SUGÁRZÁSOK
5.1
Radon és szén-dioxid: mátraderecskei tapasztalatok* Dr. Tóth Eszter
Az ionizáló sugárzás biológiai hatása régóta foglalkoztat sok orvost, fizikust és radiokémikust. Az utóbbi egy-két évtizedben erősödött a radonra irányuló figyelem. A radon radioaktív nemesgáz, amely a tüdőn keresztül vagy a bőrön át a véráramba juthat, így távolabbi szervekben minőségileg és mennyiségileg más jellegű komplex ionizációs mintát kelt, mint az egyszerű α-, β-, γ-sugárzás. Állatkísérletek, balneológiai tapasztalatok, epidemiológiai felmérések mind a radon ártalmas, mind a radon terápiás lehetőségét mutatják. Az alábbiak az 1990-es években Mátraderecskén szerzett tapasztalatokat és néhány velük kapcsolatban felmerült biológiai kérdést mutatnak be. Mátraderecske mofettája (száraz szén-dioxidos fürdője) a szén-dioxid és radon együttes hatásának tanulmányozását is lehetővé teheti a nagy múltú, csak szén-dioxidot tartalmazó kapuvári szárazfürdő tapasztalataival történő egybevetéssel.
Radon molekuláris szinten Az α-, β-, γ-sugárzások közül a két utóbbi behatolhat az élő anyagba, a kívülről érkező α-részecskéket azonban általában elnyeli a külső bőrréteg. A radioaktív sugárzások ionizáció révén befolyásolják az élő sejtek biokémiáját. Az α-részecske kétszeresen pozitív töltésű héliumion, levegőben néhány centiméter, folyadékban 50–100 µm távon adja le nagy energiáját, sűrűn keltve ionokat. De az α-részecske általában nem jut át a bőrfelületen az élő sejtekig! A radon nemesgáz és radioaktiv. Belélegezzük, azután nagy részét kilélegezzük. A kicsiny hányada ami tüdőnkben marad, vagy ott bomlik * Magyar Tudományos, Üzemi és Szaklapok Újságíróinak Egyesülete – tanulmányi kirándulás, 2003. október..
el, amire hosszú, négy napos felezési ideje miatt kevés az esély, vagy bekerül a véráramba, s zsírban gazdag szövetben oldódik. (A radonatom 86 elektronos óriási elektronburka könnyen polározódik, ezért oldódik vízben, s még jobban apoláros anyagokban.) Ha a radon testünkben marad, ott bomlik, kilő egy α-részecskét, ami egy-két sejt távolságán belül nagyon nagy ionizálás közben megáll. A visszamaradt polóniumion többszörösen pozitív ion, mert a kirepülő α-rész elektronokat sodor magával. A polónium, ami szintén α-bomló, nem jut el messzire 3 perces felezési ideje alatt. Bomlása után az α-rész megint molekulák sokaságát ionizálja, miközben a többszörösen pozitív töltésű ólomion lökődik viszsza. Ez az ólom szintén radioaktív. A bomlássor folytatódik, egyetlen radon α-bomlását még két α-bomlás, két β-bomlás és két γ-bomlás követi rövid 40 percen belül, miközben öt pozitív, nagy tömegű ion van időszakosan jelen, közülük három sokszoros pozitív töltéssel. Ha a radon bekerül testünkbe és bomlik, viszonylag kis térfogatban (alig több, mint egy „termetes”, 120 µm-es idegsejt térfogatában) ionok sokasága jelenik meg. Ez egy-egy sejt biokémiáját is alaposan megbolygatja, és biztosan befolyásolja a változó ionkoncentrációkkal egymással érzékenyen együttműködő sejtek kommunikációját is. [1] K. Yamaoka professzor (Okayama Egyetem, Japán) nyulakkal lélegeztetett be igen magas (7–18 MBq/m3) aktivitáskoncentrációjú radont [2]. Megvizsgálta, hogy közvetlenül a 90 perces radonbelélegzést követően (de legkésőbb 2 órán belül) a kontrollcsoporthoz képest milyen makromolekulák jelennek meg. (Az 1. táblázatban néhány mérési eredményt a szemléltetés kedvéért emeltünk ki, további adatok, valamint a mért értékek mértékegységei és mérési hibái a [2] cikkben olvashatóak.) A radon koncentrációját abban a vízben mérték, amelyet páracseppekben porlasztottak be a nyuszikhoz. A kontrollnyuszik ugyanolyan párát kaptak, de radon nélkül. Az eredmények szerint a belélegzett és a vérárammal az agyig is eljutott radon jelenléte nem közömbös a biokémiára! (1. táblázat). A nyuszikban felszaporodó vagy csökkenő vegyületek más vizsgálatok szerint az emberben a vérnyomás, a vércukorszint vagy a fájdalomérzet csökkenéséhez szorosan kapcsolódnak. (Az angiotensin II, illetve a prostaglandin E2 esetében nem tapasztaltak változást.)
