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Comment les électrons détruisent-ils les liaisons ADN dans le rayonnement ?


Les tumeurs malignes peuvent être traitées par radiothérapie. Le plus souvent, il s'agit de radiothérapie avec des photons, ou des protons, etc. Le dénominateur commun aux deux types est que le rayonnement crée des électrons à l'intérieur du corps via des effets différents.

Ce que je n'ai pas tout à fait compris, c'est comment ces électrons détruisent les liaisons ADN dans la tumeur et comment cela aide à tuer les cellules cancéreuses ? Est-ce dû à la génération de chaleur ou autre ?


Je pense que vous avez un malentendu fondamental des réactions chimiques impliquées dans la radiothérapie. Ni les thérapies à base de photons ni à base de protons ne "créent d'électrons", mais elles provoquent une ionisation en ajoutant suffisamment d'énergie aux électrons existants autour des atomes pour que l'électron soit éjecté de l'atome, créant un ion ou un radical libre, qui peut ensuite subir une réaction chimique.

Les photons, généralement les rayons gamma, les rayons X et les UV à haute énergie, interagissent généralement avec les molécules d'eau et produisent des radicaux libres, y compris le dangereux radical hydroxyle. Le radical hydroxyle peut interagir avec les protéines et l'ADN et endommager ces molécules, mais sa demi-vie est très courte. L'oxygène moléculaire peut aider à augmenter les dommages en réagissant avec le radical hydroxyle pour produire des espèces réactives de l'oxygène, ROS, qui peuvent également endommager l'ADN ou les protéines. Cependant, de nombreuses tumeurs ont une faible concentration en oxygène qui réduit l'efficacité de la radiothérapie à base de photons.

Pour surmonter cela, de nombreux patients reçoivent une radiothérapie à base de protons. Les protons sont beaucoup plus lourds que les photons (je suppose infiniment plus lourds qu'un photon, car les photons n'ont pas de masse) et se dispersent donc dans une bien moindre mesure. Ils se contentent de labourer les tissus et d'éliminer les électrons des orbitales lorsqu'ils entrent en collision avec des molécules telles que l'ADN ou les protéines. Ils ne dépendent pas tellement de la génération de radicaux libres ou des ROS, donc de faibles niveaux d'oxygène ne réduisent pas leur efficacité.

L'objectif est d'endommager l'ADN pour induire des cassures double brin difficiles à réparer dans les cellules cancéreuses à croissance rapide. Parce qu'ils grandissent si vite, ils sont déjà stressés et leur machinerie de réparation de l'ADN est moins efficace que dans les cellules saines. Si leur ADN peut être suffisamment endommagé, la cellule mourra.

Pour plus d'informations sur ces processus, veuillez consulter ces articles wikipedia sur la radiothérapie, la radiolyse, le transfert d'énergie linéaire et les dommages causés par les radicaux libres à l'ADN.


L'ADN et l'effet micro-ondes

Les micro-ondes peuvent-elles perturber les liaisons covalentes de l'ADN ? Les principes fondamentaux de la thermodynamique et de la physique indiquent que cela est impossible. De nombreuses études ont conclu qu'il n'y avait aucune preuve pour étayer l'existence de « l'effet micro-ondes » et pourtant, certaines études récentes ont démontré que les micro-ondes sont capables de rompre les liaisons covalentes de l'ADN. La nature exacte de ce phénomène n'est pas bien comprise et aucune théorie n'existe actuellement pour l'expliquer. Ce rapport résume l'historique de la controverse entourant l'effet micro-ondes et les derniers résultats de la recherche.

L'efficacité des micro-ondes pour la stérilisation a été bien établie par de nombreuses études au cours des décennies précédentes (Latimer 1977, Sanborn 1982, Brown 1978, Goldblith 1967). La nature exacte de l'effet de stérilisation et s'il est dû uniquement à des effets thermiques ou à « l'effet micro-ondes » est un sujet de controverse depuis des décennies.

L'effet diélectrique sur les molécules polaires est connu depuis 1912 (DeBye 1929). Les molécules polaires sont celles qui possèdent une distribution de charge inégale et répondent à un champ électromagnétique en tournant. Le moment cinétique développé par ces molécules entraîne un frottement avec les molécules voisines et se transforme ainsi en moment linéaire, la définition de la chaleur dans les liquides et les gaz. Parce que les molécules sont forcées de tourner en premier, il y a un léger délai entre l'absorption de l'énergie des micro-ondes et le développement de la quantité de mouvement linéaire, ou de la chaleur. Il y a quelques effets secondaires mineurs des micro-ondes, y compris la conduction ionique, qui sont négligeables dans le chauffage externe. Le chauffage par micro-ondes n'est donc pas identique au chauffage externe, du moins au niveau moléculaire, et l'existence d'un effet micro-ondes n'est pas exclue simplement parce que les effets de chauffage macroscopique des micro-ondes ne peuvent être distingués de ceux du chauffage externe.

Au cours des années 1930, les effets des ondes électromagnétiques à basse fréquence sur les matériaux biologiques ont été étudiés en profondeur par des physiciens, des ingénieurs et des biologistes. Des études sur les effets des micro-ondes sur les bactéries, les virus et l'ADN ont été réalisées dans les années 1960 et comprenaient des recherches sur le chauffage, les effets biocides, la dispersion diélectrique, les effets mutagènes et la résonance sonique induite. Certains des premiers biophysiciens étudiant l'absorption des micro-ondes ont affirmé la preuve d'un « effet micro-ondes » qui se distinguait par ses effets biocides des effets du chauffage externe (Barnes 1977, Cope 1976, Furia 1986). La plupart des biologistes ont à leur tour affirmé qu'il n'y avait aucune preuve d'un effet micro-ondes et que les effets biocides des micro-ondes étaient soit entièrement dus au chauffage, soit impossibles à distinguer du chauffage externe (Goldblith 1967, Lechowich 1969, Vela 1978, Jeng 1987, Fujikawa 1991, Welt 1994 ). Ces expériences ont été répétées avec une sophistication accrue jusqu'à présent, le consensus majoritaire étant que l'effet micro-ondes n'existait pas.

Ces expériences se répartissaient généralement en deux catégories, les expériences à température contrôlée et les expériences à sec. Dans les expériences à température contrôlée, les chercheurs ont contrôlé la température de l'échantillon irradié grâce à diverses techniques de synchronisation, de pulsation ou de refroidissement (Welt 1994, Lechowich 1968).

Par exemple, Welt (1994) a étudié les effets de l'irradiation par micro-ondes sur les spores de Clostridium et n'a trouvé aucune létalité supplémentaire causée par les micro-ondes qui ne pourrait pas être expliquée par le chauffage conventionnel. Cependant, les spores peuvent ne pas être représentatives des effets de l'irradiation par micro-ondes sur les cellules bactériennes actives en croissance. Les résultats de cette expérience et d'autres ont montré que le contrôle de la température empêchait les effets biocides, et cela a été considéré comme une preuve concluante que l'effet micro-ondes n'existait pas. Cependant, l'hypothèse selon laquelle l'effet micro-ondes est indépendant et séparable de la température a toujours été implicite dans ces études, mais n'a jamais été reconnue.

Le deuxième type d'expérience, l'expérience sèche, contient également des hypothèses non reconnues. Des études ont montré qu'en l'absence d'eau ou d'humidité, les effets biocides des micro-ondes sont fortement diminués ou nécessitent des expositions considérablement plus longues (Jeng 1987, Vela 1979). Cela était généralement considéré comme la preuve que les effets non thermiques des micro-ondes n'existaient pas, cependant, étant donné que l'eau est le principal moyen par lequel les micro-ondes sont converties en chaleur, l'absence d'effets biocides en l'absence d'eau indiquerait seulement que l'eau est nécessaire pour la stérilisation, que ce soit ou pas le chauffage en est la cause. De plus, la possibilité que la fréquence spécifique utilisée, 2450 MHz, n'affecte que l'eau et non les bactéries ou les spores a été négligée. L'ADN a une dispersion diélectrique, où les micro-ondes sont facilement absorbées, à des fréquences beaucoup plus basses que l'eau (Takashima 1984). Les expériences peuvent simplement indiquer que la mauvaise fréquence est utilisée pour cibler les bactéries et les spores « secs ».

