1. 방사선 생물학
1) 방사선 흡수의 물리와 화학
(1) 전리방사선(ionizing radiation)의 정의와 종류
▶ 전자기방사선 중 저에너지 감마선과 엑스선은 주로 진단에 이용되고,
입자방사선들 중 베타선, 알파선, 전자선, 양성자선, 중성자선, 중하전입자선 등은 치료에 이용되고 있다.
(2) 전자기방사선의 흡수
▶ 전자기방사선과 흡수매질의 상호작용 중 하나인 광전흡수는 입사되는 전자기방사선의 모든 에너지를 흡수매질 원자에게 주어 궤도전자를 방출케 하는 것으로 발생확률(τ)은
에 따른다.
즉 흡수매질의 원자번호(Z)가 커지면 증가하고 입사되는 전자기방사선의 에너지(Er)가 커지면 감소한다.
▶ 방사선 진단에서는 광전흡수가 주가 되는 에너지 영역의 전자기방사선이 사용되며 연부조직에 비해 원자번호가 큰 칼슘이 많은 뼈조직에서는 엑스선이 상당한 정도까지 흡수되고 두 조직 간의 흡수차를 이용하여 엑스선 사진을 만든다.
▶ 방사선 치료에서는 MeV 영역의 높은 에너지 전자기 방사선을 주로 사용한다. 만약 광전흡수가 많이 발생하는 낮은 영역의 에너지를 치료에 사용한다면 뼈조직에 방사선에너지가 많이 흡수된다는 문제가 있다. 하지만 높은 에너지 영역에서는 발생확률(σ)이
인 컴프턴산란이 압도적으로 많이 발생하고, 이는 흡수매질의 질량에 상대적으로 매우 적게 영향을 받으므로 뼈조직 흡수의 문제를 피할 수 있다.
(3) 선형에너지 전이와 생물학적 효과
▶ 전리방사선의 종류에 따라 전리를 일으키는 능력이 다르며, 따라서 흡수 매질에 에너지를 전달하는 방식도 다르다. 전리방사선이 매질을 통과하면서 1 ㎛의 단위거리당 전달하는 에너지의 양(keV)을 선형에너지전이(Linear Energy Transfer, LET)라 하며, 단위는 keV/㎛를 사용한다.
▶ 전리방사선의 종류에 따라 조직에 전달되는 선량이 같더라도 생물학적 효과는 다른데, 이를 구별하기 위하여 생물학적 효과비(Relative Biologic Effect, RBE)라는 개념이 사용된다. RBE는 특정 생물학적 효과를 발생시키는데 필요한 특정 에너지의 방사선선량(주로 낮은 LET의 엑스선)과 비교하고자 하는 방사선의 선량의 비율로 정의된다.
RBE는 방사선의 종류에 따라 정해지는 값을 가지는 것은 아니며 관찰하고자 하는 특정 생물학적 효과에 따라 같은 방사선에서도 달라질 수 있다.
▶ LET값에 따라 RBE는 달라질 수 있으며, LET가 100 keV/㎛가 될 때까지는 증가하지만 그 이후는 급격히 감소한다. 이를 방사선의 과치사효과(over-kill)라 하며 일정한 전리수에 비해 세포의 영향을 주는 효율이 감소하기 때문이라고 해석하고 있다.
(4) 방사선의 직접 작용과 간접 작용
▶ 방사선이 생체 내 고분자에 직접 작용하여 자체의 원자가 여기 또는 전리되어 생물학적인 변화를 유발하는 것을 방사선의 직접 작용이라 한다. 베타나 알파 입자처럼 LET가 높은 입자방사선에서는 직접 작용이 주요한 역할을 한다.
▶ 감마선과 같은 전자기방사선은 세포 안의 다른 원자나 분자(특히 물)와 작용하여 유리기를 발생하고 그것이 생체 고분자에 도달해서 장해를 일으키는데 이것을 간접 작용이라 한다.
방사선이 물분자와 작용하면 아래와 같이 반응하여
H2O → H2O+ + e-
이온이자 유리기인 H2O+를 생성하고 극히 짧은 시간동안 존재하다가 다른 물분자와 반응하여 반응력이 강한 수산유리기(OH˚)를 만들어낸다.
H2O+ + H2O → H3O+ + OH˚
이 수산기가 주로 생체 고분자와 반응하여 손상을 유발한다. 방사선이 물과 반응하면 다른 유리기도 발생하지만 포유동물 세포 DNA의 엑스선에 의한 장해의 약 2/3는 수산유리기에 의한다고 추정된다.
(5) 산소효과와 그 화학기구
▶ 방사선 조사 시 산소분압에 의해 엑스선이나 감마선 같은 저LET 방사선의 생물학적 효과가 크게 증가하는 것을 산소효과라 하며, 산소 분압에 따른 같은 생물학적 효과를 얻는 데 필요한 선량의 비를 산소효과비 또는 산소증감률(Oxygen Enhancement Ratio, OER)이라 한다. 방사선의 종류에 따른 산소효과가 달라서 전리밀도가 낮은 감마선의 경우에는 산소여부에 따라 생물학적 효과에서 차이가 나지만 알파입자선과 같이 전리밀도가 높은 경우에는 차이가 없어서 OER이 1이다. 이는 전리밀도가 높은 방사선의 경우 주된 기전이 직접 작용에 기인하기 때문이다.
▶ 방사선의 생물학적 작용은 대부분 유리기에 의해서 발생하는데 산소가 존재하면 산소는 유리기 R과 반응한다. 그리고 유기 과산화물 RO2가 발생하는데, 이것은 불가역적이고 물질의 화학구조를 변화시킨다. 산소가 존재하지 않을 때는 이 반응은 일어나지 않고, 전리된 분자의 대부분은 그 자신을 그 전리를 수복하고 정상기능을 회복하는데 이를 "산소고정설(oxygen fixation hypothesis)"이라 한다.
▶ 산소의 분압에 따른 방사선 효과의 차이는 종양의 방사선 치료에서 중요한 개념을 차지한다. 일정한 크기 이상의 고형암은 저산소 상태에 있는 세포들을 가지고 있기 때문에 방사선 치료에 대해 저항성을 가지고 있기 때문이다.
예상문제
다음 빈칸을 채우시오.
방사선 진단에서는 ( )가 주가 되는 에너지 영역의 전자기방사선이 사용되며 연부조직에 비해 원자번호가 큰 칼슘이 많은 뼈조직에서는 엑스선이 상당한 정도까지 흡수되고 두 조직 간의 흡수차를 이용하여 엑스선 사진을 만든다.
방사선 치료에서는 MeV 영역의 높은 에너지 전자기 방사선을 주로 사용한다. 만약 광전흡수가 많이 발생하는 낮은 영역의 에너지를 치료에 사용한다면 뼈조직에 방사선에너지가 많이 흡수된다는 문제가 있다. 하지만 높은 에너지 영역에서는 ( )이 압도적으로 많이 발생하고, 이는 흡수매질의 질량에 상대적으로 매우 적게 영향을 받으므로 뼈조직 흡수의 문제를 피할 수 있다.
