genom att livsmedels- och betesrestriktioner utvecklades och tillämpades och numera ingår i all beredskapsplanering för kärntekniska olyckor. Vi berörde flyktigt denna olycka i notisen om Kyshtym. Mer information om olyckans medicinska konsekvenser ges av S Jones.

Harrisburg-olyckan var den första betydande civila kärnkraftsolyckan. En ventil som hängde sig ledde till förlust av kylvatten, och då personalen initialt misstolkade situationen och hindrade den automatiska nödkylningen utvecklades en partiell härdsmälta. På arbetsplatsen var det naturligtvis en stor olycka med svår kontaminering av byggnaden, men utsläppen till omgivningen var små (560 GBq radioaktiv jod) och inga mätbara medicinska effekter har kunnat påvisas. Olyckan har dock klassats som INES-5, samma som den ur hälsosynpunkt betydligt värre Windscale-olyckan, vilket enligt vår uppfattning visar att den endimensionella INES-skalan inte ger en särskilt god bild av olyckors svårighetsgrad. Vi berörde denna olycka bl a i en notis 2018. En artikel med närmare information om de medicinska konsekvenserna har skrivits av Y Han m fl.

Tjernobyl-olyckan (INES-7) i reaktor 4 i Tjernobyl-stationen orsakades av att ett planerat test av en säkerhetsfunktion utfördes med fel förutsättningar och på fel sätt vilket ledde till en okontrollerad kärnreaktion som orsakade en ångexplosion som lyfte reaktorlocket och följdes av en brand i reaktorn. Detta ledde till stora utsläpp,  ca 1760 PBq I-131 och ca 80 PBq Cs-137, och kontaminering av ca 200 000 km2 mark varav hälften ”svårt” kontaminerad. Några tiotal dödsfall i akut strålsjuka (acute radiation syndrome)  noterades, och olyckan bedöms enligt FN-organisationen UNSCEAR ha orsakat minst 4000 cancerdödsfall. Det har dock varit svårt att epidemiologiskt i efterförloppet kunna påvisa en ökning av inträffade cancerfall. Undantaget är en säkerställd ökad incidens av tyroideacancer hos barn som bodde i närområdet och som drack mjölk kontaminerad med radioaktivt jod från kärnkraftshaveriet. Eftersom de sovjetiska myndigheterna först försökte dölja olyckan så kände varken barnen, deras föräldrar eller allmänheten till att mjölken var kontaminerad. KcRN har tidigare publicerat flera notiser om Tjernobyl, se t ex här, här och här. Innan KcRN hade skapats formellt tog KcRN:s föregångare också fram en s k KAMEDO-rapport om olyckan. Utförlig information om olyckan finns hos IAEA, och de medicinska konsekvenserna är väl redovisade av UNSCEAR.

ukushima-olyckan slutligen orsakades av att tsunamin översvämmade kärnkraftsstationen, där reaktor 1-3 snabbstoppats av jordskalvet och reaktor 4 var avställd för revision, och slog ut reservkraftdieslarna för reaktor 1-5 vilka behövdes för kylvattenpumpning. Reservdieseln för reaktor 6 förblev oskadd och kunde förse de avställda reaktorerna 5 och 6 med kylvatten. Successiva vätgasexplosioner i reaktor 1-4 ledde till radioaktiva utsläpp (130 PBq I-131, 35 PBq Cs-137) och evakuering av 160 000 personer i området runt Fukushima. KcRN har publicerat ett flertal notiser om Fukushima, varit medförfattare i en rapport i Socialstyrelsens KAMEDO-serie. samt även medverkat (som kapitelansvariga för strålskyddsfrågot) i IAEAs omfattande Fukushima Daiichi Accident report. En aktuell kort översikt av olycksförloppet och åtgärder som vidtagits ges av Energiforsk. OECD:s kärnenergibyrå har tagit fram en mer omfattande men ändå lättillgänglig rapport. En rykande färsk rapport från UNSCEAR behandlar de medicinska effekterna och bekräftar den tidigare bedömningen att inga akuta dödsfall orsakats av strålning samt att inga påvisbara (discernible) sena effekter är att vänta. Den ökning av antalet detekterade tumörförändringar i sköldkörteln hos barn som har rapporterats i närområdet i Japan åren efter olyckan kan enligt UNSCEAR helt förklaras av en kraftigt ökad screening med bl a frekventa ultraljudsundersökningar, och inte av en reell cancerincidensökning. Ett tänkvärt uttalande av ICRP påminner oss om att Fukushima ändå var en allvarlig och tragisk händelse som kommer att ge lärdomar länge än. Vi rekommenderar också gärna till läsning en tänkvärd artikel/editorial av Richard Wakeford i senaste numret av J Radiological Protection.