La plupart des études mentionnées ci-dessus ont conclu que l'effet micro-ondes, s'il existait, était indiscernable des effets du chauffage externe. Cependant, il a été récemment démontré (Kakita 1995) que l'effet micro-ondes se distingue du chauffage externe par le fait qu'il est capable de fragmenter largement l'ADN viral, ce que le chauffage à la même température n'a pas accompli. Cette expérience consistait à irradier une culture de bactériophage PL-1 à 2450 MHz et à la comparer avec une culture séparée chauffée à la même température. L'ADN a été en grande partie détruit, un résultat qui ne se produit pas du seul chauffage. Ces photos sont empruntées à Kakita et al (1995), autorisation en attente.

Dans l'expérience de Kakita, le pourcentage de survie était approximativement le même, que les échantillons soient chauffés ou irradiés aux micro-ondes, mais l'évaluation par électrophorèse et microscopie électronique a montré que l'ADN des échantillons micro-ondes avait pour la plupart disparu. Malgré la complexité évolutive de toutes les expériences précédentes, l'électrophorèse n'avait pas été utilisée pour comparer des échantillons irradiés et chauffés extérieurement avant cela. La microscopie électronique avait été utilisée pour étudier les effets bactéricides des micro-ondes (Rosaspina 1993, 1994) et ces résultats ont également montré que les micro-ondes avaient des effets qui se distinguaient de ceux du chauffage externe.

Le niveau d'énergie d'un photon micro-onde n'est que de 10-5 eV, alors que l'énergie nécessaire pour rompre une liaison covalente est de 10 eV, soit un million de fois plus. Sur la base de ce fait, il a été déclaré dans la littérature que « les micro-ondes sont incapables de rompre les liaisons covalentes de l'ADN » (Fujikawa 1992, Jeng 1987), mais cela s'est apparemment produit dans l'expérience de Kakita, même si cela peut être qu'un effet indirect des micro-ondes.

Il existe en fait de nombreuses preuves indiquant qu'il existe d'autres mécanismes pour provoquer la rupture des liaisons covalentes de l'ADN sans invoquer les niveaux d'énergie des rayonnements ionisants (Watanabe 1985, 1989, Ishibashi 1982, Kakita 1995, Kashige 1995, Kashige 1990, 1994) . Pourtant, aucune théorie n'existe actuellement pour expliquer le phénomène de fragmentation de l'ADN par les micro-ondes bien que des recherches soient en cours qui pourraient élucider le mécanisme (Watanabe 1996).

Les résultats de l'irradiation par micro-ondes ont affecté deux bactéries, S. aureus et E. coli. Les courbes de décès présentaient une décroissance exponentielle classique avec ab épaule apparente, ainsi qu'une éventuelle deuxième étape. Ces courbes sont basées sur les données de Kakita et al (1999).

La fréquence micro-ondes utilisée dans l'étude Kakita était la norme de 2450 MHz utilisée dans les fours à micro-ondes conventionnels. Il s'agit de la même fréquence qui a été utilisée dans pratiquement toutes les études antérieures, à l'exception des premières études (qui portaient sur des fréquences plus basses) et des études de résonance sonore, qui portaient sur des fréquences beaucoup plus élevées. Les premières études ont montré que l'ADN avait tendance à absorber le rayonnement micro-ondes dans la gamme des kilocycles (Takashima 1963, 1966, Grant 1978, Grandolfo 1983), mais aucun effet biocide dans la gamme de 1 MHz à 60 MHz n'a été observé.

Une exception notable, cependant, était une première expérience qui a révélé que les fréquences entre 11 et 350 MHz avaient des effets mortels sur les bactéries, avec un pic à 60 MHz (Fleming 1944). Pour autant qu'on ait pu le déterminer, la contradiction entre les résultats de Fleming et ceux de Takashima n'a jamais été résolue ou ré-adressée. En tout état de cause, il n'y a aucune preuve dans ces études pour indiquer qu'une attention excessive a été accordée au contrôle de la dose absorbée réelle ou de la géométrie précise de la cellule d'irradiation, et donc les différences dans les résultats de ces chercheurs peuvent refléter des différences dans leurs géométries cellulaires. , entre autres.

En résumé, il semblerait qu'il y ait des raisons de croire que l'effet micro-ondes existe bel et bien, même s'il ne peut pas encore être expliqué de manière adéquate. Ce que nous savons à l'heure actuelle est quelque peu limité, mais il peut y avoir suffisamment d'informations déjà disponibles pour former une hypothèse viable. La possibilité que le rayonnement électromagnétique dans la gamme de fréquences non ionisantes puisse causer des dommages génétiques peut avoir de profondes implications sur la controverse actuelle impliquant les antennes EM, les lignes électriques et les téléphones portables.

Une théorie de la rupture de liaison covalente de l'ADN induite par micro-ondes Un examen des données des différentes expériences référencées montre un schéma commun : pendant les premières minutes d'irradiation, il n'y a pas d'effet prononcé, puis une cascade de destruction microbienne se produit. Le modèle de données ressemble beaucoup à la dynamique d'un condensateur, il y a d'abord une accumulation d'énergie, puis une libération catastrophique. Cela peut simplement indiquer qu'une température seuil a été atteinte, ou cela peut indiquer qu'un processus en deux étapes est à l'œuvre.

La deuxième étape de ce processus pourrait très bien être l'accumulation de radicaux oxygène, qui sembleraient certainement être les principaux suspects car ils ont une propension considérable à dissocier les liaisons covalentes de l'ADN. Les radicaux oxygène peuvent être générés par la rupture d'une liaison hydrogène sur une molécule d'eau. Les molécules d'eau existent aux côtés des molécules d'ADN sous forme d'eau « liée » de deux ou trois couches d'épaisseur. Ces molécules d'eau partagent une liaison hydrogène avec les atomes constituants du squelette de l'ADN, y compris les atomes de carbone, d'azote et d'autres atomes d'oxygène. À un moment donné, l'un des atomes d'hydrogène peut être principalement lié soit à un atome d'oxygène sur la molécule d'eau, soit à un atome d'oxygène (ou autre) sur le squelette de l'ADN.

Le caractère fluctuant de ces liaisons partagées et échangées est renforcé par la température et par la dynamique induite par les micro-ondes. Bien que la quantité de radicaux oxygène qui peut être produite par ce procédé ne puisse pas être actuellement déterminée, la production d'un certain nombre de radicaux oxygène est inévitable dans ces circonstances. Il faut cependant noter ici que la plupart des radicaux oxygène produits de cette manière n'existeraient que brièvement, car ils se lieraient presque immédiatement au site disponible le plus proche. Si ce site est un atome d'oxygène sur le squelette de l'ADN, nous obtenons une rupture de liaison covalente, bien que probablement brève. Bien que l'ADN ait tendance à se réparer naturellement, la rupture simultanée d'un nombre suffisant de liaisons covalentes conduirait à une défaillance catastrophique de la molécule d'ADN entière.

En raison du nombre excessivement élevé de liaisons impliquées, la question se résume à une fonction reproductible de probabilités pures. En d'autres termes, après un laps de temps défini et reproductible déterminé par des fonctions de probabilité, vous vous attendriez à voir l'ADN se désintégrer. Et donc, nous avons un processus en deux étapes de rupture de la liaison covalente de l'ADN résultant des radicaux d'oxygène générés par l'irradiation par micro-ondes. C'est une théorie, et elle attend la vérification expérimentale.