방사선 진단에서는 (광전흡수)가 주가 되는 에너지 영역의 전자기방사선이 사용되며 연부조직에 비해 원자번호가 큰 칼슘이 많은 뼈조직에서는 엑스선이 상당한 정도까지 흡수되고 두 조직 간의 흡수차를 이용하여 엑스선 사진을 만든다.
방사선 치료에서는 MeV 영역의 높은 에너지 전자기 방사선을 주로 사용한다. 만약 광전흡수가 많이 발생하는 낮은 영역의 에너지를 치료에 사용한다면 뼈조직에 방사선에너지가 많이 흡수된다는 문제가 있다. 하지만 높은 에너지 영역에서는 (컴프턴산란)이 압도적으로 많이 발생하고, 이는 흡수매질의 질량에 상대적으로 매우 적게 영향을 받으므로 뼈조직 흡수의 문제를 피할 수 있다.
LET값에 따른 RBE값의 변화 관계를 도시하고 기술하시오.
LET가 100 keV/㎛가 될 때까지는 증가하지만 그 이후는 급격히 감소한다. 이를 방사선의 과치사효과(over-kill)라 하며 일정한 전리수에 비해 세포의 영향을 주는 효율이 감소하기 때문이라고 해석하고 있다.
방사선이 물분자와 작용하여 유리기를 만들어내는 반응을 기술하시오.
방사선이 물분자와 작용하면 아래와 같이 반응하여
H2O → H2O+ + e-
이온이자 유리기인 H2O+를 생성하고 극히 짧은 시간동안 존재하다가 다른 물분자와 반응하여 반응력이 강한 수산유리기(OH˚)를 만들어낸다.
H2O+ + H2O → H3O+ + OH˚
이 수산기가 주로 생체 고분자와 반응하여 손상을 유발한다.
방사선 종류에 따른 OER이 어떤 방사선에 해당하는지 쓰시오.
산소효과의 정의를 기술하고, 방사선 치료 영역에서 산소의 분앙에 따른 방사선 효과의 차이를 설명하시오.
방사선 조사 시 산소분압에 의해 엑스선이나 감마선 같은 저LET 방사선의 생물학적 효과가 크게 증가하는 것을 산소효과라 하며, 산소 분압에 따른 같은 생물학적 효과를 얻는 데 필요한 선량의 비를 산소효과비 또는 산소증감률(Oxygen Enhancement Ratio, OER)이라 한다. 방사선의 종류에 따른 산소효과가 달라서 전리밀도가 낮은 감마선의 경우에는 산소여부에 따라 생물학적 효과에서 차이가 나지만 알파입자선과 같이 전리밀도가 높은 경우에는 차이가 없어서 OER이 1이다. 이는 전리밀도가 높은 방사선의 경우 주된 기전이 직접 작용에 기인하기 때문이다.
산소의 분압에 따른 방사선 효과의 차이는 종양의 방사선 치료에서 중요한 개념을 차지한다. 일정한 크기 이상의 고형암은 저산소 상태에 있는 세포들을 가지고 있기 때문에 방사선 치료에 대해 저항성을 가지고 있기 때문이다.
2) DNA와 염색체에 대한 작용
▶ 방사선에 의한 세포영향에서 염색체 DNA가 주된 표적으로 알려져 있다.
방사선에 의해서 발생되는 DNA 손상은 가닥손상(strand break), 염기변화(base change), 당쇄(sugar) 파괴, 가교형성(cross-link) 및 이량체(dimer) 형성 등이 있다. 이 중 가닥손상이 가장 흔하고 중요한 것으로 알려져 있다.
(1) DNA 손상과 복구
▶ 세포에 엑스선을 조사하면 DNA 단일가닥손상(Single-Strand Break, SSB)이 많이 일어나지만 손상 받지 않은 가닥을 이용한 복구가 빨리 일어나므로 생물학적 의미가 적다.
DSB 복구는 손상 받지 않은 DNA 가닥을 요구하는 상동 재결합(homologous recombination)과 끝과 끝이 결합하는 비상동 재결합(non-homologous end joining, NHEJ)이 있다. 비상동 재결합은 유전정보의 손실이나 오류에 취약한(error-prone) 방식의 복구이다.
▶ 방사선에 의한 DNA 손상은 많은 비율이 복합손상 떼(complex cluster)의 형태로 나타난다. 그러한 떼 손상은 입사방사선의 1차 비적(main track), 2차적으로 발생하게 되는 전자(secondary electron) 및 2차 활성 기단(secondary reactive species)에 의해 유발된 손상의 조합으로 DNA 당-인산 골격에 SSB 또는 DSB와 다양한 DNA 염기손상의 조합으로 복합손상 떼를 이룰 수도 있다. 복합손상 떼의 빈도와 복합성이 방사선의 LET에 의존한다는 보고가 있다.
SSB, DSB, 염기손상을 복합손상으로 고려할 때, 복합손상은 낮은 LET 및 높은 LET 방사선 피폭에서 각각 DNA 총 손상의 60%와 90% 정도를 차지할 수 있다.
▶ 세포의 방사선 피폭 후 반응(ICRP 간행물 103)
: DNA 손상에 대한 반응에서 결정적(critical)인 역할을 하는 유전자들에 대한 이해는, 방사선 유발 복잡한 DNA 손상에서 오류에 취약한 복구과정이 방사선 생물학적 반응, 즉 염색체 변형, 유전자 돌연변이 및 세포 사망을 가장 잘 설명할 수 있다는 견해를 지지하게 한다. 물론 방사선 유발 DNA DSB에 대한 무오류 재조합복구 가능성에 대한 연구결과도 있지만 세포주기의 후기 단계에 한정된다고 판단했기 때문에 전체적인 방사선 위험에 대한 영향은 크지 않을 것으로 여겨진다.
(2) 적응(adaptive) 반응
▶ 방사선 적응 반응은 세포에 방사선을 조사한 후 다시 방사선을 조사할 때, 두 번째 방사선에 대한 저항성이 증가하는 현상으로, 1차 방사선에 의해서 DNA 손상 복구 시스템이 항진되어 2차 방사선에 대한 저항성이 증가하는 기전으로 여겨진다.
▶ 적응반응에 대한 ICRP 간행물 103의 견해
: 시험관 및 생체 내 세포에서 적응반응은 보편적으로 항상 관찰할 수 있는 특성은 아니라는 제한점이 있다. 가장 잘 연구된 세포계통(인체 림프구 세포유전적 반응)에서도 수십 밀리그레이 수준의 낮은 선량으로도 적응 반응이 촉발된다는 증거가 부족하며, 림프구를 제공한 공여자에 따라, 즉 실험 개체 간의 개인차가 상당한다.