Vi tar också tillfället i akt att här informera om ett webinarium via Microsoft Teams om Tjernobyl och Fukushima som Nordiska Sällskapet för Strålskydd anordnar i samarbete med Kgl Vetenskapsakademiens Nationalkommitté för strålskyddsforskning och Swe-Rays (Swedish Radiation Research Association for young scientists). Webinariet äger rum måndag 26 april kl 10-12 och ska belysa vad som hände i Tjernobyl (Robert Finck), i Fukushima (Imre Pazsit) och skillnader och likheter mellan händelserna (Sören Mattsson). Click here to join the meeting

Vår bedömning: De refererade artiklarna ger en god sammanfattande och tankeväckande inblick i hur strålningsolyckor inträffar och deras konsekvenser. En viktig lärdom som först på senare år har fått full uppmärksamhet är att alla strålskyddsåtgärder som vidtas måste vara berättigade, även de som säkert minskar stråldoser – men ibland kan medföra andra påtagliga, ibland livshotande hälsoproblem. En annan viktig iakttagelse är att långsiktiga psykosociala effekter och sjukdomsbelastningar kan utgöra mycket allvarliga hälsokonsekvenser av en strålningsolycka.

Nanopartiklar kan göra strålbehandling effektivare

Man har länge arbetat med olika metoder att göra tumörvävnad extra strålkänslig, t ex med att söka påverka syrsättningen, för att med strålbehandling kunna döda tumörceller utan att otillbörligt skada närliggande organ. Freeman (2020) redovisar från den senaste ESTRO-kongressen om intressanta framsteg med användning av radiosensibiliserande nanopartiklar.

I en fransk fas-1-studie på 15 patienter med metastaser i hjärnan användes gadoliniumbaserade AGuIX-partiklar. Dessa runt 4 nm stora partiklar är synliga i magnetkamera så man kan kontrollera att de når målvävnaden. Efter injektion kunde man se att AGuIX-partiklarna inom två timmar hade ansamlats i metastaserna, oberoende ac vilken sorts primär tunör patienten hade haft, och utan att några av partiklarna hamnade i frisk hjärnvävnad. Patienterna fick därefter en ekvivalent dos på 30 Gy, i 10 fraktioner, till hjärnan. Hos 12 av patienterna minskade tumörvolymen genom behandlingen. Ett par fallstudier med goda resultat redovisades också. En fas—2-studie med ca 100 patienter har nu inletts.

I en annan fransk fas-1-studie med 19 patienter med skivepitelcancer användes hafniumoxidbaserade NBTXR3-partiklar för att öka effekten av intensitetsmodulerad strålbehandling (IMRT). Partiklarna avger elektroner när de bestrålas och ökar därmed den lokala stråldosen i cellen med 9 gånger jämfört med celler utan dessa nanopartiklar. Efter injektion av NBTXR3 gavs patienterna 35 fraktioner om 2 Gy vardera. Hos 9 patienter visade den behandlade tumören ”komplett respons”. Man är nu på väg att inleda en fas-3-studie.

Vår kommentar: Studierna utgör exempel på användning av nya typer av ”radiosensitizers” för göra cancerceller selektivt mer strålkänsliga än normalvävnad. Andra medel inom denna grupp siktar bl a på att parallellt med strålningen interagera mot nyckelproteiner som ger tumörcellerna speciella överlevnadsfördelar. I våra sammanhang, då skydd mot oavsiktlig bestrålning efterfrågas, är det kanske mer intressant med radioprotektiva ämnen, som istället minskar strålningens effekter. Studier av ovan redovisat slag är ändå tänkvärda, då de visar vilken potential det finns för att ändra cellers respons på strålning, och för att de kan belysa vidare mekanismer för strålskador.

