ฮอร์มีซิสรังสี
สุรศักดิ์  พงศ์พันธุ์สุข
กลุ่มวิจัยและพัฒนานิวเคลียร์
สถาบันเทคโนโลยีนิวเคลียร์แห่งชาติ (องค์การมหาชน)
(http://www.swisstox.ch/eng/img/paracelsus_text_350.jpg)

“ มีอะไรบ้างที่ไม่เป็นพิษ? ทุกอย่างเป็นพิษ ไม่มีแม้สักสิ่งเดียวที่ไม่เป็นพิษ
ขนาดของมันเท่านั้น ที่ทำให้มันไม่เป็นพิษ (แต่เป็นยา )”

แพราเซลซัส
(แพทย์และนักเล่นแร่แปรธาตุชาวสวิส : ค.ศ. 1493-1541)

คำว่า ฮอร์มีซิส (hormesis) มีรากศัพท์มาจากภาษากรีก คือ hormaein แปลว่า “ กระตุ้น” คำนี้ C. Southam กับผู้ร่วมงานชื่อ J. Erlish ประดิษฐ์ขึ้นเมื่อ ค.ศ. 1943 โดยดัดแปลงมาจาคำว่า ฮอร์โมน ทั้งนี้มีจุดเริ่มต้นจากการศึกษาพบว่าสารสกัด จากเปลือกต้นโอ๊ก ถ้าเข้มข้นก็จะไปหยุดการเจริญเติบโตของเชื้อราที่กำลังศึกษา แต่สารสกัดนี้อ่อน ๆ กลับกระตุ้นให้ราเติบโต ได้ดี ทำให้เขานึกถึงฮอร์โมนที่เป็นประโยชน์ต่อการทำงานของร่างกาย ต่อมาคำนี้จึงใช้กันทั่วไปในทางการแพทย์ หมายถึง ผลของการได้รับสารมีพิษปริมาณน้อย ๆ ที่กระตุ้นให้ร่างกายเกิดความต้านทานต่อพิษปริมาณมากได้ ้เมื่อได้รับพิษนั้น ในภายหลัง ยกตัวอย่างเช่น สารที่รู้จักกันดีอย่างแอลกอฮอล์และแคฟเฟอีนนั้น เป็นที่รู้กันมานานแล้วว่าเมื่อได้รับเข้าสู่ร่างกาย มาก ๆ เป็นผลเสีย หรือแม้แต่ถึงตายได้ แต่การได้รับในปริมาณน้อย ๆ มีผลในทางกระตุ้น และทำให้ร่างการทนทานต่อการ ได้รับในปริมาณที่มากขึ้น

ผลทำนองเดียวกันนี้เกิดกับการได้รับรังสีด้วยเช่นกัน เรียกว่า ฮอร์มีซิสรังสี (radiation hormesis) ค้นพบโดย T.D. Luckey ซึ่งเป็นผู้บุกเบิกในการศึกษาผลด้านนี้ของรังสีชนิดก่อไอออน (ionizing radiation) มาตั้งแต่ปี 1950 และเมื่อผ่านไปราว 30 ปี มีผู้ศึกษาเรื่องนี้กันกว้างขวางและมีบทความตีพิมพ์มากถึง 3,000 บทความ มีผลการศึกษาสรุปได้ว่า ฮอร์มีซิสรังสี เกิดเมื่อ ร่างกายได้รับรังสีอ่อน ๆ (low linear energy transfer (LET) radiation) ในช่วง 1-50 เซนติเกรย์ (cGy)

ต้นคริสต์ศตวรรษที่ 20 หลังการค้นพบรังสีเอกซ์หมาด ๆ ตอนนั้นเป็นยุคคลั่งไคล้รังสี แม้แต่ตาบอดก็ยังอ้างว่ารังสีรักษาได้ ชุดชั้นในผู้หญิงแบบรัดลำตัวก็ใส่เรเดียมไว้ น้ำดื่มก็ต้องมีเรเดียม เฉพาะระหว่างปี 1925-1930 น้ำที่มีเรเดียมขายได้มากกว่า 4000,000 ขวด คาดว่าคนพวกนี้รับรังสีรวมตลอดชีวิตเกินกว่า 350 ซีเวิร์ต และอย่างช้า ๆ พวกเขาก็ค่อย ๆ เห็นว่ารังสีให้ผล แปลก ๆ จนบางครั้งถึงขั้นเป็นอันตรายหากได้รับรังสีมาก ๆ แต่ก็น่าประหลาดใจมากที่ความคลั่งไคล้รังสีก็มีอยู่ไปนานจนถึง หลังสงครามโลกครั้งที่ 2 ยุติทีเดียว หลังจากนั้น เมื่อมีการผลิตและสะสมอาวุธนิวเคลียร์ และมีการใช้พลังงานนิวเคลียร์ ในด้านอื่นมากขึ้น คนส่วนใหญ่กลับ “ กลัวรังสี” แม่ว่าจะเป็นปริมาณรังสีต่ำ ๆ ก็ตาม