일반적인 스트레스 반응 기전, 화학기단(chemical radical)제거, 효율적인 DNA 복구와 관련성을 지지하는 연구 결과도 있지만, 종양유발(또 면역 반응)에 대한 동물연구가 방사선의 부정적인 보건 영향을 감소시킬 수 있다는 일관된 증거를 제시하지는 못하고 있다.
(3) 유전자와 염색체 돌연변이 유발
▶ 일반적인 돌연변이에 대한 선량-반응은 낮은 LET에서는 선형-이차반응이며, LET가 증가하면 선형성도 강화된다. 낮은 LET 방사선의 경우 선량률이 낮아지면 포유류 체세포와 배아세포에 유발되는 유전자/염색체 돌연변이 빈도도 감소한다.
돌연변이 유발에 대해 RBE와 LET 관계는 상당히 일관성이 있으며, 70~200 keV ㎛-1 LET 범위에서 RBE 최댓값이 대개 약 10-20으로 보고되었다.
▶ 1990년 이후 낮은 선량에서 유전자와 염색체 돌연변이 유발을 규명하기 위해 많은 노력이 있어 왔다. 이러한 연구들에서는 낮은 선량에서의 영향에 대한 분해능을 제한하는 기술적인 요소들이 많았지만 다음 두 연구가 주목된다.
- 첫째, 사람 림프구에서 엑스선에 의해 유도된 염색체 변형을 광범하게 조사한 결과 약 20 mGy 분해능 한계로 낮은 선량에서 선형 선량-반응의 증거가 확인되었다.
- 둘째, 생쥐 피부의 색소 형성 세포와 관련되는 매우 민감함 체내 돌연변이 시스템이 최저 약 50 mGy의 엑스선 선량까지 돌연변이 선량-반응의 선형성을 나타냈다.
(4) 후성적(epigenetic) 반응
▶ 방사선에 의한 일차적인 DNA 손상이 없음에도 불구하고 게놈변화나 세포에 영향을 일으키는 반응을 말하며 전리방사선 비적에 DNA가 직접 표적이 되는 개념과는 대조된다.
① 방사선 유발 게놈불안정성(Radiation induced genome instability)
▶ 통상적으로 DNA 손상 반응은 피폭 후 게놈 손상이 1차 또는 2차 세포 주기 중 발현되는 것으로 알려져 있지만, 방사선 유발 게놈불안정성이라는 용어는 게놈 손상과 세포 영향이 조사 후 여러 세포 주기에 걸쳐 일관성 있게 발현되는 현상을 설명하기 위해 사용된다.
배양세포에서 발현되는 이 불안정성은 염색체 변형, 유전자 돌연변이 및 세포자살/사멸의 빈도 증가와 같은 형태로 나타난다. 다른 현상도 인지되고 있다.
▶ 유발게놈불안정성에 관한 기초 세포연구 대부분은 염색체 이상 여부를 기준으로 연구가 수행되었다. 세포주 대량배양에서 염색체 불안정성이 재현 가능하게 나타났지만, 이러한 연구들 중에서 클론세포(clonal cell)나 정상 2배체(normal diploid) 세포에 관한 연구는 거의 없다는 제한점이 있다.
이러한 관점에서 대량 배양과 클론 기법을 사용한 사람 2배체 섬유아세포에 대한 최근의 세포유전 연구가 염색체 불안정성 현상에 관한 증거를 찾을 수 없었다는 것은 주목할 만하다. 이러한 결과들 때문에 비정상적이거나 유전적으로 변형된 세포에서 유발게놈불안정성이 주로 발현될 가능성이 제기되고 있으며, 이는 생체에서는 이 현상을 분명히 입증하기 어렵다는 사실과 부합한다. 또한 사람과 생쥐의 생체 조사 후 게놈불안정성 현상이 관찰되지 않거나 조혈 세포에서와는 달리 일관성 없게 관찰되는 것과도 부합한다.
② 구경꾼 효과(bystander effect)
▶ 구경꾼 효과란 방사선에 직접 조사되지 않았으나 조사된 세포에 인접한 세포들에 DNA 손상이나 세포생존의 감소와 같은 방사선 영향이 나타나는 현상을 말한다.
세포질에만 방사선을 조사하였으나 핵에서 돌연변이가 관찰되었다는 연구결과와 알파입자로 직접 조사되지 않았지만 조사된 세포 주변의 세포들에서 유전 독성이 관찰되었다는 연구들이 이러한 현상을 지지한다. 또한 세포에 방사선을 조사했을 때의 배양액을 이용하여 조사하지 않은 세포를 배양했을 때에도 구경꾼 효과가 관찰되었다.
구경꾼 효과의 기전으로 방사선 영향에 대한 반응에서 세포 간 gap junction의 역할, 손상 받은 세포에서 주변으로 특정 물질의 분비 등의 이론이 제안되고 있다.
예상문제
방사선에 의한 세포영향의 주된 표적과 중요한 손상은?
염색체 DNA, 가닥손상(strand break)
방사선 적응 반응의 정의와 기전, 제한점을 기술하시오.
방사선 적응 반응은 세포에 방사선을 조사한 후 다시 방사선을 조사할 때, 두 번째 방사선에 대한 저항성이 증가하는 현상으로, 1차 방사선에 의해서 DNA 손상 복구 시스템이 항진되어 2차 방사선에 대한 저항성이 증가하는 기전으로 여겨진다.
시험관 및 생체 내 세포에서 적응반응은 보편적으로 항상 관찰할 수 있는 특성은 아니라는 제한점이 있다.
다음의 연구 결과들이 지지하는 현상의 명칭과 정의는?
- 세포질에만 방사선을 조사하였으나 핵에서 돌연변이가 관찰
- 알파입자로 직접 조사되지 않았지만 조사된 세포 주변의 세포들에서 유전 독성이 관찰
구경꾼 효과(bystander effect)
: 구경꾼 효과란 방사선에 직접 조사되지 않았으나 조사된 세포에 인접한 세포들에 DNA 손상이나 세포생존의 감소와 같은 방사선 영향이 나타나는 현상을 말한다.
3) 세포에 대한 방사선의 효과
(1) 방사선 생물학적 세포사
▶ 방사선 생물학적인 관점에서는 방사선조사에 따른 세포사를 조사된 세포군집에서의 물리적인 생존여부가 아닌 세포의 증식능력 상실로 정의되기도 한다.
▶ 세포고사는 특정세포들이 저선량 방사선 조사를 받은 후에 관찰된다.
▶ 생식세포의 사망은 방사선조사 후 몇 번의 세포분열 이후 발생하는 mitotic catastrophe에 의한다. 조사선량을 증가시키면 발생빈도가 증가한다. 방사선조사 후 세포분열에 실패한 세포들은 세포고사로 진행할 수도 있다. 세포고사는 고선량에서 발생한다. 방사선조사 이후의 세포수의 빠른 감소는 세포고사에 의한 것으로 여겨지며 빠르게 증식하는 세포집단에서는 mitotic catastrophe에 의할 수도 있다.
