輻射與癌症的關係


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2011年3月11日在日本東北發生大地震及海嘯,引起福島第一核電廠事故及輻射污染危機,造成極大的恐慌,此事件又再次挑起人們對於輻射傷害的敏感神經。雖然在醫學、工業、發電上對輻射線的利用帶來了許多的好處與便利,但若處理不慎,讓人類直接暴露在輻射線下,會對健康造成許多危害,其中最重要也最常被拿來討論的是輻射引起的癌症。

輻射是一種能量,一般可分為兩種:「游離輻射」及「非游離輻射」。「游離輻射」是指能量較高的輻射,足以使原子中的軌道電子產生游離,其重要的特徵在於可局部釋放大量的能量,而產生重要的生物效應,例如X光線、阿爾發、貝他、加馬射線等;「非游離輻射」則是指能量較低的微波、可見光、紫外線等,一般並不足以發生重要的生物效應,故以下本文所指的輻射是專指「游離輻射」。

當人體未防護,在短時間內全身接受到高劑量輻射時,會出現急性症狀,如噁心、嘔吐、腹瀉、疲倦、發燒、感染、出血、掉髮、血壓下降、意識模糊、死亡……等,若能復原者後續還可能面臨白內障、癌症、畸胎等問題;若是長期累積低劑量輻射,雖不會有急性反應,但有罹患癌症及產生遺傳效應的風險。

為什麼輻射會引起癌症?因為輻射是一種能量,當它進入人體細胞,會產生各式各樣的效應,其中的一些變化會導致癌症。游離輻射的能量足以改變、破壞體內一些分子的結構,最關鍵的是DNA。DNA被破壞後,細胞會啟動修復的功能,絕大多數的傷害都可被完整、正確的修復,只有少數在修復過程中發生錯誤,而這些錯誤又剛好發生在DNA具有重要功能的位置時,才會造成基因突變或染色體的異常,導致對人體健康的影響,例如產生癌症或遺傳效應。另外,除了DNA,最近的研究也認為輻射造成細胞層級的傷害會引起基因的不穩定,和對端粒(telomere)的影響,亦有可能是輻射致癌的機轉。所以,輻射引發癌症的機制應是多重而複雜的,最主要原因在於DNA上的變化。

輻射引起癌症是一種機率效應(stochastic effects),也就是說輻射劑量越大,發生癌症的機會越高,但一旦產生癌症,其嚴重程度並不會隨輻射量增加而加重,輻射誘發癌症亦無低限值(threshold),意即並沒有固定接觸到多少量的輻射就一定會產生癌症,也不是低於某一個量就一定不會產生癌症。

談到癌症與輻射的關係可從歷史的角度來看,在19世紀末,侖琴發現X光線,居禮夫人分離出放射性元素「鐳」,當時,科學家對這看不到也摸不著卻有著神奇力量的「輻射」充滿高度興趣,試圖從實驗中更了解它,而他們對這些元素所產生的輻射會造成的生物效應、對人體的影響並不清楚,更不知道輻射會致癌,許多科學家就將這些含有放射性元素的物質拿在手上把玩、放在口袋裡,渾然不知已暴露在輻射危險中,就像居禮夫人與她的女兒終日在實驗室裡與這些放射性元素相處,未做任何防護措施,最終兩人皆死於白血病。

