Inverse dose protraction effects of high-LET radiation; Evidence and significance

高LET放射線の逆線量遷延効果; 証拠と意義

浜田 信行*; 松谷 悠佑  ; Zablotska, L. B.*; Little, M. P.*

Hamada, Nobuyuki*; Matsuya, Yusuke; Zablotska, L. B.*; Little, M. P.*

電離放射線の生物学的影響は、放射線の質を意味する線エネルギー付与(LET)により異なる。高LET放射線による急性照射の場合、一般に低LET放射線よりも生物学的効果が大きいが、線量遷延による効果についてはわかっていない。本稿では、高LET放射線の逆線量遷延効果に関する現在の知識を解説する。我々の知る限りでは、1967年以来、中性子、重陽子、粒子、軽イオン、または重イオンなどの高LET放射線に対して、79件の生物学または疫学論文が報告されていることを確認した。これら報告の中には、細胞外高分子の生化学的変化、腫瘍性形質転換、細胞死、哺乳類細胞培養におけるDNA損傷反応および遺伝子発現変化、遺伝子変異、細胞遺伝学的変化、がん、非がん疾患(精巣への影響、白内障、心血管疾患など)、非ヒト哺乳類における寿命短縮、およびヒトにおける肺がんおよび骨腫瘍の誘発を含むが、その報告数(79編)は低LET放射線に関する論文数(154編)の約半数であることも分かった。高LET放射線の逆線量遷延効果の発生とそのメカニズムは、低LET放射線に比べてはるかに理解が進んでおらず、放射線防護への影響を評価する上で今後更なる研究が不可欠である。

Radiation-induced biological effects vary depending on the linear energy transfer (LET), which represents the quality of radiation. When exposed to high-LET radiation acutely, the biological effects are in general greater than those of low-LET radiation; however, the effects of dose protraction remain unclear. Here, we review the current knowledge on inverse dose protraction effects of high-LET radiations. To the best of our knowledge, we identified 79 biological or epidemiological papers published since 1967 on high-LET radiation, such as neutrons, deuterons, -particles, light ions, and heavy ions. These papers include biochemical changes in cell-free macromolecules, neoplastic transformation, cell death, DNA damage responses and gene expression changes in mammalian cell cultures of human or rodent origin, gene mutations, cytogenetic changes, cancer, non-cancer diseases (e.g., testicular effects, cataracts, cardiovascular diseases) and life shortening in non-human mammals, and induction of lung cancer and bone tumors in humans. Meanwhile, the number of the papers (i.e., 79 papers) is about half of that on low-LET radiation (i.e., 154 papers). Manifestations and mechanisms of IDPEs of high-LET radiation are far less understood than those of low-LET radiation, warranting further studies that will be pivotal to assess the implications for radiation protection.