세포고사가 방사선 치료에 의한 암세포사망을 전반적으로 잘 반영하는 기전인지에 대해서는 아직 밝혀지지 않은 면이 있어 일부 암종에 대해서만 인정되고 있다.
(2) 세포 생존곡선과 모델
▶ 세포의 생존곡선은 흡수선량(D)를 대수 x축으로 생존확률(S)을 로그 y축으로 하여 관계를 선형-2차식으로 나타낸 것이다.
상수 α는 생존(로그) 대 선량(선형)의 반대수 그래프에서 세포사멸에 대한 세포 감수성의 선형성분을 나타내며, β는 높은 방사선량에서 증가하는 감수성을 나타낸다.
α/β비는 세포사멸의 선형 및 2차 성분이 동일한 위치에서 선량이다. 이 비는 생존곡선의 곡률을 나타낸다. 신장이나 척수처럼 느린 재생기관 계통에서와 같이 천천히 증식하는 동질적 세포집단에서 α/β비는 낮으며 반대수 그래프상 곡선은 더 휜다. 구강점막이나 장의 재생 표적세포 집단과 같이 빠르게 증식하고 이질적인 세포집단에서는 α/β비가 커지며 생존곡선은 더 직선에 가깝다.
▶ 알파 입자라든지 저에너지 중성자 등의 전리를 빈번히 일으키는 방사선에 의한 생존곡선은 높은 LET 선과 같이 원점에서 거의 직선이다. 이런 종류의 방사선으로 조사했을 때, 어느 특정 세포에서는 그 생존곡선이 하나의 인자, 즉 경사만으로 완전히 나타낼 수 있다.
엑스선이라든가 감마선 등 전리를 드물게 일으키는 방사선에서는 낮은 LET 곡선에서 보는 바와 같은 특징을 가진다.
(3) 세포에 대한 방사선 영향을 수식하는 인자
① 세포주기
: 일반적으로 S기 후반부가 가장 감수성이 낮고, G2/M기가 가장 민감하며, G1이 중간 정도이다.
② 산소 효과
: 방사선 치료에서 산소효과는 종양의 크기와도 밀접한 관련이 있다. 종양의 크기가 커지며 내부는 괴사에 빠지고 종양의 주변부는 저산소상태에 있게 된다. 이 주변부 종양의 저산소상태는 방사선 치료에 잘 반응하지 않는 원인이 된다. 최근에는 중성자 및 중하전 입자를 이용한 치료로 많이 개선되었다.
③ 온도효과
④ LET 및 선량률
: 선량률에도 의존하며 같은 선량을 조사시간을 기렉 하거나 분할하면 손상의 정도는 줄어든다.
⑤ 방호제 및 민감제
예상문제
신장이나 척수처럼 느린 재생기관 계통에서와 같이 천천히 증식하는 동질적 세포집단에서 α/β비는 낮으며 반대수 그래프상 곡선은 더 휜다. 구강점막이나 장의 재생 표적세포 집단과 같이 빠르게 증식하고 이질적인 세포집단에서는 α/β비가 커지며 생존곡선은 더 직선에 가깝다.
4) 방사선 피폭의 부정적 보건영향(adverse health effect of radiation exposure)
(1) 결정론적 영향(deterministic effect)
▶ 결정론적 영향은 방사선 피폭에 따른 특정 장기나 조직 세포들이 사멸하거나 제 기능을 발휘하지 못하는 것으로 선량문턱(dose threshold)을 넘어서 피폭되면 임상적으로 관찰 가능한 장기나 조직의 손상이 나타나며 선량이 증가함에 따라 반응의 중증도도 증가하는 특징이 있다.
▶ ICRP 103에서는 결정론적 영향을 조직 반응(tissue response)으로도 언급하는데, 이는 결정론적 영향이 피폭 당시에 완전히 결정지어지는 것이 아니라 생물학적 반응 수정자를 포함하여 피폭 이후의 과정에 의해 수정될 수 있다는 것이 알려졌기 때문이다.
▶ 방사선 안전관리 분야에서 권고되는 선량제약치보다 훨씬 높은 선량, 특히 사고 상황에서 방사선 피폭과 같은 경우에 결정론적 영향(조직반응)이 발생할 수 있다. 손상 정도는 흡수선량, 선량률 및 방사선질에 따라 결정되지만, 임상적으로 관찰 가능한 손상이 발생하려면 특정한 비율의 세포소실이 있어야 하며 이것이 선량문턱을 형성하게 한다. 손상의 발현은 세포의 방사선 민감성, 분화세포의 기능, 세포 구성과 세포 재생능력에 따라 조직이나 장기마다 다르다. 세포 증식능력 손실, 섬유화 및 세포사멸이 조직반응의 주요한 병인이다.
▶ 조기 조직반응(early tissue reactions)
- 세포사로 이어지지 않는 방사선 영향은 조기 조직반응이 관련
- 조기 조직반응에서 가장 민감한 조직은 조혈조직, 위장관 내벽세포, 피부 기저세포층 및 남성 배 세포와 같이 세포 증식이 빈번한 조직이다.
▶ 지발성 조직반응(late tissue reactions)
- 장기간 피폭 후 혈관폐색에 따른 조직 괴사와 같이 직접적으로 방사선에 피폭된 표적조직의 손상이 일어날 경우 일반적(generic)이라고 하며, 심각한 표피박리와 만성 감염의 결과인 피부괴사나 심한 점막궤양에 의한 장협착과 같이 조기 조직반응의 겨롸로서 발생할 경우 결과적(consequential)이라고 한다. 그러나 두 반응은 배타적이지 않고 때로는 공존한다.
- 지발 조직반응에는 길고 선량 의존적인 잠복기가 있을 뿐 아니라, 많은 경우 조사 후 10년이 지난 후에도 발생이 증가하는 긴 진행기를 갖기도 한다.
- 지발성 조직반응은 눈 수정체를 포함하여 모든 장기나 조직의 기능에 필수적인 혈관이나 결합조직의 손상에서 부분적으로 기인한다. 이러한 손상은 방사선 피폭 후 몇 달 또는 몇 년 후에도 나타날 수 있따.
- 방사선에 피폭된 조직 또는 장기들은 시간에 따른 반응의 차이뿐만 아니라 방사선 민감성에도 차이가 있다. 방사선에 가장 민감한 조직에는 난소, 고환, 골수 및 수정체가 포함된다. 일반적으로 그러한 조직에서 선량-발생 관계는 각각 대수축에 그릴 때 S자형이어서 선량이 증가하면 영향이 더 자주 발생한다.
- 조직반응은 선량에 따라 빈도뿐만 아니라 그 심각도도 변한다.