然而最大規模的相關研究是來自於日本於二次世界大戰在廣島和長崎被投擲兩顆原子彈的後續發現,當時受輻射污染接受了長期的追蹤者約有12萬人,他們大部分接受到低劑量輻射(小於100毫西弗,約每年自然背景輻射值的40倍,3300張胸部X光片),經過45年追蹤,有6千人死於癌症,估計其中約有4百人是受輻射影響而致癌的,這也證實了輻射確實會增加日後發生癌症的機會,且研究顯示接受到輻射的劑量越大,產生癌症的機會越高。在國際組織所發表的游離輻射生物效應第七版(BEIR VII)報告書中,以線性無閾值模式(Linear no-threshold model; LNT model)來預測接受到輻射暴露後癌症發生的機會,得到的結論是輻射誘發的癌症隨著劑量增加,發生的機會也增加,即使極低的輻射也會誘發癌症,只是發生癌症機會也是極低。在此模式下預測出的機率,以暴露到100毫西弗(不包含自然背景輻射)為例,每100個人終其一生會有1個人發生輻射導致的癌症,另外會有42個人也發生癌症,但是是其他和輻射無關的原因造成的,如飲食、生活習慣、基因、遺傳……等。而事實上,一般人幾乎不可能接觸到全身100毫西弗的游離輻射(相當於3300張胸部X光片),就算是從事輻射相關工作的人員,在正常情形下也不會接觸到如此高的劑量。另外,輻射引起癌症不僅和接受到的輻射劑量、種類有關,也受性別、年紀影響,一般而言,女性、年紀輕較易因輻射產生癌症。

有些癌症和輻射的相關性被研究得較徹底,例如白血病,研究發現血液細胞對輻射線較敏感,若小孩接受輻射暴露,較可能併發急性淋巴性白血病,成人則較可能發生急性或慢性骨髓性白血病。若受到100毫西弗輻射,終其一生每1000人約有1人會因此得到白血病。從接受輻射暴露到白血病產生的時間(潛伏期)較其他癌症來得短,約5-7年,一般癌症為10-60年。甲狀腺則是另一個對輻射線敏感的器官,在小孩身上尤其明顯。過去曾以放射線治療甲狀腺腫大的兒童,後續發現這些人較易發生甲狀腺癌,不過輻射引起之甲狀腺癌通常型態學上分化程度較高,對於治療效果也較佳,這類病人死亡率只有5%。對於乳癌的研究主要是來自日本原子彈爆炸後的存活者,以及加拿大早期以人為氣胸方式來治療肺結核病患所引發的乳癌,當初為了控制人為氣胸的程度,必須反覆接受即時胸部X光檢查,過程中平均每一位患者接受超過100次的照射,後來這些病患得到乳癌的機率比一般人多了80%。1920年代所謂的「鐳女孩」,是因為工作所需及對輻射的無知,而接受到輻射暴露,最終產生骨癌,那時許多年輕女孩受僱於鐘錶工廠,她們負責將含螢光的染料塗在手錶與時鐘上,為了能精準、正確地上色,便用舌頭舔畫筆,讓筆頭更尖細,以便沾取染料替鐘錶上色,當時不知這些染料富含放射活性的鐳,亦不知會誘發癌症,這些被食入的鐳在體內的代謝過程類似鈣,最後累積在骨頭裡,誘發骨癌的產生。對於礦工的研究也證實輻射會增加得肺癌的機會,這些經常在地底下工作的人,比一般人更容易接觸到氡氣,那是一種具輻射活性的氣體,當氡氣被吸入肺後,隨著時間進行衰變,過程中伴隨著輻射的產生,於是肺就直接暴露於輻射線中,這些人得肺癌的機會也較高。氡氣其實也微量存在大氣中,所以每個人都會接觸的少量的氡氣,是人類背景輻射的主要來源,從美國的研究顯示,美國人的肺癌約有10%是因為氡氣引起的。

輻射在我們的生活中無所不在,它與癌症的關係密切,一則在於它會誘發癌症,且隨著接觸的輻射劑量增加,癌症的發生率也會增加,一則它也可用來消滅癌細胞,目前每年全球有數百萬癌症病患接受放射治療,約佔所有癌症病患的50-60%。輻射之於癌症,猶如一刀兩刃,有利有弊,很明顯的在適當的運用、妥善的管理下,輻射可以是利遠大於弊,實際上因輻射誘發的癌症機率,遠低於車禍或吸菸、吃檳榔等造成的死亡。事實上,在今日輻射治癒的癌症遠遠多於其產生的癌症。



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