Une théorie alternative vient des enquêteurs de l'Université de Fukuoka au Japon. Dans une série d'études n'impliquant pas spécifiquement les micro-ondes, ces chercheurs ont établi que certains ions peuvent stimuler la rupture de l'ADN et la production de radicaux OH (Kashige et al 1990, Kashige et al 1994). Ils ont également déterminé que les sucres aminés et leurs dérivés pouvaient induire la rupture des brins d'ADN (Kashige et al 1991). Il est possible que les micro-ondes soient à l'origine de la génération d'ions cuivriques et de radicaux hydroxyles, et que l'auto-oxydation des sucres aminés en solution soit impliquée dans la rupture des brins d'ADN (Watanabe et al 1990, Watanabe et al 1986). Le lien entre les micro-ondes et ces produits secondaires reste à établir.


Comment les radiations s'additionnent-elles dans notre corps ?

J'ai lu que l'exposition aux rayonnements est cumulative. Mais je ne comprends pas comment cela a pu s'accumuler à l'intérieur de vous. Et puis, comment cette « accumulation » se traduit-elle par un risque accru d'effets négatifs sur la santé ? Pourquoi ce risque ne diminue-t-il pas avec le temps ? De plus, si vous voulez être encore plus génial, je suis curieux de savoir si une entreprise travaille sur le développement de quelque chose pour aider le corps humain à résister aux radiations. J'ai l'impression que ce serait une entreprise cool, mais je ne sais même pas si c'est possible car je connais si peu les radiations.

Ne pas entrer trop dans les détails ici et couper certains coins, mais c'est le concept principal : les radiations endommagent notre ADN. L'ADN endommagé est réparé, mais parfois cette réparation échoue. Plus il y a de dégâts, plus le risque qu'une erreur dangereuse dans votre séquence d'ADN se produise est élevé. L'une des erreurs les plus classiques est une désactivation de ce mécanisme de retour de réparation/erreur. Aucune réparation d'erreur ne conduit à de nombreuses erreurs dans la transcription de l'ADN, conduisant à des mutations, conduisant à des tumeurs.

Merci pour la réponse. Donc tous les dommages ne sont pas dangereux ? C'est juste que plus vous êtes exposé, plus il est probable qu'une mutation dangereuse se produise ?

Ce n'est pas tant que le rayonnement lui-même s'accumule dans le corps, c'est que les dommages causés par le rayonnement sont souvent irréparables, de sorte que les effets néfastes s'accumulent lentement avec le temps.

En ce qui concerne la résistance aux radiations, il est difficile d'étudier et de développer cela, car il serait contraire à l'éthique d'exposer intentionnellement des personnes à des radiations pour des essais cliniques. Presque tout ce que nous savons sur les effets des radiations sur le corps est en étudiant les victimes des catastrophes radiologiques et des bombardements nucléaires.

Vous avez déjà de bonnes réponses ici, je vais juste ajouter quelque chose pour couvrir un peu plus les mécanismes moléculaires : le rayonnement n'est essentiellement que des sursauts ou des ondes de haute énergie. Ces paquets d'énergie, lorsqu'ils sont en contact avec certaines molécules (notamment les nucléotides de l'ADN), brisent des liaisons et peuvent provoquer un réarrangement moléculaire pour changer l'identité de certaines bases de l'ADN (ce qui entraîne des mutations).

Plus vous entrez en contact avec des radiations, plus elles généreront de mutations. Si/quand l'une de ces mutations compromet la machinerie de réparation dans votre cellule, l'intégrité de votre ADN se détériore rapidement à mesure que les mutations s'accumulent. Lorsqu'une de ces mutations endommage inévitablement la machinerie des points de contrôle cellulaires, le cancer s'ensuit.

Excusez mon mutisme, mais c'est ce que je comprends jusqu'à présent : les radiations entraînent des dommages (mutations). Votre corps répare ces dommages la plupart du temps. Parfois, il en manque. À terme, l'une de ces mutations pourrait se transformer en cancer. Et plus vous avez de mutations, plus le cancer est susceptible de se produire. Donc, techniquement, vous pourriez avoir une tonne d'exposition aux radiations et ne pas avoir de cancer si vous êtes très chanceux. . S'il vous plaît corrigez-moi

Il existe deux modèles : les effets déterministes et les effets stochastiques.

Les effets déterministes ont une dose seuil en dessous de laquelle aucun dommage ne se produira et ceux-ci se produisent sous forme de dommages tissulaires (pensez aux coups de soleil). Les lésions tissulaires augmentent proportionnellement avec la dose.

Les effets stochastiques, comme le détaillent d'autres réponses, sont des effets aléatoires qui décrivent généralement l'induction du cancer et se produisent à la suite de dommages cumulés et irréparables à l'ADN. La pensée acceptée est que ces effets augmentent également proportionnellement avec la dose de manière linéaire, mais il n'y a pas de seuil.

Pas une tonne d'exposition aux radiations à la fois, cela vous tuerait en créant trop de dommages à vos cellules (ADN et autres structures) d'un seul coup, votre corps ne serait pas en mesure de suivre.

Au fil du temps, comme je pense que vous le pensez, oui, nous pouvons être exposés à une quantité importante de rayonnement sans que cette exposition aux rayonnements n'augmente notre risque de décès par cancer. Pas seulement si vous êtes chanceux, cependant, cela semble être le cas pour tout le monde basé sur la recherche en radiobiologie. Même si la plupart des gens comprennent que le risque global est linéaire et cumulatif, ce n'est pas exact. Ceux qui travaillent sur la radiobiologie sous-jacente privilégient « l'hypothèse de l'hormèse des radiations ». Fondamentalement, en dessous d'un certain seuil, les radiations ne vous nuisent pas réellement et peuvent même être bénéfiques. Au-dessus de ce seuil, les choses deviennent linéaires et cumulatives. On m'a dit que cette théorie du rayonnement ayant des avantages a inspiré Hulk, Spider-Man et Godzilla (la théorie existe depuis un certain temps mais n'a plus beaucoup de presse). Je ne sais pas si cette partie est vraie, mais la théorie/hypothèse existe depuis longtemps et a des preuves décentes que c'est vrai. L'idée de pourquoi cela ne vous fait pas de mal et peut vous aider est que nous avons BEAUCOUP d'ADN de remplissage, et il y a de fortes chances qu'un peu de dégâts ici ou là n'affecte pas une zone qui est importante, et cela donne à votre corps le temps de trouvez l'erreur et corrigez-la si nécessaire. Dans le même temps, s'il atteint un endroit important, les cycles de réplication de l'ADN de votre cellule ne sont pas toujours parfaits à 100%, donc une petite entaille pourrait vous aider en faisant en sorte que votre ADN vérifie une zone codée pour les erreurs qu'il a pu faire tout seul. .

Oui, j'ai lu sur l'hormèse radiologique quand j'étais encore étudiant en radiographie. L'hypothèse, comme vous l'avez dit, existe depuis longtemps.

Je me suis souvenu qu'il devrait y avoir quelques études animales qui soutiennent cette théorie, cela disait quelque chose comme, le rayonnement déclencherait le système immunitaire et serait bénéfique pour le corps humain. Mais je pense que c'est une théorie relativement minoritaire.

La majorité des universitaires/professeurs de mon université pensent toujours que les radiations devraient être nocives pour l'être humain et soutiennent le modèle linéaire sans seuil.