Radon és humán rákkockázat A radioaktív radon emberre gyakorolt hatását kísérleti úton nem lehet nyomon követni. Az embert körülvevő levegőben azonban természetes módon van jelen a radon, ami a talajban keletkezik, s a házak aljza-
tának repedésein keresztül szivároghat be a lakásba. A levegő radonkoncentrációját (pontosabban a radon aktivitásának koncentrációját) könnyű mérni [3]. A RAD Lauder Laboratórium az elmúlt 10 évben több mint 16 000 vidéki otthonban határozta meg a radon éves átlagos szintjét [4]. (Az angliai Sugárvédelmi Intézet, NRPB, által évente végzett, a radonmérési pontosságot összehasonlító vizsgálatai szerint a RAD Lauder Labor a világ közel 100 radonmérő laboratóriuma között az előkelő 10. helyet foglalja el.) 1. táblázat A kontrollcsoport mért értékeit 100 egységnek véve adtuk meg a radonos csoportok mért értékeit 7–10 MBq/m3 radon
14–18 MBq/m3 radon
Histamine
218**
227**
Vasopresin
24**
41**
Insulin
100
198*
Pancreatic glucagon
119*
150**
B-endorphin
117
138*
M-ekephalin
107
193**
Vérnyomás csökkenése Vércukorszint csökkenése Fájdalom csökkenése
A változás szignifikanciája erős: * p <0.05. ** még erősebb: p<0.01.
A magyar falvak közül radonszint szempontjából eddig legjobban Mátraderecske ismert. Itt kezdődött tíz éve az otthonok radon okozta természetes radioaktivitásának tervszerű felmérése. De Mátraderecskén készült talán az ország egyik legmegbízhatóbb rákregisztere is, amely nem csupán az incidencia létét, a rák megjelenés időpontját, a rák típusát tartalmazza, de a beteg lakóhelyét, dohányzási és italozási szokásait, életkorát és nemét is. Mivel 30 évesnél fiatalabb rákos beteget nem észleltek, csak a 30 évesnél idősebb populációt vizsgálták. A radon és az epidemiológiai adatok statisztikai feldolgozásának egy várt és egy meglepő eredménye lett. Azt vártuk, hogy magasabb sugárzásban több rákos esetre találunk. Ezt a kijelentést adataink a férfiak esetén 85%-os, a nők esetében 94%os megbízhatósággal támasztják alá. Tehát fontos mérnünk a radont, és ahol éves átlagban nagyon magas értéket találunk, ott érdemes mentesí-
teni a házat. (A mentesítésre a RAD Labor igen gazdaságos és hatékony eljárásokat dolgozott ki [5].) Nem vártuk viszont, hogy a populáció radonszint szerint történő részletesebb bontása a mérsékelten magas radonszint „jótékony” hatásáról tanúskodik. Mátraderecske lakóházainak radonszintje széles tartományt ölel fel, azaz elég sokan élnek különböző magas radonszintekben: ez tette lehetővé a statisztikai értékelést. Másrészt Mátraderecske levegője tiszta, távol a főutaktól, ipari szennyezésektől. Így más – karcinogénnek tekintett – anyag által okozott rákos megbetegedések kevéssé befolyásolták a rákgyakoriság kialakulását. A mátraderecskei férfinépességben azonban relatív sok a dohányos (a rákosok közül 51%, a nem rákos férfi lakosságban 48%), a szeszesital fogyasztása az országos átlag körül lehet, korábban sokan dolgoztak bányában, így számukra több faktor növelheti a rákkockázatot. Ha például a dohányzó férfiakat külön csoportban vizsgáltuk, akkor ez a csoport is és a maradék populáció is statisztikai szempontból igen alacsony megbízhatóságú állításokat engedett csak meg a csoportok kis létszáma miatt. Helyi szokás viszont, hogy a mátraderecskei nők nem isznak, nem dohányoznak, életük javarészét ugyanabban a házban, otthonukban töltik. A mátraderecskei nők rákincidenciája a közepesen magas radonban (kb. 110 és 185 Bq/m3 között) kisebb, mint a magas vagy az alacsony radonban élők esetén (2. táblázat, 4. sor). Különösen érdekes, hogy a közepesen magas radonban élő nők közül a fiatalabbak (a 30–64 évesek) esetén még erősebben jelentkezik ez a minimum (2. táblázat, 5. sor). Az állítás statisztikai megbízhatósága 96%! [6] 2. táblázat Mátraderecskei nők rákincidenciája Radon (Bq/m3) Nők száma Rákesetek száma