- ICRP 118에서는 최근의 역학적 연구결과를 검토하여 조직영향에 대한 문턱선량 값을 제시하였다. 특히 원폭생존자와 피부 혈관종 치료를 받은 어린이 집단 모두에서 예상보다 낮은 선량에서 피질 및 후낭하 백내장이 발병한 증거가 있다. 따라서 백내장의 경우 문턱선량을 0.5 Gy으로 낮추었다. 여기에 근거해서 ICRP에서는 작업종사자의 수정체에 대한 선량제약치 권고를 연간 150 mSv에서 5년간 100 mSv, 일 년간 최대 50 mSv로 낮추었다.
(2) 확률론적 영향
▶ 확률론적 영향이란 체세포 돌연변이에 의한 암 발생 또는 생식세포 돌연변이에 의한 후손의 유전질환에 대한 것으로, 선량문턱이 없는 개념이다. 방사선 피폭량이 증가하면 발암과 유전적 질병의 확률이 증가한다고 가정하고 있다. 하지만 장해의 중증도는 달라지지 않는다.
이 개념은 단일세포가 매우 낮은 선량에 피폭이 되고, 이로 인해 유전자 변이가 발생하고 특정 피폭량까지 이러한 유전자변이를 모두 복구할 수 없다고 가정하므로 특정 수준의 문턱선량은 없게 된다.
▶ 확률론적인 영향에 의해서 발생하는 장해는 선량이 증가하면 발생빈도는 증가하나 그 증상의 중증도는 달라지지 않는다. 또한 다른 원인에 의해서 발생한 장해와 구별되지 않는다.
예를 들면 낮은 선량의 방사선에 의해서 발생한 갑상선암이나 높은 선량의 방사선 피폭에 의해서 발생한 갑상선암이나 암의 악성도가 차이 나지 않으며 자연적으로 발생하는 갑상선암과 차이가 없다고 본다. 또한 방사선 피폭 후 증상이나 질병의 발생에 오랜 시간이 걸리고 확률적으로 발생하므로 인과관계가 불분명할 수 있다.
방사선 방호 차원에서 보면, 확률론적 영향은 매우 낮은 저선량에서도 확률이 낮아지기는 하지만 장해의 발생 가능성이 있으므로 발생 확률을 합리적으로 가능한 한 최소화하는 것이 목표가 된다.
① 방사선에 의한 암발생
▶ 개별 세포에서 DNA 손상과 이에 대한 복구과정이 방사선에 의한 암발생에 매우 결정적인 역할을 하는 것으로 알려져 있으며, 방사선과 암발생의 인과관계에서 100 mGy 이상 고선량 영역에서는 이견이 없어 보인다. 그러나 핵의학 검사와 같은 저선량 영역에 의한 암발생은 역학적 연구 및 기초연구로도 명백히 입증하기 어려워 이견이 있다.
▶ ICRP는 방사선 암 위험에 대한 방대한 자료를 검토하여 다음과 같은 견해를 제시했다.
- 선량-반응과 연계된 주요한 연구결과들을 방사선 방호 관점에서 보면, 몇몇 예외는 있지만 약 100 mSv 미만의 낮은 선량 범위에서 암이나 유전질환 발생이 해당 장기나 조직의 등가선량 증가와 직접적으로 비레하여 증가한다고 보는 것이 과학적으로 적절하다고 ICRP에서 판단한다. 이 선량-반응 모델을 일반적으로 문턱 없는 선형(Linear Non-threshold Theory, LNT) 모델이라고 한다. 이 관점은 UNSCEAR(2000)의 견해와 일치한다.
여러 국가기관의 보고서가 UNSCEAR견해와 일치하는 평가치들을 제시한 반면, 프랑스 과학한림원 보고서는 방사선 암 위험에 실질적인 문턱이 있다는 가설을 지지한다.
그러나 ICRP는 LNT 모델이 선량선량률효과인자(DDREF)와 함께 낮은 선량 방사선 피폭에서 발생하는 위험의 관리라는 방사선 방호의 현실적인 목적에 더 잘 부합한다고 판단한다.
- 그러나 ICRP는 LNT 모델이 방사선 방호 체계의 한 요소이기는 하지만, 모델의 기초가 되는 가설을 생물학적 기초연구나 역학적 연구로 명확하게 증명하는 것이 어렵다는 점도 강조하고 있다. 이렇게 낮은 선량에서는 불확실성 때문에, 장기간에 많은 사람들이 소량의 방사선을 피폭한 때 공중보건계획을 목적으로 방사선에 기인할 수 있는 암이나 유전질환 발생 수를 가상적으로 계산하는 것은 적절하지 않다고 ICRP는 권고하고 있다.
▶ LNT 모델에 대해 잠재적인 반론들도 있다.
ICRP는 LNT 모델을 채택하는데 있어서 세포 적응반응, 자연발생에 대한 낮은 선량 유발 DNA 손상의 상대빈도, 피폭 후 유발 게놈불안정성이나 구경꾼 교신의 존재와 같은 세포적 현상에 대한 정보를 근거로 하는 잠재적 반론도 고려했다. 장기간 방사선 피폭에서 발생할 가능성이 있는 종양 촉진효과를 포함하여, 이러한 생물학적 인자들과 면역학적 현상들이 방사선 암 위험에 영향을 줄 수는 있지만, 현실적 판단을 도출하기에는 이들 과정의 기전과 종양형성 영향에 대한 불확실성이 아직 너무 크다고 ICRP는 본다. 또, 암 명목위험계수 평가가 사람 역학 데이터에 직접적으로 기초하기 때문에 이러한 생물학적 기전에 의한 어떤 기여도 그 평가치에 포함될 수 있다고 ICRP는 생각한다.
▶ 방사선피폭 후 장기별 암 위험에 관한 역학적 정보가 1990년 이후 추가로 축적되어 왔다. 대부분 새로운 정보는 1945년 일본 원폭생존자에 대한 계속적인 추적연구, 즉 수명연구 Life Span Study (LSS)에서 나온 것이다. 그렇지만 LSS가 방사선 암 위험에 관한 유일한 정보원은 아니므로, ICRP는 의료, 직무 및 환경 연구(UNSCEAR 2000, NAS/NRC 2006) 데이터도 고려했다.
▶ UNSCEAR는 높은 선량 및 선량률에서 평가된 암 위험을 낮은 선량 및 선량률로 투사할 수 있도록 선량 선량률 효과인자(DDREF)를 사용하였다. 일반적으로 낮은 선량 및 선량률에서 발생하는 암 위험은 역학, 동물실험 및 세포 데이터를 조합해 판단할 때, DDREF로 제시되는 인자 값만큼 감소할 것으로 판단된다.
현 시점에서는 DDREF를 정밀하게 평가할 수 없다. 이에 따라 ICRP는 실험 데이터의 선량-반응 특성, LSS, 기타 연구에 의한 확률적 불확실성 분석 결과에 기초하여 DDREF 2를 사용하기로 결정했다. ICRP는 위험 감소계수 2를 사용해 전체 암에 대한 명목위험계수를 도출하지만, 실제로 개별 장기나 조직에 대해서는 다른 선량 선량률 효과가 적용될 수 있다는 점도 인식한다.