การศึกษาอายุขัยของผู้รอดชีวิตชาวญี่ปุ่นจากการทิ้งลูกระเบิดอะตอมที่ฮิโรชิมาและนางาซากิพบความสัมพันธ์เชิงเส้น คือ ปริมาณรังสีที่ได้รับแปรตรงกับการเสียชีวิตด้วยมะเร็ง ทำให้ทฤษฎีหนึ่งเกิดขึ้น เรียกว่า ทฤษฎีไม่มี-ขีดเริ่มเปลี่ยนเชิงเส้น (linear no-threshold theory (LNT)) ทฤษฎีนี้เสนอโดยคณะกรรมาธิการว่าด้วยผลของรังสีเชิงอะตอมแห่งองค์การ สหประชาชาติ (The United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation (UNSCEAR) ) เมื่อปี 1958 ทฤษฎีนี้บอกว่า ประการแรก ผลของรังสีชนิดก่อไอออนปริมาณต่ำ สามารถประเมินได้จากการประเมิน ค่านอกช่วงเชิงเส้น (linear extrapolation) ที่สังเกตพบจากผลของรังสีชนิดก่อไอออนปริมาณสูง ประการที่สองคือ ไม่มีปริมาณรังสีที่ปลอดภัยเลย เนื่องจากแม้แต่รังสีปริมาณต่ำก็ยังส่งผลทางชีววิทยาบางประการ

กราฟเส้นตรง สีแดง แสดง LNT กล่าวคือ มีข้อมูล แต่เพียงการรับปริมาณรังสีระดับสูง (จุดดำมุมบนขวา ของกราฟ) เท่านั้น แต่ลากเส้นตรงลงมาในช่วง การได้รับปริมาณรังสีต่ำลง (linear extrapolation) และอยู่ในช่วงส่งผลเสีย (bad effects) โดยตลอด

กราฟเส้นสีเขียวน้ำทะเล แสดง ฮอร์มีซิสรังสี ซึ่งพบข้อมูลมากมาย (จุดเหลืองมุมล่างซ้าย) ว่า ปริมาณรังสีระดับต่ำ มีผลดี (good effects)

ในปีต่อมา (1959) คณะกรรมาธิการระหว่างประเทศว่าด้วยการป้องกันรังสี (International Commission on Radiation Protection (ICRP)) ก็รับเอาทฤษฎีนี้ไปใช้ แต่ทว่าตลอด 30 ปีหลังจากนั้นมา ผลการศึกษามากมายทั้งจากการทดลอง (experiments) และจากวิทยาการระบาด (epidemiology) กลับชี้ชัดไปในทางสนับสนุนฮอร์มีซิสรังสี

ยกตัวอย่างผลการทดลองของ Bhattarcharjee เมื่อปี 1996 แสดงว่าเมื่อให้รังสีก่อนแก่หนูจำนวนหนึ่งเพื่อค่อย ๆ ปรับตัว ในระดับ 1 cGy ต่อวันติดต่อกัน 5 วัน พบว่ามีหนูจำนวน 16 เปอร์เซ็นต์เป็นมะเร็งปุ่มน้ำเหลืองต่อมไทมัส (thymic lymphoma) จากนั้นเมื่อนำหนูที่รับรังสีก่อนนี้ไปรับรังสีระดับเสี่ยงคือ 2 Gy ปรากฏว่ามีหนูจำนวน 16 เปอร์เซ็นต์เป็นมะเร็ง ชนิดดังกล่าว ในขณะที่เมื่อนำหนูมารับรังสีในระดับเสี่ยงโดยไม่เคยรับรังสีระดับปรับตัวมาก่อน พบว่ามีหนูจำนวนสูงถึง 46 เปอร์เซ็นต์ที่เป็นมะเร็งชนิดดังกล่าว แสดงให้เห็นว่าการเคยได้รับรังสีในระดับต่ำ ๆ มาก่อน มีผลทำให้มีความต้านทานรังสี ีและไม่เป็นมะเร็ง

