나가사키 피폭자의 병리조직에서 내부피폭의 근거확인

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나가사키대학 원폭후장애의료연구소 종양 진단병리학연구분야의 시치죠우가즈코(七條和子) 조교. 환경과학부의 다카츠지 도시히로(高辻俊宏) 교수등의 연구 그룹은 지금까지 원폭폭심지 부근에서는 강렬한 상승기류로 인하여 플류토늄이 존재하지 않았다는 점이 상식이었으나, 피폭거리 1km이내에서 피폭하고 사망한 나가사키 원폭피폭자의 인체샘플에서 세계에서 처음으로 폭심지 부근에서 플루토늄 내부피폭을 확인했다. 연구결과는 [Heliyon] Volume 4, Issue 6, e00666に 2018년 6월 게재했다.

 

후쿠시마 핵발전소 사고후 7년(발표당시)을 맞이한 일본에서는 방사선의 작용으로 인한 종양발생 • 종양통제에 대한 연구가 가장 관심사가 되어 기초적 연구의 중요성이 증가했다. 연구그룹은 이미 나가사키 원자폭탄의 핵연료인 플루토늄 239에서 유래한 알파입자의 비적을 근거리 피폭자의 파라핀블록병리표본상에서 확인하고 내부피폭의 과학적 증거를 처음으로 제시했다. 평균조직 흡수선량은 기존의 리스크평가에서 외부피폭선량과 비교해도 상당히 적었고, 그 자체는 인체에 크게 영향을 주는 값은 아닐수 있다고 판단했다. 그러나 이번에 알파입자 비적 주변세포에서는 유전자 불안정성이 증가한다는 점에 초점을 두고 알파입자가 세포핵을 통과할 때 에너지 전달에서 산출한 세포핵의 흡수선량을 산출했던 바, 상당히 높은 값을 나타냈다. 국소지점에서 고선량이라는 결과로부터 후쿠시마 핵발전소 사고에서 세슘볼의 문제와 유사하지만, 이것은 알파선의 특성으로 플루토늄이 모여 있는 물질인지의 여부에 대해서는 아직 밝혀지지 않았다. 이번의 연구성과는 지금까지의 정설을 뒤집는 발견이지만, 1973년에 미국육군병리연구소로부터 반환을 받아 나가사키 대학의 원폭후장애의료연구소에서 보관하고 있던 650증례의 장기중에서 피폭거리 1km이내에서 피폭하여 사망한 피폭자 7증례라는 귀중한 소수사례이며, 반드시 폭심지 부근에서 내부피폭의 정도를 대표한다고는 할 수 없다.

 

<논문의 주요내용>

1945년 8월9일 나가사키에 떨어진 원자폭탄은 플루토늄폭탄이다. 폭탄은 지상 약 500미터에서 폭발했다. 이후 24년이 흘러 나가사키 토양 중에 잔류플루토늄이 있다는 사실을 마사노부 사카노우에와 다에코쓰지가 보고했다. (Masanobu Sakanoue & Taeko Tsuji , “Plutonium Content of Soil at Nagasaki” [Nature], 1971년 11월) 그들은 물리학적 반감기가 2만4천년으로 알파붕괴하는 플루토늄의 방사능 농도를 방사선검출기로 측정했다. 한편 당 연구그룹은 원폭피폭자의 인체 내에 플루토늄이 잔존하는 것을 확인했다.(그림 참조) 플루토늄 방사능농도와 플루토늄이 방출하는 알파입자의 에너지에서 흡수선량률을 산출했다. 생존기간에 골수조직의 평균적인 내부피폭 선량이 특별히 높았던 케이스는 폭심지에서 500m의 야외에서 피폭하고, 68일후에 사망한 여성의 골수에서 0.104mGy였으며, 생존했다고 가정할 경우 생물학적 반감기 50년을 적용해서, 50년간 피폭할 경우 20.2mGy라는 저선량 값을 산출했다.(피폭 시에 몸 밖에서 쪼인 감마선이나 중성자선에 의한 외부피폭 선량은 83Gy 추정) 이러한 원폭피폭자에게 방사선장애는 투하 중심지에서의 거리를 지표로 하는 외부피폭선량으로 리스크를 평가하기 때문에, 이번의 근거리 피폭자의 내부피폭선량은 그 자체로 인체에 큰 영향을 주는 값은 아니라고 생각할 수 있다.

 

이번에는 알파선에 의한 내부피폭에 특이한 현상인 국소적으로 높은 흡수선량에 의한 세포수준의 생물효과에 초점을 뒀으며, 알파입자 비적 끝 근처(Bragg peak ; 알파선은 정지하기 직전에 에너지 피크에 도달한다.)에서 세포핵의 선량을 산출했다. 그 결과 이 알파입자가 충돌한 간세포의 핵에서는 1.29Gy, 혈관내피 세포핵에서는 3.35Gy로 고선량을 나타냈다. 이것은 내부피폭에서 세포의 국소지점에 대한 영향의 중요성을 나타낸 것이다. 내부피폭 선량과 그 병리학적 의미를 연구하는 것은 인간 신체 내 잔류방사능의 생물학적 영향을 밝히는 실마리가 될 것으로 기대한다.

 

그림1. 나가사키 원폭피폭자의 병리표본에서 플루토늄알파입자의 비적

증례1 방광(A), 증례2 전립선(B), 증례3 간(C), 증례4 뼈(D), 증례5 기관지연골(E), 증례6 신장(F)와 폐(G)와 폐(원자핵건판법((H)

 

 

그림2. 타원형 세포핵을 통과할 때 알파입자 1개의 흡수에너지

 

 

대표연구자 시치죠우가즈코