Mais après tout, je pense que nous ne pouvons pas être absolument sûrs de ce qui se passera dans la plage de faible dose (plage de diagnostic), je ne pense pas que nous serons jamais sûrs en raison du problème éthique d'obtenir une taille d'échantillon significative pour la recherche

Waouh c'est très intéressant. Merci! Je pense avoir compris maintenant :)

55 ans technicien en médecine nucléaire Se faire opérer de la cataracte dans une semaine.

c'est le plat à emporter le plus important de l'OMI.

gardez toujours à l'esprit que la biologie des dommages causés par les radiations dans le corps humain, en particulier les effets à long terme, est au mieux incomplètement comprise. la théorie de l'hormèse radioactive est intéressante, mais contrairement aux muscles squelettiques, aux os et à d'autres types de tissus dont nous savons qu'ils réagissent aux dommages par hypertrophie, il n'y a pas d'ADN "plus fort". Les dommages à l'ADN sont soit réparés, soit ils ne le sont pas, et si ce n'est pas le cas, nous comptons sur la mort cellulaire programmée pour éliminer l'erreur. si cela échoue, le cancer et les mauvaises choses apparaissent.

les types d'adaptations qui permettent aux tardigraves de supporter le rayonnement cosmique pourraient évoluer lentement au niveau de l'espèce, mais ne sont pas disponibles pour les humains individuels. la recherche sur la biologie du vieillissement (voir David Sinclair) suggère que la capacité de réparation de l'ADN de toutes les cellules vivantes est finie et limitée. pour simplifier à l'extrême, si vos mécanismes de réparation sont toujours occupés à réparer les dommages causés par les radiations, les mutations sont plus susceptibles de passer sans être corrigées. même si ce sont toutes des mutations silencieuses et qu'elles ne causent pas de graves méfaits, le temps supplémentaire passé à réparer ces dommages enlève la réparation régulière des dommages liés à l'âge - en d'autres termes, vous vieillissez plus rapidement.

Les seuils d'exposition "sûrs" publiés varient en fonction d'un certain nombre de facteurs, y compris le type de tissu - l'œil étant l'un des plus sensibles, ainsi que les régions de cellules à division rapide (cheveux, gonades). ce sont au mieux des approximations (niveaux sûrs, pensons-nous), et certainement pas basées sur des recherches sur des sujets humains.

le risque de cancer lié à la dose est une approximation encore plus lâche, dérivée des résultats de tragédies humaines comme hiroshima/nagasaki. combien de survivants ont eu quels cancers, à quel rythme, est un exercice de comptage simple, mais l'estimation de l'exposition à quel type de rayonnement chaque individu a reçu s'aventure assez profondément dans le domaine de la conjecture.

l'extrapolation des résultats après ces doses massives sur des doses d'exposition cliniquement pertinentes est essentiellement la façon dont nous arrivons aux estimations de risque qui sont citées aux patients/aux travailleurs de la santé. bien que ce soit probablement le mieux que nous puissions faire sans violer les codes éthiques, c'est une erreur de considérer cette connaissance plutôt que la théorie.

ce commentaire sur les cataractes met en évidence l'une des lacunes les plus visibles/traçables dans notre réflexion sur la sûreté radiologique. il existe un corpus de littérature sur les cataractes précoces chez les interventionnistes que l'OP pourrait trouver intéressant et instructif, en particulier les efforts visant à abaisser le seuil de sécurité pour les niveaux d'exposition "sûrs" pour les yeux. pour l'anecdote, les taux de perte de cheveux chez les travailleurs de la santé dans les milieux cliniques à forte concentration de fluor sont probablement beaucoup plus élevés que dans des milieux analogues non ionisants.

NMN/NAD+ semblent être des ingrédients nécessaires pour que la réparation de l'ADN se produise, et de nombreuses personnes (y compris un bon nombre de chercheurs vieillissants) les prennent comme suppléments. Je ne suis au courant d'aucune thérapeutique qui augmente la résistance du corps humain aux dommages causés par les radiations - si elle existe ou est en cours de développement, elle est probablement destinée aux voyages spatiaux humains.

TLDR : minimiser l'exposition et se protéger est la stratégie la plus efficace à l'hôpital, alors soyez toujours en tête. si votre employeur/programme ne vous fournit pas de lunettes au plomb, procurez-vous une paire de lunettes et montrez qu'elles ne sont pas fournies, et citez la littérature sur les premières cataractes. si vous avez des collègues machos qui vous donnent du mal à être prudent, soyez assuré que c'est plus que stupide.

ALARA (aussi bas que raisonnablement possible) s'applique à toute personne exposée aux rayonnements dans un cadre clinique, pas seulement aux patients.

Je pense que c'est un problème de probabilité.

à ma connaissance, je pense que chaque fois que les rayonnements ionisants frappent votre corps, ils peuvent endommager votre matériel génétique par ionisation. Ou, indirectement, par la production d'espèces réactives de l'oxygène.

Ce type de dommage peut être réparé par le corps lui-même, en fait, notre corps le fait tous les jours même "en théorie" en l'absence de rayonnement. des erreurs sont commises et corrigées à chaque instant.

Cependant, il ne s'agit pas d'un mécanisme efficace à 100 %, si le mécanisme de correction échoue, et en plus d'autres facteurs, un cancer peut alors se développer (carcinogenèse en plusieurs étapes).

Maintenant, c'est juste, en théorie, plus de radiations auxquelles vous êtes exposé, il y a plus de chances que votre matériel génétique soit endommagé, et par conséquent, plus de fois que votre mécanisme de réparation a échoué. Ce qu'on appelle "build up".

Donc. les dommages "s'accumuleront-ils réellement" ? pour être honnête, je ne suis pas sûr. Mais je pense que la "théorie" peut l'être. Il y a plusieurs gènes dans votre génome qui peuvent contribuer à la cancérogenèse, ce sont les oncogènes et le gène de suppression tumorale, donc. pour qu'une cellule mute en cancer, vous pourriez avoir besoin de plusieurs coups sur plusieurs nombres de ce gène, donc. avant la mort cellulaire, ces dommages s'accumuleront-ils ? Pourquoi pas? Je pense que c'est possible.

La radiobiologie est très compliquée, la zone que vous irradiez peut également affecter d'autres zones des cellules par une signalisation chimique ou d'autres mécanismes, ce que l'on appelle l'effet bystander. Un tel effet peut également être accumulé (éventuellement).

Pour la résistance aux radiations, je ne sais pas s'il existe une telle chose. Cependant, il existe des choses similaires pour la radioprotection. Comme en médecine nucléaire, si nous utilisons de l'iode radioactif (I131), nous pouvons demander au patient de boire une solution de KI3 non radioactif pour protéger sa thyroïde.

En revanche, l'inverse existe qui, selon ma compréhension, a été appliqué dans la radiothérapie (je ne suis pas un radiologue RT, je peux me tromper), ils utiliseront des médicaments ou une méthode pour augmenter l'apport d'oxygène aux tissus et augmenter leur radiosensibilité aux radiations .

Vous avez raison, il existe des radio-sensibilisateurs qui sont pour la plupart en développement. Ils sont injectés dans les tumeurs et peuvent créer des radicaux libres d'oxygène lorsqu'ils sont exposés à des radiations pour endommager les tissus locaux (la tumeur). De nombreuses chimiothérapies conventionnelles agissent également pour sensibiliser les tissus, en altérant les mécanismes de réparation de l'ADN. Certainement un endroit cool pour être.

Je m'excuse d'avance pour une longue réponse, mais je vais essayer d'avoir une explication simple en termes simples.