ในทำนองเดียวกัน การทดลองของ Azzam และคณะ แสดงว่าเซลล์ตัวอ่อน (embryo) ของหนู (C3H 10T1/2 cells) ที่ได้รับรังสีต่ำ ๆ ขนาด 0.1 cGy จะมีความเสี่ยงการเกิดเนื้องอก (neoplastic tramsformations) ลดลง การทดลองทำนอง เดียวกันให้ผลลดการเกิดมะเร็งหรือยืดระยะแฝงของการเกิดมะเร็ง เป็นต้น และกูรูอย่าง Luckey เองได้ให้ข้อสรุปว่า หนึ่งในสามของการตายจากมะเร็งทุกชนิดสามารถป้องกันได้ด้วยการให้เคยได้รับปริมาณรังสีในระดับต่ำ ๆ มาก่อน

ผลการทดลองโดยคณะของ Yonezawa ชึ้ว่าเมื่อทดลองให้หนูพันธุ์ 21-ICR ได้รับรังสีเอกซ์ขนาด 8 Gy หนูที่รอดชีวิต มีประมาณ 30 เปอร์เซ็นต์ แต่ถ้าให้ได้รับปริมาณรังสีเอกซ์ขนาดต่ำ คือ 5 cGy มาก่อน อัตราการรอดชีวิตเพิ่มขึ้นถึงราว 70 เปอร์เซ็นต์

หนูญี่ปุ่นพันธุ์ ICR (http://www.nlac.mahidol.ac.th/nlacwwwtha/spec_outMouse.htm)

สำหรับหลักฐานด้านวิทยาการระบาด มีผลการศึกษาจำนวนมากจากผู้รอดชีวิตจากลูกระเบิดอะตอม ที่เมืองฮิโรชิมาและ นางาซากิ พอสรุปได้ ดังนี้

หลักฐานประการที่หนึ่งเป็นรายงานของ UNSCEAR เมื่อปี 1994 รายงานไว้ว่าในกลุ่มผู้รอดชีวิตที่ได้รับปริมาณรังสีต่ำกว่า 200 มิลลิซีเวิร์ต ไม่พบจำนวนผู้เสียชีวิตเพิ่มขึ้นจากจำนวนผู้เสียชีวิตรวมจากมะเร็ง และในประชากรกลุ่มนี้ ผู้ที่ได้รับ ปริมาณรังสีต่ำกว่า 100 มิลลิซีเวิร์ต มีจำนวนผู้เสียชีวิตจากมะเร็งเม็ดเลือดขาวยิ่งต่ำกว่ากลุ่มควบคุมที่มีอายุ รุ่นราวคราวเดียวกัน

หลักฐานประการที่สองเป็นของคณะของ Mifune เมื่อปี 1992 พบว่าในบริเวณน้ำพุร้อน ที่มีระดับแก๊สเรดอนเฉลี่ย 35 เบ็กเคอเรลต่อลูกบาศก์เมตร ซึ่งจัดว่าเป็นบริเวณที่มีรังสีพื้นหลัง (background radiation) สูง กลับมีอุบัติการณ์มะเร็งปอดราว 50 เปอร์เซ็นต์ของบริเวณที่มีแก๊สเรดอนในระดับที่ต่ำกว่า นอกจากนี้ยังพบว่าในบริเวณดังกล่าวนั้น มีอัตราการตายจากมะเร็ง ทุกชนิดต่ำลง 37 เปอร์เซ็นต์

ประการที่สามเป็นหลักฐานเมื่อปี 1981 ของ Mine กับผู้ร่วมงานของเขาแสดงให้เห็นว่า ผู้รอดชีวิตจากลูกระเบิดอะตอม ที่นางาซากิ ในบางกลุ่มอายุ สังเกตพบอัตราการตายในแต่ละปีต่ำกว่าที่ค่าทางสถิติคาดไว้

หลักฐานประการที่สี่เป็นของ Kumatori และคณะ รายงานไว้เมื่อปี 1980 ว่า จากการติดตามศึกษาเป็นเวลานานต่อเนื่องถึง 25 ปีในกลุ่มชาวประมงญี่ปุ่น ที่ได้รับผลจากการปนเปื้อนพลูโทเนียมที่มาจากการทดลองลูกระเบิดไฮโดรเจนของ สหรัฐอเมริกา ที่เกาะบิกินีในมหาสมุทรแปซิฟิก ไม่พบผู้ใดตายด้วยมะเร็งเลย

