核辐射范围(核辐射对下一代的影响有多大?《科学》切尔诺贝利幸存者最新调查给出答案)

核辐射范围

随着日本决定将福岛核污水排入大海,核污染问题再次引发了大众的关注。核事故产生的辐射究竟对人体健康有怎样的影响?是否危及子孙后代的健康?

图片来源:Pixabay
撰文 戚译引
人类历史上至今发生过两次最为严重的 7 级核事故,就是日本福岛和苏联切尔诺贝利。而切尔诺贝利事故的发生到今天已经过去了 35 年,较长的时间跨度使得研究者能够更全面地评估它的影响,也为福岛事故的后续处理提供了参考。
4 月 22 日,《科学》(Science)发表两篇论文,对切尔诺贝利事故幸存者及其后代进行了分析。其中,一项研究分析了甲状腺癌组织中的 DNA 损伤和辐射剂量的相关性,另一项研究则探讨了辐射对生殖细胞系的影响。

核辐射与甲状腺肿瘤
甲状腺是对辐射最敏感的器官之一,尤其是对于儿童和青少年。甲状腺需要碘来合成激素,而核事故中往往会产生具有放射性的碘 131(131I),进入人体后就会在甲状腺部位富集。以切尔诺贝利为例,事故发生后放射性沉降物落在草地上,131I 就可能通过绿叶菜或啃食这些草的奶牛的奶进入人体,被消化吸收。
流行病学和临床研究都表明,接触来自放射性沉降物中的 131I 会增加乳头状甲状腺癌(PTC)风险,幼儿所增加的风险更高。而近日发表的两篇《科学》论文之一证明,在切尔诺贝利事故后,幸存者甲状腺癌组织中的双股 DNA 断裂呈现出辐射剂量相关性增加。

在这项研究中,美国国家癌症研究所(NCI)的 Lindsay Morton 等人对 440 名来自乌克兰的 PTC 患者进行了分析,包括他们的甲状腺肿瘤组织、正常甲状腺组织和血液。这些患者确诊 PTC 的年龄平均值为 28 岁,约 76% 为女性;其中 359人 在切尔诺贝利核事故发生时年龄在 18 岁以下(平均年龄 7.3 岁),经历过事故导致的 131I 暴露;另外 81 人均出生于事故发生 9 个月之后(1987 年 3 月 1 日之后),没有经历过事故。
一个由测量学专家组成的跨国团队通过多种方式评估了每个患者当时受到的甲状腺辐射。一些患者在事故发生后 8 周内留下了甲状腺放射性测量结果,其他患者接受的辐射剂量则根据其童年居住地及周边地区的居民的测量结果进行评估。
尽管研究没有识别出辐射相关的特异性生物标记物,但是研究团队发现:“与辐射有关的基因组改变在那些在接触辐射时年龄较小的患者中更为明显。转录和表观遗传学特征与驱动事件(是否受到辐射)强相关,而非辐射剂量。我们的结果表明,环境辐射暴露之后的 DNA 双链断裂是一种早期致癌事件,为 PTC 的发展提供了条件。”具体而言,电离辐射引发的 DNA 双链断裂对甲状腺细胞生长和分化相关的关键基因造成了影响。

对生殖系细胞无影响
同日发表的另一项研究则带来了更加乐观的消息:事故幸存者的下一代并未携带更多的突变。《科学》新闻报道评价,这项研究为福岛核事故的幸存者“带来了令人安心的信息”。
一般而言,每个子代个体会携带 50 到 100 个新生突变(de novo mutation,DNMs),这种突变不一定是有害的,它是演化过程的关键。但是,过多的突变可能影响后代的健康,一些新生突变已经被证明和自闭症谱系障碍或其他的发育障碍相关。目前,唯一被证明会导致新生突变增加的风险因素是父亲的年龄,父亲年龄越大,精子中新生突变数量越多。
在这项研究中,同样来自美国 NCI 的 Meredith Yeager 等人对 130 名孩子和父母进行了全基因组测序。这些孩子出生于 1987-2002 年,其父母一方或双方曾经参与切尔诺贝利事故后的现场清理工作,或者在当时生活在距离事故地点 70 公里范围内。这些父母都接受过较高剂量的辐射,其中一些人甚至曾患上急性辐射综合征。
测序结果表明,研究作者总结:“对曾受到电离辐射暴露、辐射类型和剂量与切尔诺贝利清洁工人及疏散人员受到的辐射相当的父母,其成年子女新生突变的发生率、类别分布和单核苷酸突变(SNV)类型分布,与一般人群中所报道的水平相当。”也就是说,没有证据表明电离辐射对人类生殖细胞系 DNA 具有代际影响。未来,研究团队希望对更多在事故发生不久后出生的清洁工人的子女及孙辈进行追踪。

核事故的影响仍然复杂
此前一些研究使用小鼠实验证明,辐射暴露具有跨代影响,而新研究得出了不一致的结论。研究共同通讯作者、NCI 癌症流行病学与遗传学部门主管 Stephen Chanock 认为,这是因为这类研究中的小鼠通常会接受一次性、大剂量的辐射。但核事故造成的辐射相比之下剂量更低、持续事件更长,这给了 DNA 修复机制足够的应对时间,机体能够消除额外的突变,避免将其传给后代。
这些研究也体现出辐射伤害研究的复杂之处。和其他疾病相比,辐射伤害的案例十分稀少(也没有人希望看到更多),不同事故中的辐射类型、剂量、暴露时间可能不同,这为系统性研究造成了困难。
并且,核事故造成的伤害并不仅限于大众所恐惧的“辐射致癌”。福岛县立医科大学的坪仓正治(Masaharu Tsubokura)自从灾难发生后持续追踪当地居民的健康状况,得出了一个富有争议的结论:疏散对健康的影响远大于辐射。和切尔诺贝利相比,福岛核事故泄漏的放射性物质剂量要低得多。但是坪仓和同事们发现,在疏散的人群中出现了老年人死亡人数较多、慢性病发病率上升和整体健康状况下降。事故还破坏了原有的社会关系网络,精神压力也会改变人们的健康习惯,多种因素的共同作用最终将对当地居民的健康造成长时间的负面影响。

论文信息:1. L. M. Morton et al., Science 10.1126/science.abg2538 (2021).https://science.sciencemag.org/content/early/2021/04/21/science.abg2538.abstract 2. M. Yeager et al., Science 10.1126/science.abg2365 (2021).https://science.sciencemag.org/content/early/2021/04/21/science.abg2365
参考来源:1. https://www.nature.com/articles/s41467-019-11039-62. https://www.sciencemag.org/news/2021/04/no-excess-mutations-children-chernobyl-survivors-new-study-finds 3. https://www.sciencemag.org/news/2021/03/physician-has-studied-fukushima-disaster-decade-and-found-surprising-health-threat 4. https://eurekalert.org/pub_releases/2021-04/aaft-tsa041921.php

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