Tout d'abord, nous devons comprendre que par rayonnement potentiellement nocif, nous faisons référence à un rayonnement qui a suffisamment d'énergie pour provoquer des réactions chimiques par ionisation. La physique est plus complexe, mais fondamentalement, le rayonnement peut « faire tomber » des électrons en transformant des molécules stables (comme l'eau) en molécules instables (comme un radical hydroxyle). Ces réactions chimiques causées par les rayonnements ionisants peuvent endommager les molécules qui composent nos cellules, dont la plus importante est l'ADN. Les dommages peuvent tuer les cellules à la fois directement et indirectement et avec suffisamment de rayonnement ionisant, il va y avoir des dommages aux tissus. Bien que notre corps ait des mécanismes naturels pour réparer l'ADN, ceux-ci ne sont pas parfaits et des mutations (changements dans la séquence d'ADN) peuvent se développer dans les cellules affectées. L'ADN contrôle la division cellulaire qui contrôle la croissance des tissus, et donc ces mutations peuvent mettre les cellules sur une voie vers une division cellulaire incontrôlée, ce qui signifie le cancer. De plus, des mutations dans les cellules d'un embryon en développement peuvent causer des problèmes de développement tels que des malformations congénitales et des mutations dans les spermatozoïdes ou les ovules peuvent être transmises à la progéniture.

Comment cela affecte-t-il le corps humain et ses organes ? Les dommages directs aux tissus causés par les radiations sont prévisibles une fois qu'une certaine dose est atteinte et connue sous le nom de "effets déterministes". Des exemples de tels effets sont les brûlures de la peau, les cataractes oculaires, les lésions osseuses ou les intoxications aiguës par les radiations résultant d'accidents nucléaires (ou d'attentats à la bombe nucléaire). Il est possible de prédire avec précision qui obtiendra ces effets sur la base d'une mesure connue sous le nom de dose absorbée (mesuré en Gray ou en rads). Vous avez besoin de beaucoup de radiations pour causer ce genre de dommages, et pour un membre du grand public, il n'est susceptible de subir cela que s'il reçoit une radiothérapie pour le cancer. La radiothérapie moderne est soigneusement planifiée de manière à ce que les risques de lésions tissulaires soient compensés par les avantages du traitement du cancer.

Vous vous souvenez de ces situations particulières dont j'ai parlé avec les embryons, les spermatozoïdes et les ovules ? La grossesse et les radiations sont un domaine complexe, nous dirons simplement que l'exposition d'un embryon à des radiations supplémentaires ne se fait que lorsqu'il y a un avantage clair, comme le diagnostic d'une maladie mettant immédiatement la vie en danger. Heureusement, toute la question du sperme et de l'ovule s'est avérée théorique. Des études épidémiologiques sur des personnes fortement exposées aux rayonnements, comme les survivants de la bombe atomique, ne suggèrent pas que leurs enfants courent un risque accru de malformations congénitales ou de cancer.

Qu'en est-il du risque de cancer? Contrairement aux lésions tissulaires, le risque de cancer causé par les radiations survient de manière aléatoire et est connu sous le nom d'"effets stochastiques". Contrairement aux lésions tissulaires, le risque de cancer peut également survenir avec de petites quantités de rayonnement. Pour la plupart des gens, leur principale source d'exposition est la réalisation d'examens et de procédures d'imagerie médicale. Sur la base de notre connaissance de la radiobiologie et des études de personnes exposées à de grandes quantités de rayonnement, nous pouvons estimer les risques de cancer et heureusement, ils sont faibles. C'est l'idée qui sous-tend le concept communément accepté de risque de cancer, connu sous le nom de « modèle linéaire sans seuil ». Il est également important de se rappeler que nous sommes toujours exposés à des rayonnements ionisants, appelés exposition de fond.

J'aime considérer le risque de cancer par rayonnement comme une loterie, sauf qu'au lieu de gagner un million de dollars, vous développez un cancer. C'est une bonne analogie car les chances de gagner à la loterie ou d'avoir un cancer sont faibles, et les deux se produisent par hasard. Quelle est la chance, cependant? Malheureusement, la mesure de la dose absorbée n'est pas un prédicteur suffisant et vous devez prendre en compte le type de rayonnement, les parties du corps exposées et les facteurs individuels relatifs à la taille et à l'âge d'une personne. Même dans ce cas, les modèles de physique médicale sont en désaccord significatif sur les probabilités précises de cancer, et faire une estimation individuelle du risque en fonction de votre vie est semé d'embûches. Unlike the lottery, it is impossible to provide an accurate individualized assessment of risk, other than to conclude the risk for common exposures is very small.

We can try to compare the risks of different exposures to create a common currency. This is a complex calculation that is based on population data, and provides an estimate of risk in order to protect the general public. Accounting for the different types of radiation leads to a measurement known as dose équivalente and accounting for the kind of tissue exposed leads to a measurement known as effective dose. Both are measured in units of Sieverts or rems. I like to think of effective dose dose as money, or how many dollars of lottery tickets you get. Each year you might get $30 of lottery tickets at baseline and with every CT scan you get an extra $20-50 of lottery tickets. The more tickets you buy the higher the chance of getting a losing cancer ticket, but that chance is still very low. It doesn't build up inside of you although the cumulative risk does. Like lottery tickets, the "value" of an individual ticket winning or losing is not affected by how many other tickets you own, so you should make decisions based on the risks and benefits of that individual test or procedure and not your personal history or radiation exposure. This is a big misconception and even many doctors say things like "well you already had a CT scan maybe you shouldn't get that stress test this year". It does not work that way. You should undergo the test as long and the risk of dying from undiagnosed disease is greater than the radiation risk of the test.

One big problem is that we as humans have a naturally high risk of cancer as we age and there are lots of risk factors from cancer. In fact, everyone on average has about a one in three chance of developing cancer. As a result, it is very difficult to tease apart the small radiation risk from medical imaging from background risk. There also exist minority opinions that cancer risk does have a threshold or possibly even a benefit from a small dose compared to no dose (radiation hormesis). All are in agreement that medical care as commonly performed is unlikely to meaningfully change your personal risk of cancer.


Rayonnement ionisant et ses effets sur l'ADN | La génétique

Dans cet article, nous discuterons de : 1. Introduction aux rayonnements ionisants 2. Mesure des rayonnements ionisants 3. Effets.

Introduction aux rayonnements ionisants:

En raison de leur longueur d'onde plus courte, les rayons X et les rayons gamma pénètrent dans les tissus plus profondément que la lumière visible et UV. Ils peuvent transmettre suffisamment d'énergie localisée aux tissus absorbants pour ioniser les atomes et les molécules. Lorsqu'une onde hautement énergétique se déplaçant à grande vitesse est arrêtée, elle libère de l'énergie. Cette énergie fait qu'un atome perd un électron et devient une particule ou un ion chargé. Le processus est appelé ionisation.

L'électron libre fait que d'autres atomes perdent des électrons et deviennent des ions chargés positivement. Les deux processus génèrent des paires d'ions chargés positivement et négativement. Un certain nombre d'ions peuvent être regroupés pour former une piste ionique.

Les ions subissent des réactions chimiques pour neutraliser leur charge afin d'atteindre une configuration plus stable. Ce faisant, ils (les ions) produisent des cassures dans les chromosomes (ADN) induisant ainsi des mutations. De plus, les ions libres peuvent se combiner avec l'oxygène et produire des produits chimiques hautement réactifs qui peuvent également réagir avec l'ADN et provoquer une mutagenèse.

Certains rayonnements ionisants sont électromagnétiques tels que les rayons X et les rayons gamma et certains sont constitués de particules subatomiques telles que les électrons, les protons, les neutrons et les particules alpha. Les rayons X et les rayons gamma ont un faible taux de transfert d'énergie linéaire car ils produisent des ions éparses le long de la piste ionique et pénètrent profondément dans les tissus. Les particules chargées ont un transfert d'énergie linéaire plus élevé, elles ne pénètrent pas profondément et produisent plus de dommages que les rayons X et les rayons gamma.

