Cientistas americanos chegaram à conclusão de que os modelos clássicos para avaliar a oncogenicidade dos raios cósmicos galácticos subestimam seus efeitos estocásticos em longos tempos de exposição.
As missões espaciais tripuladas representam um alto risco para a saúde da tripulação. Assim, a microgravidade pode prejudicar a visão e os raios cósmicos podem provocar câncer. Com a distância da órbita baixa da Terra e do cinturão de radiação, por exemplo, como parte da colonização de Marte, a energia da radiação e, como consequência, a probabilidade de doença da radiação, aparentemente, aumentarão. Ao mesmo tempo, esses programas não prevêem uma implementação de curto prazo: um grupo de cosmonautas precisará de mais de 900 dias para estudar o Planeta Vermelho. Portanto, os cientistas estão procurando oportunidades para prever os efeitos que os raios cósmicos galácticos podem ter no corpo humano.
A avaliação de tal risco está associada a uma série de limitações. Primeiro, não está claro como os efeitos da radiação no espaço estão relacionados à composição da radiação. Em particular, o efeito sobre os organismos vivos e a transferência linear de íons pesados de baixas energias, mas de alta intensidade - partículas de hélio, prótons e elétrons delta - permanecem insuficientemente estudados. Em segundo lugar, os modelos existentes, incluindo a NASA, são projetados para revelar os efeitos diretos da radiação. Eles permitem prever um resultado determinístico associado a um limite de dose específico. Os efeitos estocásticos são menos descritivos, embora possam aparecer mesmo depois de vários anos.
No novo trabalho, especialistas da Universidade de Nevada construíram o primeiro modelo estrutural dos rastros das partículas de radiação cósmica galáctica e seus efeitos estocásticos no quadro da propagação das células cancerosas. Os cálculos foram baseados em dados de experimentos de modelagem em camundongos fêmeas de tumores do tipo B6CF1 da glândula Gardera, realizados de 1985 a 2016. O desenho desses experimentos corresponde às condições assumidas de radiação cósmica: os animais foram irradiados com vários (mais de quatro) tipos de partículas ao mesmo tempo em doses baixas (até 0,2 de aquecimento). Para prever as trilhas e o crescimento do tecido danificado em baixas doses, os autores extrapolaram um modelo da NASA.
O número previsto de células sensíveis aos efeitos determinísticos (TE) e estocásticos (NTE) dos raios cósmicos, dependendo do número de partículas de carga por ano (a uma profundidade de cinco centímetros da superfície do corpo e atrás da superfície de alumínio). Os triângulos vermelhos correspondem ao número de células potencialmente expostas aos raios delta com uma dose inferior a 0,1 miligray / © Francis A. Cucinotta et al., Scientific Reports, 2017
Usando a função de risco, eles calcularam a dinâmica da patologia levando em consideração o tipo e a fluência (transferência) de radiação, carga de partícula e energia cinética por peso corporal. Durante a exposição, foi administrado um ano com uma dose absorvida de até 0,2 g. A análise mostrou que os efeitos estocásticos predizem o crescimento do tumor muito melhor em baixas doses de radiação (menos de 0,1 cinza). O modelo é consistente com experimentos: quando mais de um íon pesado, como o ferro-56, atua no núcleo de uma célula saudável, a progressão da doença é fortemente acelerada. Além disso, células que não passaram pela primária, segundo cálculos, recebem pequenas doses de radiação secundária (elétrons-delta).
Apesar das doses baixas, de até 10 miligray, a radiação secundária tem um efeito significativamente maior nas células vizinhas do que se pensava, dizem os cientistas. Segundo eles, em geral, os efeitos estocásticos em longa exposição a baixas doses de radiação cósmica sugerem um aumento de duas vezes ou mais no risco de câncer em comparação com valores conhecidos. No interesse de futuras missões tripuladas, os modelos de avaliação requerem mais pesquisas.
O artigo foi publicado na Scientific Reports.
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Denis Strigun