<107
108–184
>185
233
242
359
21
14
44
Rákincidencia
9%
5,8%
12,3%
Rákincidencia (30–64 évesek)
6,0%
4,0%
7,9%
Változás megbízhatóságának valószínűsége
csökkenés 96%-os megbízhatósággal
csökkenés 99%-os megbízhatósággal
Ha a talált minimum (96–99%-os statisztikai megbízhatósága ellenére) csupán véletlen jelenség volna, akkor nagyobb populációban a minimumnak el kell mosódnia. Ha a jelenség valós, akkor a nagyobb populációnak erősebb statisztikai megbízhatóságot kell mutatnia. Amikor egy másik községről mind radon, mind epidemiológiai szempontból elegendő adatunk gyűlt össze, egyesítettük a két község adatait (3. táblázat). A két község nagyobb populációja esetén a közepes radonban élő, fiatal (30–64 éves) nők rákincidenciájának minimumát 99%-os statisztikai megbízhatósággal állíthatjuk! 3. táblázat Két község női rákincidenciája Radon (Bq/m3)
<107
Nők száma
315
298
392
20
6
36
Rákesetek száma Rákincidencia Változás megbízhatóságának valószínűsége
6,3%
108–184
2,0% csökkenés 99%-os megbízhatósággal
>185
9,2% csökkenés 99%-os megbízhatósággal
Bernard Cohen az Egyesült Allamok 411 járásában (county) vetette össze az átlagos radonszintet a tüdőrák mortalitásgyakoriságával. Néhány Bq/m3 értéktől 100 Bq/m3 értékig a tüdőrák-gyakoriság monoton csökkenését látta, majd a görbe 180 Bq/m3-ig laposan ingadozott. 185 Bq/m3 felett Cohennek nincs eredménye [7]. Pershagen Svédországban esetkontroll-vizsgálattal több tízezer tüdőrákos és megfelelő kontrollpartner egész életét nyomon követve és radondózisukat megmérve arra következtetett, hogy 300–400 Bq/m3 felett a tüdőrák-mortalitás valószínűsége a radonszint növekedésével emelkedik [8]. A mi rákincidencia– radonszint görbénk leszálló ága az amerikai, felszálló ága a svéd tapasztalattal csendül össze. (Felhívjuk a figyelmet arra, hogy mind a két külföldi vizsgálat tüdőrákra koncentrált, míg a mi vizsgálatunk minden ráktípust figyelembe vett.) Vizsgálatunk alapján nem azt állítjuk, hogy a radon rákot okoz. (Ez lehet igaz. A svéd felmérések tüdőrák esetén ezt mutatják. A mi adataink ezt nem cáfolják.) Azt sem állítjuk, hogy radonhiány okoz rákot. (Ez is lehet igaz.) Vizsgálataink adatai azt mutatják, hogy a közepesen magas radonban élők kevésbé betegszenek meg bármilyen típusú rákban. A
testükbe jutó radon miatt történik valami, ami miatt kevesebb rákos megbetegedés manifesztálódik (hormézis jelensége, [9]). Meglehet, testünkben a radonbomlást követő „ion-tűzijáték” vészcsengő a stresszfehérjék számára. Ezek a stresszfehérjék képesek a végzetesen sérült sejtek apoptózisát is segíteni, de képesek a fehérjék és nukleinsavak javítására is. És ha ez utóbbit felfokozott szorgalommal teszik, talán nemcsak a sugárzások és háromszorosan pozitív ionok okozta durva sérüléseket javítják, hanem olyan hibás molekulákat is, amelyek addig túlságosan „halkan kiabáltak” javításért.