▶ 낮은 선량률의 방사선 피폭 후 확률론적 영향에 대한 위해 조정 명목 위험도 계수
| 피폭 집단 | 암 | 유전적 영향 | 전체 | ||||
| ICRP 103 | ICRP 60 | ICRP 103 | ICRP 60 | ICRP 103 | ICRP 60 | ||
| 전 집단 | 5.5 | 6.0 | 0.2 | 1.3 | 5.7 | 7.3 | |
| 성인 | 4.1 | 4.8 | 0.1 | 0.8 | 4.2 | 5.6 | |
여기서 평가한 암에 대한 위해조정명목위험계수는 ICRP 60의 것과는 다른 방식으로 계산한 것이다. 현행 평가치는 상대수명 손실이 조정된 암 발생률에 치사율이나 생활장애 가중 데이터에 기초하는 반면, ICRP 60에서 위해는 치사 암 위험에 비치사성 암, 치사 암에서 상대수명손실, 그리고 비치사성 암에서 생활장애를 가중한 것에 기초한다. 따라서 암 발생 기반 데이터에서 추정할 수 있는, 전체 인구에 대한 치사암의 위해 미조정 명목위험계수는 Sv당 약 4%로서 ICRP 60의 Sv당 5% 값과 대비된다. 암 사망률 기반 모델을 사용하는 해당 값은 Sv당 약 5%로서 본질적으로 불변이다.
▶ 조직가중치
| 조직 | WT | ΣWT |
| 폐, 위, 대장, 골수, 유방 및 나머지 조직* | 0.12 | 0.72 |
| 생식선 | 0.08 | 0.08 |
| 갑상선, 식도, 방광, 간 | 0.04 | 0.16 |
| 뼈표면, 피부, 뇌, 침샘 | 0.01 | 0.04 |
| 합계 | 1.0 |
12개 조직이나 장기(식도, 위장, 결장, 간, 폐, 뼈, 피부, 유방, 난소, 방광, 갑상선, 골수)와 나머지 조직과 장기를 하나의 '잔여조직' 범주로 묶어 명목 암위험과 조직가중치를 개발했다. 방사선의 종양발생 영향에 관한 역학정보가 암위험 평가에 필요한 판단에 충분하다고 생각되기 때문에 이들 개별 조직과 장기가 선택되었다. 만성 림프구성 백혈병(CLL) 이외의 백혈병과 다발성골수종은 골수 범위에 포함되었다. 잔여조직 범주에는 개별 암 사이트로서 명백히 평가되지 않은 기타 조직들이 포함된다.
② 방사선의 유전적인 영향
▶ 생식선이 상당량의 방사선에 피폭되면 생식세포가 사멸되어 감소되는 초기의 장해가 관찰될 뿐만 아니라, 생식세포가 생존하더라도 유전자 돌연변이나 염색체 이상 등 유전적 장해가 일어날 수 있다.
▶ 메가마우스 연구
가. 선량률이 낮아지면 유전적인 영향이 감소한다. 이는 저선량률에서는 DNA의 수복이 일어나기 때문으로 여겨진다.
나. 수컷은 암컷보다 방사선감수성이 강하다. 이것은 특히 낮은 선량률에서 볼 수 있으며, 암컷 수컷의 차이는 매우 뚜렷하기 때문에 사실상 낮은 선량률에서 일어나는 방사선 유발 유전변화는 거의 모두가 수컷에서 생기는 것이라고 할 수 있다.
다. 조사와 수태 사이의 시간 간격이 길어지면 선량에 의한 유전변화는 크게 감소한다. 이는 DNA의 수복에 의한 것이라기보다는 손상 받은 세포의 선택적 사멸 때문으로 여겨지며, 조사와 수태 사이에 시간 간격을 두면 유전 장해가 감소되는 것을 의미하는데 유전 카운슬링에 이미 사용되고 있다. 사람의 데이터는 없으므로 추정에 의해 6개월의 기간이 통상적으로 추천되고 있다.
▶ 사람에 대한 역학연구 결과를 살펴보면 히로시마 나가사키에서 피폭된 사람들의 자녀들을 대상으로 한 BEIR V(1990) 보고서에 의하면, 자연유산, 선천성 기형, 영아사망률, 소아사망률, 백혈병, 성비와 출생 시 체중에 어떠한 변화도 관찰되지 않았으며, 이들 어린이에서 염색체 변이 또한 관찰되지 않았다.
▶ ICRP에서는 방사선 유발 유전질환에는 사람 데이터가 없으므로 1950년대 중반에 개발해 현재까지 간접적인 방법을 사용해 오고 있다. 1970년대 초부터 현재까지 사용하고 있는 그러한 방법 중 하나는 배가선량법이다.
배가선량법에서는 집단유전학자들이 평형이론이라 부르는 가정에 기반한다. 즉 정상 조건(즉, 방사선 피폭이 없는 조건)에서는 집단은 돌연변이와 도태 사이에 평형상태에 있는 것으로 간주된다. 여기서 배가선량(DD)은 한 세대에서 자연 발생하는 돌연변이만큼 돌연변이 생성에 필요한 방사선의 양으로 정의된다.
ICRP 103에서는 최근의 연구결과들을 반영하여 방사선에 의한 유전질환의 위험추정에 대해 개선을 하였다. 그래서 2세대 위해조정 명목위험계수로 전체 집단에는 0.2 x 10^-2 Sv^-1가 제안되었고, 성인 종사자에는 0.1 x 10^-2 Sv^-1가 제안되었다.
예상문제
결정론적 영향의 특징과 거리가 먼 것은?
A. 선량문턱(dose threshold)을 넘어서 피폭되면 임상적으로 관찰 가능한 장기나 조직의 손상이 나타나며 선량이 증가함에 따라 반응의 중증도도 증가하는 특징이 있다.
B. 결정론적 영향이 피폭 당시에 완전히 결정지지기 때문에 피폭 이후의 과정에 의해 수정될 수 없다고 알려져 있다.
G. 조기 조직반응에서 가장 민감한 조직은 조혈조직, 위장관 내벽세포, 피부 기저세포층 및 남성 배 세포와 같이 세포 증식이 빈번한 조직이다.
M. 지발 조직반응에는 길고 선량 의존적인 잠복기가 있을 뿐 아니라, 많은 경우 조사 후 10년이 지난 후에도 발생이 증가하는 긴 진행기를 갖기도 한다.
B. 결정론적 영향이 피폭 당시에 완전히 결정지지기 때문에 피폭 이후의 과정에 의해 수정될 수 없다고 알려져 있다. (X)
▶ ICRP 103에서는 결정론적 영향을 조직 반응(tissue response)으로도 언급하는데, 이는 결정론적 영향이 피폭 당시에 완전히 결정지어지는 것이 아니라 생물학적 반응 수정자를 포함하여 피폭 이후의 과정에 의해 수정될 수 있다는 것이 알려졌기 때문이다.