หลักฐานด้านวิทยาการระบาดต่อมาเกี่ยวกับการศึกษาด้านรังสีพื้นหลังทั้งในสหรัฐอเมริกา ( โดย Frigerio เมื่อปี 1976) ซึ่งมีพื้นที่กว้างใหญ่ พบว่าในรัฐที่มีรังสีพื้นหลังสูง มีอัตราการตายด้วยมะเร็งต่ำกว่าอัตราการตายในพื้นที่ที่มีรังสีพื้นหลังต่ำกว่า อย่างเห็นได้ชัด และ Cohen BL. (รายงานไว้เมื่อปี 1993) ก็รายงานว่าอัตราการตายรวมจากมะเร็ง เป็นสัดส่วนผกผัน กับปริมาณรังสีพื้นหลังที่ได้รับ หรือในจีน ( โดย Wei L เมื่อปี 1990) ก็ได้ผลตรงกัน โดยศึกษากับประชากรราว 74,000 คนในพื้นที่ที่มีรังสีพื้นหลังค่อนข้างสูง พบว่ามีอัตราการตายด้วยมะเร็งต่ำกว่าในกลุ่มประชากร 78,000 คนที่อาศัยอยู่ในพื้นที่ ที่รังสีพื้นหลังค่อนข้างต่ำ

การศึกษาต่อมาคือในบริเวณโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ เช่น การศึกษาในประเทศแคนาดาโดยคณะของ Abbat เมื่อปี 1983 ได้สำรวจการตายด้วยมะเร็งในพื้นที่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ พบว่าต่ำกว่าค่าเฉลี่ยของประเทศถึง 58 เปอร์เซ็นต์ และในทำนอง เดียวกัน คนงานโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ในประเทศอังกฤษ ก็มีอัตราการตายด้วยมะเร็งต่ำกว่าค่าเฉลี่ย ของประเทศเช่นกัน (การศึกษาโดยคณะของ Kendal เมื่อปี 1992)

กลไกของปรากฏการณ์ฮอร์มีซิสรังสียังไม่แน่ชัดนัก แต่ก็มีการอธิบายไว้อยู่หลายทฤษฎี เช่น ทฤษฎีการซ่อมแซมดีเอ็นเอ เป็นกระบวนการในระดับโมเลกุล อธิบายว่า (โดย Ikushima เมื่อปี 1996) รังสีชนิดก่อไอออนในระดับต่ำ ๆ เหนี่ยวนำให ้ผลิตโปรตีนชนิดพิเศษบางชนิดที่เกี่ยวข้องในกระบวนการซ่อมแซมดีเอ็นเอ อีกทฤษฎีหนึ่งในระดับโมเลกุล เกี่ยวกับเรื่องฮอต คืออนุมูลอิสระหรืออนุมูลเสรี (free radical) คือเมื่อปี 1987 Feinendengen กับผู้ร่วมงานชี้ว่า รังสีชนิดก่อไอออนในระดับต่ำ ๆ มีผลยับยั้งการสังเคราะห์ดีเอ็นเอชั่วคราว ทำให้เซลล์ที่โดนรังสีมีเวลานานขึ้นในการฟื้นตัว และการยับยั้งนี้ยังอาจผลิต ตัวเก็บกวาดอนุมูลเสรีอีกด้วย ทำให้เซลล์ที่โดนรังสีมีความต้านทานรังสีได้มากขึ้น

ทฤษฎีต่อมากล่าวในระดับเซลล์คือการกระตุ้นระบบภูมิต้านทานของปริมาณรังสีต่ำ ๆ (แน่นอนว่าปริมาณรังสีสูงไปกดระบบ ภูมิคุ้มกัน) ซึ่งมีผลการทดลองเช่น ของ Russ VK เมื่อปี 1909 ทดลองให้หนูได้รับปริมาณรังสีต่ำ ๆ แล้วพบว่ามี ความต้านทานการเกิดโรคจากแบคทีเรียสูงขึ้น และผลการทดลองในแนวนี้มีตาม ๆ กันมาอย่างมากมาย

กล่าวโดยสรุป แม้การในควบคุมเกี่ยวกับการป้องกันรังสี ยังใช้หลัก LNT แต่ก็มีข้อเท็จจริงเป็นอันมากที่แสดงถึงข้อดีของ ีปริมาณรังสีระดับต่ำ ๆ ดังกล่าวข้างต้น ที่เรียกว่า ฮอร์มีซิสรังสี นั้น ว่า “ มีจริง” อย่างไม่ต้องสงสัย สมดังวาทะอำมตะของ แพราเซลซัส ที่ว่า….

“ มีอะไรบ้างที่ไม่เป็นพิษ ?

ทุกอย่างเป็นพิษ

ไม่มีแม้สักสิ่งเดียวที่ไม่เป็นพิษ

'ขนาด' ของมันเท่านั้น

ที่ทำให้มัน "ไม่" เป็นพิษ (แต่เป็นยา )”

 

เรียบเรียงจาก

S. M. Javad Mortazavi, An Introduction to Radiation Hormesis , Biology Division, Kyoto University of Education, Kyoto 612-8522, Japan http://www.angelfire.com/mo/radioadaptive/inthorm.html