Szén-dioxid Mátraderecske nem csak radonjáról híres. A mélyből nagy töménységű (>90 %(V/V)) szén-dioxid is érkezik. E természetes szén-dioxidfeláramlásra épült fel hazánk első mofettája. A mofettás kezelés első hivatalos lépése: a gázt 1999-ben gyógygázzá minősítették [10]. A mofettás kezelések protokolljának kidolgozásakor a legfontosabb (tehát szakmai) szempontok tanácsadója a kapuvári Lumnitzer Sándor Kórház igazgató főorvosa, Dr. Ballagi Farkas volt. Ballagival viszonylag korán felismertük, hogy Kapuvárott a kezelésekhez fürdőkádban használt répcelaki gázkutakból származó száraz szén-dioxid és a mátraderecskei mofettában a természetes feláramlású szén-dioxid-atmoszféra objektív különbsége a radontartalom. Míg Kapuvárott a radon aktivitássűrűség a szén-dioxidban nem haladja meg az 1 kBq/m3-t, addig Mátraderecskén több, mint 100 kBq/m3 radonszint öleli körül a fürdőző lábát, derekát. Vajon számít-e ez a különbség a terápia eredményében? A radon által a levegőbe vagy a szén-dioxid-atmoszférába kisugárzott αrészecskék nem hatolnak át a külső bőrrétegeken. Mivel kétszeresen pozitív ionok, ezért szinte minden útjukba kerülő molekulával kölcsönhatásba lépnek, energiájukat elveszítik, mielőtt élő sejtekig jutnának. A radonatom azonban elektromosan semleges, diffúzióval átjuthat a bőrön, és épp úgy, mint a szén-dioxid-molekula, bekerülhet a véráramba. Érdemes végiggondolni, mérésekkel megvizsgálni, hogy a bőrfelülettel érintkező radon és szén-dioxid-gáz keveréke többlethatással van-e a betegre a csak szén-dioxidos kezeléssel szemben. Pratzel professzor vizsgálatai nem száraz, hanem vizes fürdő esetében a radon jótékony hatásának erősödését jelzik a radonnal és szén-dioxiddal dúsított fürdővíz esetén [11]. Gyógyfürdőzéskor a levegővel belélegzett radon Kapuvárott a szokásos 10–40 Bq/m3, míg Mátraderecskén 800–2000 Bq/m3. Vajon a vér-
áramba a bőrön átdiffundálva jut-e be több radon vagy inkább a belélegzés által? [12]. Mátraderecskén a radon bőrfelületen való bejutásának intenzitását növeli, hogy a fürdőző alsó testét csaknem százszor akkora radonkoncentráció veszi körül, mint ami a belélegzett levegőben van. A szén-dioxid okozta vérbőség esetleg átjárhatóbbá teszi a bőrt. Melyik út milyen előnnyel, milyen hátránnyal jár? Egyáltalán: melyiknek van pozitív vagy pozitívabb hatása a betegre? Az otthonukban közepesen magas (azaz a „jótékony”) radonszintben élő palócok esetében azt tudjuk, hogy milyen radonszintben élnek éves átlagban. Vajon a két-három hetes kezelés során rövid idő alatt kapható kiugró dózis ugyanúgy „jótékony” hatású-e, és ha igen, mennyi ideig fejti ki jótékony hatását? A mátraderecskei mofettában a szén-dioxid nyilván ugyanúgy hat, mint Kapuvárott a répcelaki szén-dioxid. A gyógyhatást Ballagi Farkas sok évtizedes tapasztalatait rögzítő írásaiból ismerjük [13]. Jó lenne megtudni: a