ICRP 118에서는 백내장의 문턱선량을 0.5 Gy으로 낮추고 작업종사자의 수정체에 대한 선량제약치 권고를 연간 150 mSv에서 5년간 100 mSv, 일 년간 최대 50 mSv로 낮추었다. 그 근거는?
ICRP 118에서는 최근의 역학적 연구결과를 검토하여 조직영향에 대한 문턱선량 값을 제시하였다.
특히 원폭생존자와 피부 혈관종 치료를 받은 어린이 집단 모두에서 예상보다 낮은 선량에서 피질 및 후낭하 백내장이 발병한 증거가 있다.
ICRP가 LNT 모델을 채택하는데 있어서 세포 적응반응, 자연발생에 대한 낮은 선량 유발 DNA 손상의 상대빈도, 피폭 후 유발 게놈불안정성이나 구경꾼 교신의 존재와 같은 세포적 현상에 대한 정보를 근거로 하는 잠재적 반론을 채택하지 않은 이유.
이러한 생물학적 인자들과 면역학적 현상들이 방사선 암 위험에 영향을 줄 수는 있지만, 현실적 판단을 도출하기에는 이들 과정의 기전과 종양형성 영향에 대한 불확실성이 아직 너무 크다고 ICRP는 본다.
또, 암 명목위험계수 평가가 사람 역학 데이터에 직접적으로 기초하기 때문에 이러한 생물학적 기전에 의한 어떤 기여도 그 평가치에 포함될 수 있다고 ICRP는 생각한다.
연구 결과들로부터 방사선의 유전적인 영향 해석한 것과 거리가 먼 것은?
A. 생식선이 상당량의 방사선에 피폭되면 생식세포가 사멸되어 감소되는 초기의 장해가 관찰될 뿐만 아니라, 생식세포가 생존하더라도 유전자 돌연변이나 염색체 이상 등 유전적 장해가 일어날 수 있다.
B. 선량률이 낮아지면 유전적인 영향이 감소한다. 이는 저선량률에서는 DNA의 수복이 일어나기 때문으로 여겨진다.
G. 수컷은 암컷보다 방사선감수성이 강하다. 이것은 특히 낮은 선량률에서 볼 수 있으며, 암컷 수컷의 차이는 매우 뚜렷하기 때문에 사실상 낮은 선량률에서 일어나는 방사선 유발 유전변화는 거의 모두가 수컷에서 생기는 것이라고 할 수 있다.
M. 조사와 수태 사이의 시간 간격이 길어지면 선량에 의한 유전변화는 크게 감소한다. 이는 DNA의 수복에 의한 것으로 여겨지며, 조사와 수태 사이에 시간 간격을 두면 유전 장해가 감소되는 것을 의미하는데 유전 카운슬링에 이미 사용되고 있다. 사람의 데이터는 없으므로 추정에 의해 6개월의 기간이 통상적으로 추천되고 있다.
M.
5) 개체에 대한 방사선의 효과
(1) 전신피폭에 따른 사망
▶ 인체의 부분 피폭 또는 불균질 전신피폭 후 개인의 사망확률은 피폭한 특정 기관, 조사된 체적 및 선량 준위에 따라 결정된다.
▶ 정상적이고 건강한 성인의 경우 LD50/60, 즉 60일 이내 반치사선량의 중간선은 약 4 Gy이지만, 문헌 평가치들은 3부터 5 Gy 범위에 있다.
방사선 내성이 큰 적혈구 대체가 없는 출혈이 원인일 수도 있지만 주로 수명이 짧은 기능성 과립구를 생성하는 원종세포 결핍에 기인하는 조혈기능 상실이 사망 원인이다.
사람에 대해서도 혈액학적 질환을 위한 전신 조사 후 치료에 성장인자를 다년간 사용하여 왔다. 그러나 방사선 피폭사고에 적용한 소수 사례에서는 성장인자가 사망위험에 처한 사람의 생명을 구하지 못했는데 아마도 치료 시작의 지연 때문으로 보인다. 성장인자는 피폭 후 이른 시간에는 어느 정도 편익이 있다고 판단되지만, 폐렴과 같은 기관 반응 때문에 치료 받은 사람이 사망했다.
▶ 낮은 LET 방사선에 급성으로 균일하게 피폭한 사람에게서 특정 방사선 유발 증후군 및 사망을 초래하는 선량 범위
| 전신 흡수선량* (Gy) | 사망에 미치는 주 영향 | 피폭 후 사망까지 시간(일) |
| 3~5 5~15 5~15 >15 |
골수 손상(LS50/60) 위장관 손상 폐와 신장 손상 신경계 손상 |
30~60 7~20 60~150 <5, 선량의존 |
| * 일부 선량범위 데이터에는 신체 일부 피폭 결과에 따른 판단이 포함된다. 이 값은 LET가 낮은 방사선으로 몇 분 동안에 높은 선량을 받을 때에 대한 것이다. |
||
선량이 약 5 Gy를 초과하면 심각한 위장 손상과 같은 추가 영향이 발생하여 조혈손상과 결합하여 1~2주에 사망을 초래한다.
비균질 피폭에서 골수 일부와 위장 대부분이 피폭을 회피했더라도 폐에 10 Gy 이상의 급성 선량은 급성 염증(폐렴)을 일으켜 사망으로 이끌 수 있다. 신장이 조사되었다면 그러한 선량 범위에서 신장 손상도 발생할 수 있다.
더 높은 선량, 즉 50 Gy 정도 또는 그 이상에서는 신경 및 심혈관 시스템에 급성 손상이 발생할 수 있으며 쇼크로 수일 내에 사망한다.
▶ 몇 시간을 초과하는 기간에 선량이 주어지면 그러한 영향을 일으키는데 더 높은 전신선량이 필요하다. 예를 들어 선량률이 시간당 약 0.2 Gy인 경우 LD50 값은 대략 50%까지 증가할 수 있다. 선량이 한 달에 걸쳐 일어나면 LD50 값은 두 배로 될 수도 있다.
낮은(만성) 선량률에서 특히 조혈, 면역 및 신경 시스템에 영향을 주는 만성 방사성 증후군에 대한 증거가 있다. 면역체계를 약화시키는 문턱선량은 연간 약 0.3~0.5 Gy이다.
연간 선량 0.1 Gy 미만으로 다년간 피폭한 성인이나 아동의 신체 조직 대부분에서 심각한 반응은 발생하지 않는다. 적색골수, 생식세포 및 수정체의 감수성이 가장 높게 나타난다.
▶ 높은 LET 방사선 피폭에서 발생하는 조직과 장기의 반응은 낮은 LET 피폭에서와 유사하지만, 단위 흡수선량당 빈도와 심각성은 높은 LET 피폭에서 더 높다. 이러한 차이는 고려하는 영향에 대한 생물학적 효과비(RBE)라는 항으로 표현된다.