Medicinska perspektiv kring radionukleära händelser – en strålningsmedicinsk lägesrapport från KcRN

Vi har nöjet att här presentera en strålningsmedicinsk rapport, skapad på initiativ av Strålsäkerhetsmyndigheten och framtagen av exporter knutna till Kunskapscentrum för strålningsmedicin vid katastrofer samt till universitetet i Manchester.

Rapporten är tillgänglig för kostnadsfri nedladdning här: Strålningsmed rapport KcRN dec2020

Avsikten med rapporten, som har skrivits på initiativ av och med ekonomiskt stöd från Strålsäkerhetsmyndigheten, är att beskriva det aktuella  internationella kunskapsläget inom området medicinska konsekvenser av radionukleära händelser. Utifrån medicinska implikationer vill författarna ge en bild både av aktuella strålningshändelser och av nya rön kring tidigare inträffade händelser. Rapporten vill också belysa intressanta trender inom medicinsk forskning/utveckling när det gäller handläggning och uppföljning av strålexponerade individer samt uppmärksamma nya fynd i den stora flora av publikationer som handlar om långtidsrisker, s k stokastiska hälsoeffekter, relaterade till exponering för lägre doser joniserande strålning. Rapporten lämnar också rekommendationer kring fortsatt uppföljning och beredskap inom området. Dessa rekommendationer utgår sålunda från författarna och representerar inte nödvändigtvis  några ståndpunkter från Strålsäkerhetsmyndigheten eller övriga berörda myndigheter (KcRN:s huvudmän: Socialstyrelsen, Karolinska Institutet).

Rapportens primära målgrupp är främst läkare, fysiker och andra experter involverade i beredskapsplanering och som väntas bli inblandade i hantering av händelser som innefattar joniserande strålning. Författarnas förhoppning är dock att även bredare grupper inom t ex media och allmänhet kan finna rapporten läsvärd.

Ladda ner rapporten här!

Om rapportens innehåll:
Rapporten inleds med ett antal rekommendationer kring fortsatt uppföljning och beredskap. Författarna framhåller bland annat att den medicinska utbildningen behöver förbättras, att forskning kring ”molekylära signaturer” är väsentlig (och att Socialstyrelsen och Strålsäkerhetsmyndigheten har viktiga roller både som forskningsfinansiärer och som influerare som kan påverka andra finansiärer), att myndigheterna behöver förbereda sig inför Internationella Strålskyddskommissionens nästa omgång grundläggande  rekommendationer som väntas år 2028, att informationsmaterial bör tas fram inför kommande strålningshändelser, samt att den medicinska strålningsberedskapen behöver stärkas.

Bland mer långsiktiga medicinska konsekvenser av strålexponering har expertgruppen bakom rapporten valt att särskilt lyfta fram tre områden: cancer i sköldkörteln (tyreoidea), gråstarr (katarakt) samt psykiatriska, icke-somatiska hälsoeffekter.

I en översikt över kunskapsläget fokuserar rapporten i fråga om tidiga, deterministiska skador på akut strålsjuka, därefter behandlas det på senare tid mycket uppmärksammade problemet med kararakt (gtumling av ögats lins) efter bestrålning, samt vissa aspekter av intern kontaminering (intag av radioaktuva ämnen).  Ett längre avsnitt avfattat på engelska behandlar sena, stokastiska skador och de olika studier som belyser risken (sannolikheten) för sådana skador och dess relation till stråldosen. Översikten avslutas med ett avsnitt om psykiatriska, icke-somatiska effekter av strålning.

Rapporten tar också upp frågan om strålningsinducerade hjärt-kärlsjukdomar. Det finns där indikationer på att även lågdosstrålning kan öka risken, men olika studier är motsägelsefulla. Därutöver ägnas uppmärksamhet åt nyupptäckta ”molekylära signaturer” hos strålexponerade personer, något som kan göra det möjligt att i framtiden identifiera strålinducerad cancer på individbasis.

Rapporten redovisar även nyheter kring medicinsk handläggning av akuta, s k deterministiska strålskador där nya internationella riktlinjer är under utarbetande. Den redovisar också översiktligt det internationella samarbetet i övrigt rörande strålningsmedicin och medicinsk beredskap.