vérnyomáscsökkenést, vércukorszint-csökkenést és fájdalomszint-csökkenést okozó makromolekuláknak a radonos vízpárát belélegző nyulaknál felismert mennyiségi változása az embernél is jelentkezik-e. Mivel a kapuvári kezeléseknél alig van jelen radon, Mátraderecskén viszont jelentős mennyiség mérhető, két, kellően nagy számú és gondosan választott betegpopuláció vizsgálata erre is választ adhatna. Hivatkozások 1. Köteles Gy.: A sugárhatást módosító biológiai tényezők bővülése. = Fizikai Szemle, 50. k. 11. sz. 2000. p. 374–377. 2. Yamaoka. K.; Hattori. S.: Effects of Radon Inhalation on Physiology and Disorder. Radon und Gesundheit, Radon and Health, ed. P. Deetjen, A. Falkenbach, Frankfurt am Main, 1999. Peter Lang. p. 67–72. 3. Tóth E.: Régóta jön-e a radon Mátraderecskén? = Fizikai Szemle, 44. k. 12. sz. 1994. p. 477–480. 4. Tóth E.: Radon a magyar falvakban. = Fizikai Szemle, 49. k. 2. sz. 1999. p. 44– 49. 5. Horváth G.: Radonkamra a hálószobám. = Fizikai Szemle, 42. k. 7. sz. 1993. p. 271–275. 6. Tóth E.; Lázár I. stb.: Lower cancer risk in medium high radon. = Pathology Oncology Research (L.ondon), 4. k. 2. sz. 1998. p. 125–129. Tóth E.: Sós könnyünk. = Fizikai Szemle, 50. k. 11. sz. 2000. p. 377–378.
7. Cohen, B.: Radon és rákgyakoriság - amerikai tapasztalatok. = Fizikai Szemle, 45. k. 6. sz. 1995. p. 203–206. 8. Svantegren, M.; Pershagen, G. stb.: Svéd radontapasztalatok. = Fizikai Szemle, 45. k. 6. sz. 1995. p. 207–208. 9. Luckey T. D.: Radiation hormesis in cancer risk mortality. = International Journal of Occupational Medicine and Toxicology, 3. k. 2. sz. 1994. p. 173–191. 10. Engedély a mátraderecskei mofetta gyógygázként történő használatáról (megtalálható Polgármesteri Hivatal, Mátraderecske, Hősök tere 12.) 11. Pratzel, H.G.; Detjeen, P.: Radon in der Kurortmedizin, Sarow 2000. ISMH Verlag. 12. Szabó E.: Kovászna megye legfontosabb „gőzlőinek” Szemle, 42. k. 9. sz. 1992. p. 339–344.
222
Rn tartalma. = Fizikai
13. Ballagi F.: A szén-dioxid-fürdőről ... =Balneológia, 18. k. 3. sz. 1997. 14. Tóth E.: Mátraderecske mofettája. =Balneológia, 18. k. 1–2. sz. 1997. p. 18–23.
Egyéb irodalom A Kormány 165/2003. (X. 18.) Korm. rendelete a nukleáris és radiológiai vészhelyzet esetén végzett lakossági tájékoztatás rendjéről. = Magyar Közlöny, 2003. 119. sz. okt. 18. p. 86–8608. Az egészségügyi, szociális és családügyi miniszter 47/2003. (VIII. 8.) ESZCSM rendelete a radioaktív hulladékok átmeneti tárolásának és végleges elhelyezésének egyes kérdéseiről, valamint az ipari tevékenységek során bedúsuló, a természetben előforduló radioaktív anyagok sugáregészségügyi kérdéseiről. = Magyar Közlöny, 2003. 94. sz. p. 7443–7450. A kiégettek sorsa. = Műszaki Magazin, 13. k. 8–9. sz. 2003. p. 26–28. Küldetés és kihívások. 5 éves a Radioaktív Hulladékokat Kezelő Közhasznú Társaság. = Technika, 46. k. 8. sz. 2003. p. 15–18.