조직과 장기 반응에 대한 RBE값은 낮은 선량에서 더 크며, 분할당 낮은 선량을 반복하여 총 선량을 누적할 때 높아진다. RBE값은 조혈조직과 생식조직의 조기 영향에서는 작으며, 위장관과 피부에서는 높고, 예를 들어 폐와 신장의 지발반응에서는 더 높다.
(2) 배태아(embryo and fetus) 영향
▶ 사람의 경우, 자궁 속에서 피폭되었을 때 나타나는 발생 이상에 대한 자료는 한정되어 있으며, 원폭에 피폭된 임신부 혹은 진단 때문에 엑스선 검사나 방사선 치료를 받은 모체의 태아에 관한 자료뿐이다. 이 때문에 실험동물에서 얻은 결과를 외삽시켜 사람에 나타나는 방사선 장해를 추정한다.
Russel 등은 마우스를 임신 단계별로 2 Gy의 선량을 조사하여 연구한 결과, 착상 전 조사 시는 출생 전 사망이 많았고, 기관형성기에 조사하면 기형 및 신생아 사망이 많았다.
▶ ICRP에서 수십 mGy까지의 낮은 LET 선량에서 배태아 영향에 대해 다음과 같은 견해를 보인다.
▶ 배아(embryo) 사망
: 동물연구에 의하면 착상 이전 방사선 피폭으로 배아(embryo)가 사망하는 영향이 인정된다. 그러나 수십 mGy의 선량에서는 그러한 영향은 거의 발생하지 않으며, 출생 후 건강에 상당한 위험이 초래될 것이라는 근거가 없다.
▶ 기형 유발
: 기형 유발과 관련해 동물 데이터는 태내 방사선감수성이 태령에 따라 달라지면 주 기관형성기에 가장 민감하다. 동물 데이터를 근거로 하면 기형 유발에는 약 100 mGy의 선량 문턱치가 있는 것으로 판단된다. 따라서 낮은 선량 태내피폭 후 기형위험은 현실적으로 무시할 수도 있다.
▶ 신경학적 발달
: ICRP 90 에서는 태내피폭 후 신경학적 발달에 관한 실험적 결과 및 역학적 결과를 검토하였다. 이에 따르면 가장 민감한 태아기(임신 후 8~15주) 피폭 후 심각한 정신지체 발생에 대한 사람 원폭 데이터 검토 결과는 이러한 영향에 대해 최소한 300 mGy의 선량 문턱치가 있어 낮은 선량에서는 그 위험이 없었다. 문턱 없는 선량-반응을 배제할 수도 없지만, 실제 선량문턱이 없는 경우에도 수십 mGy의 태내 선량이 IQ에 미치는 영향은 대부분 개인에게 실질적인 의미가 없을 것으로 판단한다.
▶ 암 위험
: 태내피폭 후 암에 관한 가장 큰 규모의 사례대조 연구인 "소아기 암에 관한 옥스퍼드 연구(OSCC)"는 방사선이 모든 유형의 암을 거의 같은 정도로 증가시킴을 발견했다.
원폭생존자의 제한된 데이터에서는 태내피폭에 따른 생에 암 위험이 소아 초기의 피폭으로 인한 것과 유사함을 시사한다.
OSCC 데이터에 따르면 암 유발은 제 1 삼분기 피폭 후 유발이 적어도 나머지 제 2 및 3 분기에서와 같다. 지금까지 발표된 데이터로부터 여러 조직이나 장기에서 암 위험을 규정하기 위한 조직가중치를 결정하는 것은 가능하지 않다. 낮은 LET 방사선에 대한 선량선량률 효과인자(DDREF)나 중성자 또는 기타 높은 LET 방사선에 대한 RBE 값을 규정하는 데 사용할 수 있는 사람 태내피폭 데이터는 없다.
사용할 수 있는 데이터가 없으므로 ICRP는 출생 전 피폭 후 생애 암 위험에 대한 명목계수의 구체적 값을 도출하려 하지 않았으며, 그 위험을 전체인구 위험에 비해 최대 수배로 보는 것이 합리적이라는 ICRP 90의 판단을 지지한다. 태내 위험은 소아 초기 피폭에 따른 위험보다 크지 않을 것으로 판단된다.
예상문제
수십 mGy까지의 낮은 LET 선량에서 배태아 영향에 대한 ICRP의 견해와 거리가 먼 것은?
A. 동물연구에 의하면 착상 이전 방사선 피폭으로 배아(embryo)가 사망하는 영향이 인정된다. 그러나 수십 mGy의 선량에서는 그러한 영향은 거의 발생하지 않으며, 출생 후 건강에 상당한 위험이 초래될 것이라는 근거가 없다.
B. 기형 유발과 관련해 동물 데이터는 태내 방사선감수성이 태령에 따라 달라지면 주 기관형성기에 가장 민감하다. 동물 데이터를 근거로 하면 기형 유발에는 약 100 mGy의 선량 문턱치가 있는 것으로 판단된다. 따라서 낮은 선량 태내피폭 후 기형위험은 현실적으로 무시할 수도 있다.
G. 가장 민감한 태아기(임신 후 8~15주) 피폭 후 심각한 정신지체 발생에 대한 사람 원폭 데이터 검토 결과는 이러한 영향에 대해 최소한 100 mGy의 선량 문턱치가 있어 낮은 선량에서는 그 위험이 없었다. 문턱 없는 선량-반응을 배제할 수도 없지만, 실제 선량문턱이 없는 경우에도 수십 mGy의 태내 선량이 IQ에 미치는 영향은 대부분 개인에게 실질적인 의미가 없을 것으로 판단한다.
M. 원폭생존자의 제한된 데이터에서는 태내피폭에 따른 생에 암 위험이 소아 초기의 피폭으로 인한 것과 유사함을 시사한다.
G.
6) 방사선 호르메시스(Hormesis)
▶ 방사선 호르메시스는 저선량의 방사선은 인체에 오히려 유익한 효과가 있다는 가설이다.
▶ 호르메시스 가설 그 자체는 독성학 분야에서 광범위하게 받아들여지고 있지만 방사선 호르메시스에 대해서는 아직 이견이 많다.
제한적인 편수의 역학연구의 결과들이 단편적으로는 방사선 호르메시스의 존재 가능성을 시사한다. 저선량 방사선 영향 연구는 막대한 연구대상수와 교란변수에 대한 적절한 통제가 요구된다. 하지만 결론을 도출할 수 있는 역학연구를 수행하기는 사실상 불가능에 가깝고, 호르메시스를 시사하는 실험적 연구들도 종에 따른 의존성, 재현성 문제 등으로 인해 일관되지 않고 있다. 따라서 이 분야에서의 결론은 향후 잘 도출됮 ㅣ않을 것으로 여겨진다.