Mesure des rayonnements ionisants :

Le rayonnement est mesuré en termes d'unité d'ionisation appelée roentgen ou unité r, un r étant égal à 1,8 x 10 9 paires d'ions par cm cube d'air. Dans un tissu dix fois plus dense que l'air, un rayonnement à haute énergie produit environ 1000 fois le nombre de paires d'ions par cm cube comme il le fait dans l'air.

Une autre unité appelée rad mesure la quantité totale d'énergie rayonnante absorbée par le milieu. Un rad équivaut à 100 ergs par gramme de tissu. Une autre unité appelée gray équivaut à 100 rads.

Dans le cas des rayons X, environ 90 % de l'énergie laissée dans le tissu est utilisée pour produire des ions, le reste produit de la chaleur et de l'excitation. L'ultraviolet (UV) est un type de rayonnement non ionisant et est mesuré en rads au lieu de r unités. Lorsque l'ionisation est causée par des particules subatomiques, les doses sont mesurées dans différentes unités appelées rem et sievert.

Un rem est défini comme la quantité de tout rayonnement qui produit un effet biologique équivalent à celui résultant d'un rad de rayons gamma. Un sievert est égal à 100 rems. Pour détecter le rayonnement, le tube Geiger-Muller est utilisé. Le tube contient un gaz qui est ionisé par rayonnement. La quantité de rayonnement est mesurée à partir d'amplificateurs et de compteurs appropriés.

Effets des rayonnements ionisants sur l'ADN:

Zirkle montra en 1930 que chez les plantes, le noyau est plus sensible aux rayonnements ionisants que le cytoplasme. Il est maintenant connu avec certitude que de nombreuses molécules dont l'ADN sont affectées par les rayonnements ionisants. Les purines sont moins sensibles aux radiations que les pyrimidines.

Parmi les pyrimidines, la thymine est la plus sensible. De fortes doses de rayonnements ionisants détruisent la thymine, l'uracile et la cytosine dans les solutions aqueuses. En dépolymérisant l'ADN, les rayonnements ionisants empêchent la réplication de l'ADN et arrêtent la division cellulaire.

Plusieurs mécanismes ont été proposés pour expliquer les effets des rayons X et des rayons gamma. Ils peuvent rompre différents types de liaisons chimiques et endommager le matériel génétique de diverses manières. La figure 20.2 montre que l'effet peut être direct ou indirect. Lorsqu'un atome d'hydrogène constitué d'un proton et d'un électron est ionisé, l'électron libre peut interagir directement avec l'ADN.

Ou l'électron peut interagir avec une molécule d'eau pour produire OH, un radical libre qui peut endommager l'ADN de la même manière que l'électron libre. Les types suivants de destruction de l'ADN sont possibles les liaisons hydrogène peuvent se rompre entre les chaînes une base peut être modifiée ou supprimée une rupture simple ou double chaîne peut se produire une réticulation peut se produire dans la double hélice un désoxyribose peut s'oxyder.

Si une cellule est irradiée en phase S, la réplication de l'ADN est inhibée, ce qui entraîne un échec de la division cellulaire et la mort cellulaire. Mais si la cellule est irradiée pendant la mitose ou en G1, dans ce cas l'ADN se réplique normalement mais la mitose est retardée.

Les rayonnements ionisants provoquent des cassures et des réarrangements dans les chromosomes qui peuvent interférer avec la ségrégation normale des chromosomes pendant la division cellulaire. Lorsque des ruptures de deux chromosomes différents dans une cellule se produisent à proximité l'une de l'autre dans le temps et dans l'espace, elles peuvent se rejoindre pour produire des aberrations chromosomiques telles que des inversions, des translocations et des délétions.

Les micro-organismes sont plus résistants aux rayonnements ionisants que les organismes supérieurs. On constate que D37 dose, c'est-à-dire la dose de rayonnement à une population cellulaire avec 37% de survie est d'environ 2000 à 30000 rads dans les bactéries. Dans les cellules humaines D37 est d'environ 120 rads.

Certains produits chimiques ont un effet protecteur sur la cellule en réduisant l'effet d'une dose de rayonnement. Aminothiols qui ont un – SH et – NH2 groupe séparé par deux atomes de carbone sont les plus puissants pour réduire l'effet. L'effet protecteur est exprimé en facteur de réduction de dose (DRF).

DRF est le rapport de LD50(30) pour animaux protégés à LD50(30) pour les animaux non protégés. La DL est la dose mortelle ou la quantité de rayonnement qui tue tous les individus dans un grand groupe d'organismes. LD50(30) est la dose qui tue 50 % des organismes dans les 30 jours suivant l'exposition. LD50 pour le chien est estimé à 350 rads, pour la souris 550, le poisson rouge 2300.

La question de savoir si le rayonnement de fond naturel, bien que faible en quantité, soit dangereux pour les êtres humains a été remise en question. Le rayonnement de fond se compose principalement de rayons cosmiques, d'émissions d'éléments radioactifs de la terre tels que l'uranium, le radium et le thorium, ainsi que d'émissions d'isotopes radioactifs (carbone 14, potassium 40) présents naturellement dans l'organisme.

Les personnes vivant au niveau de la mer reçoivent une dose moyenne d'environ 0,8 millisievert de rayonnement par an. Une étude de la zone côtière du Kerala dans le sud de l'Inde, une région ayant un rayonnement de fond élevé, a révélé une incidence élevée de syndrome de Down dans la population. Des anomalies génétiques et chromosomiques radio-induites ont également été observées.


Ultraviolet Radiation

Ultraviolet radiation with a wavelength of 260 nm will form pyrimidine dimers between adjacent pyrimidines in the DNA. The dimers can be one of two types (Figure 7.11). The major product is a cytobutane-containing thymine dimer (between C5 and C6 of adjacent T's). The other product has a covalent bond between position 6 on one pyrimidine and position 4 on the adjacent pyrimidine, hence it is called the "6-4" photoproduct.

Chiffre (PageIndex<2>): Pyrimidine dimers formed by UV radiation, illustrated for adjacent thymidylates on one strand of the DNA. (A) Formation of a covalent bond between the C atoms at position 5 of each pyrimidine and between the C atoms at position 6 of each pyrimidine makes a cyclobutane ring connecting the two pyrimidines. The bases are stacked over each other, held in place by the cyclobutane ring. The C-C bonds between the pyrimidines are exaggerated in this drawing so that the pyrimidine ring is visible. (B) Another photoproduct is made by forming a bond between the C atom at position 6 of one pyrimidine and position 4 of the adjacent pyrimidine, with loss of the O previously attached at position 4. (Public Domain Master Uegly).

The pyrimidine dimers cause a distortion in the DNA double helix. This distortion blocks replication and transcription.


Understanding DNA damage: Modeling how low energy electrons damage DNA may improve radiation therapy

Photograph of the device used for Electron Stimulated Desorption. Credit: M.FROMM/Université de Franche-Comté

Every day, all day, our DNA gets beaten up by chemicals and radiation—but remarkably, most of us stay healthy. Now, an investigation by a team of French and Canadian researchers has produced insights into a little-studied but common radiation threat to DNA: low-energy electrons (LEEs), with energies of 0-15 electron volts.

The team has devised the first rough model of a close DNA cellular environment under threat from LEEs, revealing for the first time their effects on DNA in natural, biological conditions. Their work appears in Le Journal de Physique Chimique.

The team's work is an important step forward in understanding how LEEs injure DNA because it provides a realistic experimental platform for analysis of results. The goal is to use this knowledge to improve current uses of radiation, such as in cancer treatments.

