Strålning

Kurs: Basvetenskap 5

Typ	Energiöverföring som vågor eller partiklar
Huvudindelning	Joniserande (α, β, γ, röntgen, neutroner) och icke-joniserande (UV, IR, radiovågor)
Enheter	Gray (Gy) = absorberad dos; Sievert (Sv) = ekvivalent/effektiv dos; Becquerel (Bq) = aktivitet
Huvudmekanism	DNA-dubbelsträngsbrott, direkt och via fria radikaler
Klinisk användning	Strålbehandling, Röntgen, DT, nuklearmedicin

Vad är det?

• Överföring av energi genom rummet som elektromagnetiska vågor eller partiklar.
• Joniserande strålning har tillräckligt hög energi (> 10 eV) för att slå loss elektroner och bilda joner — det är den som skadar DNA.
• Icke-joniserande (synligt ljus, IR, radiovågor, mikrovågor) värmer men joniserar inte; UV ligger på gränsen och orsakar direkta DNA-skador (pyrimidindimerer) trots att den formellt inte är joniserande.

Strålslag och egenskaper

Typ	Natur	Räckvidd	LET	Klinisk relevans
Alfa (α)	He-kärna, 2p + 2n	Några cm luft, stoppas av papper	Mycket hög	Farlig vid intag/inhalation (Radon, polonium)
Beta (β)	Elektron/positron	Några mm vävnad	Låg	Terapi: 131I vid Tyreotoxikos, 90Y
Gamma (γ)	Fotoner från kärnan	Hög penetration	Låg	Extern Strålbehandling, gammakniv
Röntgen	Fotoner från elektronskal	Hög penetration	Låg	Diagnostik och terapi
Neutroner	Neutrala partiklar	Mycket hög	Hög	Reaktorolyckor, boronterapi
Protoner	Positiva partiklar	Bragg-topp	Måttlig	Protonterapi — sparar frisk vävnad distalt

• LET (linear energy transfer) beskriver energiavgivning per sträcka. Hög LET → tätare joniseringar → fler icke-reparerbara dubbelsträngsbrott och högre relativ biologisk effektivitet (RBE).

Verkningsmekanism på cellnivå

• Direkt effekt (~1/3): joniserande partikel träffar DNA direkt. Dominerar vid hög LET.
• Indirekt effekt (~2/3): radiolys av vatten bildar hydroxylradikaler (•OH) som skadar DNA. Dominerar vid låg LET (röntgen, gamma).
• Syreeffekten: syre fixerar radikalskadan permanent. Väl syresatt vävnad är 2–3 gånger mer strålkänslig än hypoxisk — därför är hypoxiska tumörkärnor strålresistenta.
• Kritisk skada = dubbelsträngsbrott; repareras via non-homologous end joining (felbenäget) eller homolog rekombination (felfri, kräver S/G2-fas).
• Celler är känsligast i G2/M-fas och mest resistenta i sen S-fas.
• Bergonié–Tribondeaus lag: strålkänsligheten är störst hos celler som delar sig ofta, är odifferentierade och har hög framtida delningsaktivitet — benmärg, tarmepitel, gonader, Lymfocyter.

Deterministiska och stokastiska effekter

	Deterministiska (vävnadsreaktioner)	Stokastiska
Tröskeldos	Ja	Nej (LNT-modellen)
Dos–effekt	Svårighetsgraden ökar med dosen	Sannolikheten ökar med dosen
Exempel	Erytem (~2 Gy), Katarakt (~0,5 Gy), sterilitet, Akut strålsjuka	Cancer, ärftliga skador
Latens	Timmar till veckor	År till decennier

• Akut strålsjuka vid helkroppsbestrålning: hematopoetiskt syndrom 1–8 Gy (Pancytopeni, död efter veckor), gastrointestinalt 8–15 Gy (slemhinneavstötning, död inom dagar), neurovaskulärt > 15 Gy (död inom timmar). LD50/60 ≈ 4 Gy utan behandling.

Doser och strålskydd

• Naturlig bakgrundsstrålning i Sverige ~3 mSv/år, varav Radon utgör den största delen.
• Lungröntgen ~0,02 mSv; DT buk ~10 mSv; mammografi ~0,4 mSv; transatlantflygning ~0,05 mSv.
• Dosgräns för yrkesexponerade: 20 mSv/år (medel över 5 år), allmänhet 1 mSv/år.
• ALARA-principen (As Low As Reasonably Achievable) och de tre grundskydden: avstånd (avtar med kvadraten), tid och avskärmning (bly, betong).
• Graviditet: fosterdoser under 100 mGy anses inte motivera avbrytande; störst känslighet i organogenesen vecka 2–8.

Klinisk användning — strålbehandling

• Fraktionering utnyttjar de “fyra R:en”: Repair (frisk vävnad reparerar bättre), Redistribution (celler omfördelas till känsliga faser), Reoxygenering (hypoxiska celler syresätts) och Repopulation.
• Typisk kurativ dos: 60–70 Gy fördelat på 2 Gy per fraktion, 5 dagar per vecka i 6–7 veckor.
• Akuta biverkningar (mukosit, dermatit, diarré) drabbar snabbdelande vävnad; sena biverkningar (fibros, strikturer, Sekundär malignitet) uppträder efter månader till år.
• Strålningsinducerad sekundär cancer: Leukemi efter 5–7 år, solida tumörer efter 10–20 år.
• Behandling vid akut strålskada: Jodtabletter (blockerar tyreoidea vid 131I-utsläpp), Preussisk blå (cesium), DTPA (plutonium), G-CSF och stamcellsstöd vid benmärgssvikt.

Klinisk pärla

Alfastrålning är ofarlig utanför kroppen — den stoppas av hudens hornlager — men extremt farlig vid inandning eller förtäring, eftersom all energi då avsätts i en mycket liten vävnadsvolym. Det är precis därför Radon i inomhusluft är Sveriges näst vanligaste orsak till Lungcancer efter rökning.

Tenta-fokus

Skilj deterministiska effekter (tröskeldos, svårighetsgrad dosberoende — erytem, katarakt, Akut strålsjuka) från stokastiska (ingen tröskel, sannolikhet dosberoende — cancer). Enheterna: Gy = absorberad dos, Sv = biologiskt viktad dos. Kritisk skada är DNA-dubbelsträngsbrott, huvudsakligen indirekt via hydroxylradikaler — och syre förstärker effekten.

Kopplingar

• Strålbehandling — terapeutisk tillämpning
• DNA-reparation — avgör cellens öde efter dubbelsträngsbrott
• Apoptos — vanligaste dödsmekanismen efter strålskada
• Cancer — stokastisk långtidseffekt
• Radon — dominerande naturlig exponeringskälla i Sverige
• Fria radikaler — förmedlar den indirekta DNA-skadan
• Cellcykeln — strålkänsligheten varierar mellan faserna