Gdy organizm najpierw otrzyma niewielką dawkę promieniowania jonizującego, a po pewnym czasie drugą, wyraźnie większą, ryzyko wystąpienia negatywnych skutków będzie mniejsze niż w sytuacji, gdyby otrzymał tylko tę ostatnią. Zjawisko, znane jako efekt Rapera-Yonezawy, z powodzeniem opisali naukowcy z Narodowego Centrum Badań Jądrowych. Ich badania nagrodzono dziś w Gliwicach prestiżową nagrodą Polskiego Towarzystwa Badań Radiacyjnych.

Promieniowanie jonizujące jest wszechobecnym, odwiecznym i nieusuwalnym składnikiem ziemskiego środowiska. Nie dziwi więc fakt, że w ciągu miliardów lat ewolucji organizmy żywe wykształciły szereg mechanizmów zabezpieczających je przed destrukcyjnymi skutkami jego naturalnych, niskich dawek. Właśnie dlatego rzeczywisty wpływ promieniowania jonizującego na świat ożywiony wydaje się odbiegać od stereotypu, wedle którego każda dawka jest zawsze wyłącznie szkodliwa.

Złożone zagadnienia związane z oddziaływaniem niskich dawek promieniowania na florę i faunę, a zwłaszcza ludzi, od lat budzą zainteresowanie naukowców z Narodowego Centrum Badań Jądrowych (NCBJ). W artykule opublikowanym niedawno na łamach czasopisma „Radiation and Environmental Biophysics” zaprezentowali oni model teoretyczny nieintuicyjnego efektu dawki poprzedzającej, znanego jako efekt Rapera-Yonezawy. Publikacja, której jednymi z autorów są prof. dr hab. Ludwik Dobrzyński, dr inż. Krzysztof Fornalski oraz mgr inż. Łukasz Adamowski, została zauważona zagranicą, doceniono ją także w kraju: na właśnie odbywającym się zjeździe Polskiego Towarzystwa Badań Radiacyjnych (PTBR) w Gliwicach autorzy otrzymali nagrodę zespołową w dziedzinie higieny radiacyjnej.

„Wpływu promieniowania jonizującego na organizmy żywe nie można opisać prostą zależnością: zawsze źle, im więcej tym gorzej”, mówi dr Fornalski, niezależny badacz związany z NCBJ, główny twórca nagrodzonego modelu. „To trochę jak z wysiłkiem fizycznym: niesie on generalnie wiele zagrożeń i obciążeń dla naszego organizmu, ale jego niewielka obecność pomaga nam zachować dobrą kondycję poprzez regularne stymulowanie całego układu. Nieco podobnie wydaje się być z promieniowaniem jonizującym, czego znakomitym przykładem jest efekt Rapera-Yonezawy. Okazuje się, że gdy organizm otrzyma niewielką dawkę promieniowania, a nieco później kolejną, nawet kilkukrotnie większą, zareaguje lepiej niż można byłoby początkowo oczekiwać”.

Obserwowany efekt dotyczy zwiększonych możliwości naprawy uszkodzeń radiacyjnych wewnątrz komórki bądź organizmu po wcześniejszej stymulacji niską dawką promieniowania i jest najczęściej badanym przejawem działania mechanizmów radiacyjnej odpowiedzi adaptacyjnej. Choć znany od kilku dekad, dopiero teraz doczekał się modelu biofizycznego w pełni opartego na formalizmie matematycznym opisującym mechanizmy naprawcze działające wewnątrz uszkodzonej komórki. Model skalibrowano na podstawie badań eksperymentalnych nad odpowiedzią adaptacyjną, przeprowadzonych na limfocytach ludzkich przez inne grupy badawcze.

Nagrodzona publikacja naukowców z NCBJ przyczynia się do lepszego zrozumienia procesów związanych z odpowiedzią ludzkiego organizmu na niskie dawki promieniowania, może więc pomóc w podnoszeniu standardów ochrony radiologicznej pracowników obsługujących aparaturę rentgenowską, reaktory jądrowe i inne urządzenia których pracy towarzyszy promieniowanie jonizujące. Zgodnie z zaprezentowanym modelem, działania profilaktyczne i medyczne w tym zakresie należałoby silniej indywidualizować, aby uwzględniać predyspozycje organizmu konkretnego pracownika czy pacjenta. Model powinien także wpłynąć na sposoby szacowania ryzyka radiacyjnego osób narażonych na promieniowanie jonizujące.

Artykuł nagrodzony przez PTBR był ostatnią publikacją współtworzoną przez prof. Ludwika Dobrzyńskiego, który zmarł w styczniu tego roku. Prof. Dobrzyński, przez prawie całe życie zawodowe związany z ośrodkiem jądrowym w Otwocku, Świerku, był jednym z najwybitniejszych przedstawicieli polskiej atomistyki. Zajmował się m.in. oddziaływaniem promieniowania z materią, zagrożeniami radiacyjnymi dla pracowników instalacji jądrowych, wpływem promieniowania naturalnego (przede wszystkim radonu) na ryzyko wystąpienia chorób nowotworowych oraz modelowaniem efektów biofizycznych na poziomie komórkowym, w tym popromiennej kancerogenezy komórkowej. W ostatnich latach wraz z dr. Fornalskim opisał proces transformacji nowotworowej komórki za pomocą formalizmu bazującego na fizyce procesów zarodkowania i wzrostu kryształów. We współpracy z dr. Fornalskim zajmował się także biofizycznym opisem rozwoju nowotworu, co stanowi przykład nowo kształtującej się gałęzi nauki, jaką jest fizyka nowotworu. Stworzył też w Świerku ośrodek edukacyjny, który już trzecią dekadę szerzy wiedzę o promieniowaniu jonizującym i technologiach jądrowych.

INFORMACJE UZUPEŁNIAJĄCE:

Pozostali autorzy nagrodzonej publikacji to: dr Joanna Reszczyńska (Instytut Medycyny Doświadczalnej i Klinicznej PAN, była doktorantka prof. L. Dobrzyńskiego i dr. K. Fornalskiego) oraz studenci K. Fornalskiego z Wydziału Fizyki Politechniki Warszawskiej: inż. Rafał Jarmakiewicz oraz inż. Aleksandra Powojska.

PUBLIKACJE NAUKOWE:

„The radiation adaptive response and priming dose influence: the quantification of the Raper–Yonezawa effect and its three-parameter model for postradiation DNA lesions and mutations”
K. W. Fornalski, Ł. Adamowski, L. Dobrzyński, R. Jarmakiewicz, A. Powojska, J. Reszczyńska
Radiation and Environmental Biophysics 61, 221–239 (2022)
DOI: https://doi.org/10.1007/s00411-022-00963-9

ILUSTRACJE:

/sites/default/files/prasa/przy_komorach_goracych_w_pr_polatom_ncbj.jpg
Operatorzy przy komorach gorących w OR POLATOM w NCBJ (foto: NCBJ)

/sites/default/files/prasa/prof._ludwik_dobrzynski.jpg
Prof. Ludwik Dobrzyński (foto: NCBJ)