"The way by which these electrons can damage DNA, and how much damage they inflict, quantitatively, is of major importance not only for general radiation protection purposes, but also for improving the efficiency and safety of therapeutic and diagnostic radiation therapy," said Michel Fromm, the lead researcher from Université de Franche-Comté in Besançon, France, whose expertise is in creating nanometer-scaled DNA layers. His co-author on the paper is Leon Sanche, of Sherbrooke University Québec, Canada, who is one of the world's leading authorities on LEE research.

This is a schematic of the deposition method used to produce nanometer-scaled DNA layers. Credit: M.FROMM/Université de Franche-Comté

The team explored specific features of a small DNA molecule called a plasmid on a specialized thin film they created, which was irradiated by an electron gun. The impact produced transient particles called anions, which dissociate into "pieces" of DNA. When analyzed, these molecular fragments provide insight into the mechanisms of DNA strand breaks and other DNA injuries that health researchers seek to understand, repair and prevent.

"The fascinating point is that each time the close environment of DNA changes, new mechanisms of interaction of LEEs appear," Fromm said.


ELI5: How does radiation exposure alter DNA in such a way that the mutations can be inherited by the person's offspring?

Ionizing radiation has enough energy to completely knock electrons out of the atoms in the materials is strikes. This creates ions--atoms that have either a positive or negative charge. A good example of this is when radioactive decay produces an alpha particle. This is essentially a helium nucleus with two protons and two neutrons, with a +2 charge. An alpha particle will do almost anything to get two electrons and become ordinary helium and it will steal electrons from any nearby atoms. Thus, the atoms it stole the electrons from become ionized and they re-bond somehow, thus altering the atomic structure. If it's your DNA being atomically altered, that will create tons of problems as your DNA becomes "corrupted" and copies itself. The result of this is cancer and mutated offspring.

If the mutation occurs in the germ cells (those cells in the testes that produce sperm in males, or in the eggs of females), then the mutation can be passed to the offspring. This why when you get x-rays, they will cover your crotch with a lead apron to limit exposure of your germ cells.

Health Physicist here Heritable effects of radiation damage are actually quite rare. The key mechanism of cell damage from radiation is the splitting of DNA. Many things can happen at this point:

One or both strands of of the DNA can split. Sometimes they reattach normally.

Strands don't reattach properly or in a timely manner and the cell dies during normal division (Apoptosis, aka programmed cell death).

DNA can reattach incorrectly leading to improper gene action. If this happens with genes regulating cell growth and/or genes for tumor suppression, cancers become possible.

Both strands break from more than one DNA chain and they reattach to the wrong place! Leading to weird things after cell division like [rings and dicentric chromosomes] (http://www.usuhs.edu/afrri/outreach/images/figure9.jpg).

The take away here is that the vast majority of these effects will cause the cell to die, undergo apoptosis, or go dormant because it won't work (senescence). The damage has to be just right to be able to cause a heritable effect. This wouldn't look like someone having extra arms or strange sci-fi stuff, but rather a non-viable fetus or some type of retardation similar to other chromosomal disorders (ex. Down Syndrome).

I believe the radiation damages and mutates the gametes (sex cells) which makes the genes able to be transmitted to the offspring.

imagine you have a bunch of blocks chained together, each of those blocks is connected to another block which is itself part of a chain they fit together like a peg and a hole. you have 4 basic shapes for these: square, triangle, hexagon, and circle. and around you are a bunch of pegs and a bunch of similarly shaped holes.

you want to make a copy so you pull the pegs out of the holes and for each peg you grab a similarly shaped hole and for each hole a similarly shaped peg, you hook them together and you now have 2 chains where you once only had one. now imagine you couldn't look at the pegs and holes and just had to randomly grab at pegs and holes until you got one that fit. under normal circumstances it wouldn't be possible to get a hexagon into a circle peg for instance, but if you put some force into it, well they go together. this is what radiation does, when your DNA is copying it matches A to T and G to C, but radiation can get in there and give some energy, and when energy is added A can bind to C or G. for that particular cell this could mean death, but often it means nothing really. what happens next is when the cell divides.

remember before we had A to T so when the dna split the side that had T would get an A attached to it and the side with T would get an A and the two would be identical. but now the A is bonded to something else, let's say C. so the dna gets split apart and A gets a T and c gets a G. now these it a totally different protein being made at that spot. one cell continues being like it was (A to T) but one now has a GC pair.

how how does this get inherited, simple: if it happens in the testes or ovaries any mutations in those cells will be inherited, or i should say have a chance to be inherited.

so let's recap. for a mutation to be inherited it must first: be in such a way it doesn't kill the cell, be in such a way the body's natural defenses don't kill the cell, be in the testes or ovaries, be in a cell that makes the sperm or ova, and be one of the sections of dna randomly selected for gene shuffling.

with all these things needed to converge you would think mutations from radiation never happen, but they do, they just happen so much and amongst so many cells eventually these probabilities converge.


I don't understand "Nuclear Radiation". How does it work and what separates it from other forms of matter/elements in our world that seem to make it so much more dangerous?

I understand that it's 𧮭', is most closely related nuclear power plant meltdowns and atomic bombs. But I don't understand HOW it works. Are there different types of radiation? Is the radiation our phones give off the same exact thing, except at a much lower level?

What is happening to our body when radiation gives us cancer? Why do we use radiation therapy to cure cancer when it also gives us cancer.

It also seems a property of it is that you can't really stop it - it seems like putting up walls or barriers is not effective unless they are ridiculously thick, and even then it seems like we just do that because we don't really know what else to do and it's better than nothing

Basically just looking for Nuclear Radiation 101 explanation.

Regular matter is made of atoms. And every atom has a nucleus, made of protons and neutrons. Some nuclei are instable, meaning that they decay. When a nucleus decays, it emits radiation.

There are different kinds of nuclear radiation. Some examples are alpha particles, beta particles, gamma rays, protons, neutrons, conversion electrons, fission fragments, clusters, and more. These are generally ionizing radiation, which means that the particles have enough energy to break chemical bonds or knock electrons out of atoms. This is the kind of radiation that can cause cancer. The radiation emitted by a phone or a WiFi router is ne pas ionizing.

What is happening to our body when radiation gives us cancer?

On a very basic level, ionizing radiation damages your DNA. This causes mutations which can lead to cancer.

Why do we use radiation therapy to cure cancer when it also gives us cancer.

Ionizing radiation can be used to kill cells. If you point your beam of radiation at cancerous cell, it will kill them. We have sophisticated techniques to specifically target the cancerous tissue with beams of radiation. The treatment kills cancerous tissue while delivering a much smaller dose to the surrounding healthy tissue.

It also seems a property of it is that you can't really stop it - it seems like putting up walls or barriers is not effective unless they are ridiculously thick, and even then it seems like we just do that because we don't really know what else to do and it's better than nothing

You can't stop radioactive nuclei from decaying, but you can certainly shield against radiation. Different types of radiation are easier to stop than others. For example, alpha particles are very easy to stop with a piece of paper, or even just a few inches of air. On the other hand, fast neutrons are much harder to stop.

On a very basic level, ionizing radiation damages your DNA. This causes mutations which can lead to cancer.

What about a very strong dose of radiation which would kill you within hours or minutes? That can't be because of DNA damage.

Where does the decayed stuff go? Does it just cease to exist?

I was of the impression that energy is never lost, but only changes form. Is that wrong?

Thank you for your answers And also to everyone else :)

But I got a bit more curious:

What are the factors that decide if an atom is/becomes 'stable' or 'unstable'?

Does that question even make sense or am I far off?

So if I had one Cesium atom, it would decay and that would be it correct? It would be very dangerous until I had a lot of them right?

Follow up: Are there any truths to the claims that prolonged exposure to radiation emitted by phones, wi-fi devices etc can be harmful?