Översikten följs av en återblick på några radionukleåra händelser med medicinska implikationer, kompletterad med uppgifter om nyligen inträffade sådana händelser.  Internationella samarbeten kring medicinsk handläggning av strålskadade personer belyses i ett avslutande avsnitt.

Den expertgrupp som sammanställt rapporten består av:
Christel Hedman, överläkare, med.dr. KI
Marita Lagergren Lindberg, överläkare, med.dr. KI
Karin Lindberg, specialistläkare Karolinska Univsjh, med.dr. KI
Leif Stenke, överläkare Karolinska Univsjh, professor i hematologi, KI (sammankallande)
Jack Valentin, docent Stockholms Universitet, anknuten till KI
Richard Wakeford, Professor in Epidemiology, University of Manchester, UK

Klicka här för att ladda ner KcRN:s rapport!

Kommentarer: Vi brukar ju avsluta våra notiser om nya rapporter med en egen kommentar. Den här gången har vi ingen kommentar eftersom notisen behandlar en rapport från oss själva – men vi mottar gärna kommentarer från er läsare! Använd kommentarfältet nedan!

Strålinducerad katarakt IV: Köns- och åldersskillnader

I tidigare inlägg om strålinducerad katarakt har vi refererat studier av epidemiologi, yrkesexponerade grupper samt biologiska uppkomstmekanismer. I detta avslutande inlägg redovisar vi att utveckling av strålinducerad katarakt synes kunna påverkas av såväl kön som ålder.

En könsskillnad antyddes i epidemiologiska data från Mayakkohorten (ca 25% kvinnor), där risken för katarakt noterades vara 2-4 gånger högre (p<0,02) (3,8 gånger högre för PSC) hos kvinnor jämfört med män (Azizova 2018). I prekliniska djurförsök har man vidare undersökt östrogenets roll och noterat att tidpunkt vid östrogentillförsel i anslutning till strålexponering kan ha betydelse för kataraktuppkomsten. I råttmodeller har man då sett att östrogen verkat skyddande mot katarakt om östrogentillförseln påbörjades efter strålning (Dynlacht 2008), men däremot ökade uppkomsten av katarakt och latenstiden minskade om den påbörjades före strålning (Dynlacht 2006). Könshormoner skulle därmed åtminstone till del kunna förklara skillnaden mellan män och kvinnor.

Ålder är en annan faktor av betydelse där naturligt åldrande leder till en ökad stelhet i linsen, med bristande ackommodationsförmåga som följd. I en review från 2013 har Dynlacht sammanställt både epidemiologiska och prekliniska data om bl a ålderns inverkan på strålinducerad katarakt. I denna framgår att man i djurexperiment har noterat att såväl hög som låg ålder kan ge ökad risk för strålinducerad katarakt och att olika stråldoser kan ha olika betydelse för uppkomsten, latenstiden och allvarlighetsgraden. Känsligheten har delvis berott på vilken dos som givits. Till exempel  noterades att doser på 2-3 Gy hos råtta ledde till ökad linsgrumling med snabbare progress hos yngre individer, medan doser på ungefär 3-9 Gy ledde till kortare latenstid hos unga djur, men snabbare progress och utveckling av svår katarakt hos äldre djur. Doser kring 9 Gy ledde till snabbare och allvarliga utveckling hos unga djur (dessa experiment utförda med låg LET-strålning) (Dynlacht 2013). Vad gäller människa talar vissa epidemiologiska studier (t ex av atombombsöverlevare) för att yngre personer har högre risk att utveckla katarakt efter strålexponering, medan andra studier inte har kunnat påvisa en sådan skillnad (Dynlacht 2013).

Vår kommentar: Kön och ålder som riskfaktorer för strålinducerad katarakt synes vara en komplex fråga, där graden av allvarlighet är beroende av vilket utfallsmått som använts (exempelvis latenstid eller progression till en viss allvarlighetsgrad av katarakt). Den fysiologiska orsaken till skillnaden i risk för katarakt könen emellan är ännu inte helt klarlagd och den till synes högre risken för strålinducerad katarakt vid såväl låg som hög ålder är heller inte intuitivt självklar. Dessutom tarvar tolkning av fynd i epidemiologiska studier alltid en viss försiktighet.