To add a bit to /u/RobusEtCeleritas's nice coverage:

The reason some types of radiation are so penetrating is that those types have no electric charge, so they don't interact very often with matter. This includes x-rays and gamma rays, which are just high-energy forms of light, and neutrons, which are one of the particles that make the nuclei of atoms.

To focus on the x-rays and gamma rays, while they don't interact very often with matter, when they do interact they tend to dump most of their energy into it at once. So we just need to make the shielding thick enough so that most of the radiation will hit something.

As an example: for the high-energy x-rays used in radiation therapy, about 40 cm of concrete will stop 90% of x-rays. Another 40 cm will beef that up to 99%, another 40 cm 99.9%, and so on. Usually in radiation therapy vaults, the main shielding is concrete about 200 cm (6 feet) thick, which will stop 99.999% of the radiation, which is enough to make working outside the vaults quite safe.

This is all a very well-understood science, and experts such as Health Physicists and Medical Physicists exist to make sure radiation can be used safely.

Let's start with nuclear radiation is neither bad nor good it simply is.

Radiation is a natural phenomenon that happens in the universe it powers the stars, and thus the plants and and all life on earth.

Radiation can come from many sources through natural decay, everything decays you me, the air, that rock over there everything. What that means is that some parts of the core of an atom called the nucleus breaks apart from the atom and escapes. This for most element doesn't happen very often, we however know that half of will decay in the same amount of time as the rest of it.

We consider something radioactive when it decays at a rate which is high.

What radiation is, is complicated. But as you assumed there are different types of radiation out there.

Let talk about the major different kinds of radiation.

Alpha radiation means a helium core (consisting of two protons and two neutrons) escapes a larger atom. Notice how I say the core because alpha particles have no electrons, and thus have a charge.

Beta radiation is a type of decay inside the protons or neutrons that release a electron (or a positron) and neutrino (elementary particle) in essence it what's happens when a neutron and proton change into one another they release a beta wave.

A Gamma ray is electromagnetic discharge from excited atoms coming back to normal States, they have very high energy. Gamma rays also tend to penetrate most objects they are the rays that the large walls are really protecting you from as almost anything can block an alpha ray and it takes very little to block a beta rays.

Now what does all this mean? It means that radiation comes from processes that are changing the core and thus element of an atom. When atoms changes into one another, they use fusion (two small make one big) or they fission (one big makes two small). It also means that these radiations at certain levels are capable of marking other atoms decay.

Now when we are talking about nuclear energy we are talking about controlling this decay. Because these things have a weird property, when you add all the mass from before the decay and then add up all the mass after they don't equal each other, some of the mass was turned into energy this energy is carried by the alpha, beta or gamma ray (and many times all three). We can use this energy to turns a magnet which creates electricity in a turbine. Basically we take elements that are already have a high rate of decay and then we send in some focused rays to cause them to start decaying enough that it creates a chain reaction of atoms splitting and there splitting parts being used to make more of the split and so on.

When we are talking about bombs we means we cause a lot of decay to happen as close to instantaneously as we can and thus making the release of energy high and explosive. We basically crush the particles so that they end up so compact they have no other choice but to run into each other, which causes the chain reaction in much more spectacular and less controlled form.

Radiation is dangerous because they can change the structures of other atoms, through enough radiation at a nuclear cell and some of the cells will start to have serious problem because the atoms and molecules will have changed structure, which means they won't act the way the cell wants them to anymore, they will decay.

One should mention nothing is going to make you or anything else more radioactive. You won't become suddenly start b OMG radioactive more because you experience radiation (the radiation may affect you in a certain way but not in that way), you are already giving off radiation just at a rate so small it doesn't matter. You however can become contaminated, meaning cover in a radioactive material (usually meaning in a fine dust or somehow soaked in it) you are not radioactive you are contaminated with radioactive elements. So no you won't start flowing and nor will anything else.

Now certain types of tissue for various reason are more affected than others and some are most affected by certain types of radiation rather than others.

This is much more complicated than this and is meant to be an introduction there are whole courses on the affects, causes and sources of just alpha radiation. And so a reddit post isn't exactly going to explain everything or truly explain it accurately.


Polymer Reactions

2.9.1 Ionizing Radiation

Interactions of ionizing radiation with cellulose to form macrocellulosic radicals may be divided into those in which the energy is initially selectively absorbed by specific groups on the molecule, mainly UV, and those in which energy is randomly absorbed by the molecule, mainly high-energy radiation, including gamma, X-ray and electron radiation . The gamma radiation may emanate from X-ray or nuclear sources, usually 60 Co. Electron radiation from machine sources is also used. In each case, after absorption of the radiant energy, oxidative depolymerization of cellulose is initiated and macrocellulosic radicals are formed. 51 Thermal radiation of cellulose also initiates oxidative depolymerization and the formation of high concentrations of radicals. However, most of these carbon-type radicals are resonance-stabilized and do not initiate grafting reactions. 55

UV radiation is weakly absorbed by dried purified cellulose to generate a radical which has a single-line ESR spectrum. 56 In the presence of monomer, a characteristic ESR spectrum for the propagating radical of the grafting polymer, par exemple. poly(methacrylic acid), is obtained. In a typical grafting reaction (equation 27 ), a five-line spectrum for the propagating grafting polymer is generated at 298 K.

The freely rotating α-1 methyl group and one of the methylene hydrogens on the β-carbon bond interact with the radical to generate the ESR spectrum. The structure and rotation about the C(α)C(β) bond of the grafting copolymer are evidently restricted. 57, 58 Comparisons with the ESR spectra of monomer in methanol, photosensitized with FeCl3, confirm the restricted rotation in the propagating grafting polymer radical. 59, 60 Photosensitizers used with cellulose and UV radiation increase the number of radicals, including macrocellulosic radicals. Many of these radicals may initiate homopolymerization rather than grafting reactions. Photosensitization is used to yield cellulosic products with polymeric coatings. 51, 57


The Interaction of Ionizing Radiation with Biologic Materials

As mentioned in the introductory section of this chapter, ionizing radiation deposits energy as it traverses the absorbing medium through which it passes. The most important feature of the interaction of ionizing radiation with biologic materials is the random and discrete nature of the energy deposition. Energy is deposited in increasingly energetic packets referred to as “spurs” (100 eV or less deposited), “blobs” (100 to 500 eV), or “short tracks” (500 to 5000 eV), each of which can leave from approximately three to several dozen ionized atoms in its wake. This is illustrated in Figure 1-4, along with a segment of (interphase) chromatin shown to scale. The frequency distribution and density of the different types of energy deposition events along the track of the incident photon or particle are measures of the radiation’s linear energy transfer or LET (see also the “Relative Biologic Effectiveness” section, later). Because these energy deposition events are discrete, it follows that although the average amount of energy deposited in a macroscopic volume of biologic material may be rather modest, the distribution of this energy on a microscopic scale may be quite large. This explains why ionizing radiation is so efficient at producing biologic damage the total amount of energy deposited in a 70-kg human that will result in a 50% probability of death is only about 70 calories, about as much energy as is absorbed by drinking one sip of hot coffee. 27 The key difference is that the energy contained in the sip of coffee is uniformly distributed, not random and discrete.

Adapted from Goodhead D: Physics of radiation action: microscopic features that determine biological consequences. In Hagen U, Harder D, Jung H, et al, editors: Radiation research 1895-1995, proceedings of the 10th international congress of radiation research, vol. 2. congress lectures, Wurzburg, 1995, Universitatsdruckerei H Sturtz, p 43.

The most highly reactive and damaging species produced by the radiolysis of water is the hydroxyl radical ( • OH), although other free radical species are also produced in varying yields. 29, 30 Ultimately, it has been determined that cell killing by indirect action constitutes some 70% of the total damage produced in DNA for low LET radiation.