1. РАДИАЦИЯ ИРАДИАЦИЯ И
ЗДОРОВЬЕЗДОРОВЬЕ
Е.К.ХандогинаЕ.К.Хандогина
доктор биологических наук,доктор биологических наук,
ведущий научный сотрудникведущий научный сотрудник
Института проблем безопасного развитияИнститута проблем безопасного развития
атомной энергетики РАНатомной энергетики РАН
2. Воздействию радиации подвергаются всеВоздействию радиации подвергаются все
без исключения люди, живущие набез исключения люди, живущие на
Земле.Земле.
3. На Земле существуют районы, гдеНа Земле существуют районы, где
естественный радиационный фонестественный радиационный фон
многократно превышает средние значениямногократно превышает средние значения
4. Интерес к биологическомуИнтерес к биологическому
действию излучений появилсядействию излучений появился
сразу же после открытиясразу же после открытия
рентгеновских лучей ирентгеновских лучей и
радиоактивности.радиоактивности.
5. Основные дозиметрические единицыОсновные дозиметрические единицы
Для количественного отражения действия радиацииДля количественного отражения действия радиации
пользуются понятиемпользуются понятием дозадоза. Доза облучения — это. Доза облучения — это
наиболее важная характеристика для оценкинаиболее важная характеристика для оценки
воздействия радиации на здоровье.воздействия радиации на здоровье.
Энергия излучения, поглощенная телом (Энергия излучения, поглощенная телом (поглощеннаяпоглощенная
дозадоза), измеряется в), измеряется в греях (Гр)греях (Гр)..
Разные виды излучения действуют на живые организмыРазные виды излучения действуют на живые организмы
с разной эффективностью. Для учета этого факторас разной эффективностью. Для учета этого фактора
появилось понятиепоявилось понятие эквивалентной дозыэквивалентной дозы; единицей; единицей
измерения ее являетсяизмерения ее является зиверт (Зв)зиверт (Зв)..
Последствия облучения разных органов и тканей могутПоследствия облучения разных органов и тканей могут
быть различными даже при одинаковой поглощеннойбыть различными даже при одинаковой поглощенной
дозе, поэтому есть понятиедозе, поэтому есть понятие эффективной дозыэффективной дозы; она; она
также измеряется втакже измеряется в зивертахзивертах..
Существуют и внесистемные единицы – например,Существуют и внесистемные единицы – например,
рентген (Р)рентген (Р). В очень грубом приближении чаще всего. В очень грубом приближении чаще всего
можно принять, чтоможно принять, что
1 Гр=1 Зв= 100 Р1 Гр=1 Зв= 100 Р
6. Радиочувствительность – степень реакции клеток, тканей,Радиочувствительность – степень реакции клеток, тканей,
органов или организмов на воздействие ионизирующегоорганов или организмов на воздействие ионизирующего
излученияизлучения
Чаще всего для характеристики радиочувствительности используют дозовыеЧаще всего для характеристики радиочувствительности используют дозовые
зависимости выживаемости, а количественной характеристикой служитзависимости выживаемости, а количественной характеристикой служит
величина, обратно пропорциональная ЛДвеличина, обратно пропорциональная ЛД5050 – дозе, приводящей к гибели 50%– дозе, приводящей к гибели 50%
облучаемых объектов.облучаемых объектов.
Значения ЛДЗначения ЛД5050 некоторых видов:некоторых видов:
БиологическийБиологический
видвид
Доза,Доза,
ГрГр
БиологическийБиологический
видвид
Доза, ГрДоза, Гр
ЧеловекЧеловек 2,5-42,5-4 МышьМышь 6-156-15
ОбезьянаОбезьяна 2,5-62,5-6 КрысаКрыса 7-97-9
ОвцаОвца 1,5-31,5-3 ПтицыПтицы 8-208-20
СобакаСобака 2,5-32,5-3 РыбыРыбы 8-208-20
ОселОсел 2-42-4 ЗмеиЗмеи 80-20080-200
КроликКролик 9-109-10 НасекомыеНасекомые 10-10010-100
ХомякХомяк 9-109-10 РастенияРастения 10-150010-1500
7. Для того, чтобы изучить, как влияет радиация наДля того, чтобы изучить, как влияет радиация на
человеческий организм, используются различные подходы:человеческий организм, используются различные подходы:
► эксперименты на животныхэксперименты на животных
► наблюдения за пациентами,наблюдения за пациентами,
подвергшимися действиюподвергшимися действию
терапевтического облучения потерапевтического облучения по
поводу онкологическихповоду онкологических
заболеваний а также зазаболеваний а также за
больными, облученными вбольными, облученными в
диагностических целяхдиагностических целях
► наблюдения за людьми,наблюдения за людьми,
подвергающиесяподвергающиеся
профессиональному облучениюпрофессиональному облучению
► эпидемиологическиеэпидемиологические
исследованияисследования
в районах с повышеннымв районах с повышенным
уровнем радиацииуровнем радиации
► эксперименты с культурамиэксперименты с культурами
клеток человека и животныхклеток человека и животных
8. Результаты онкоэпидемиологического исследованияРезультаты онкоэпидемиологического исследования
в Хиросиме и Нагасакив Хиросиме и Нагасаки
(когорта 86572 человек,1950-1990 годы наблюдения)(когорта 86572 человек,1950-1990 годы наблюдения)
СМЕРТНОСТЬСМЕРТНОСТЬ
ННаблюдаемыйаблюдаемый ООжидаемыйжидаемый НН -- ОО
СС оолидные ракилидные раки
75787578 72447244 334334
ЛейкозыЛейкозы
249249 162162 8877
9. Эксперимент «Грандиозная мышь»Эксперимент «Грандиозная мышь»
7 миллионов мышей помогли7 миллионов мышей помогли
получить сведения ополучить сведения о
генетических последствияхгенетических последствиях
облучения. Впервые приоблучения. Впервые при
нормированиинормировании
радиационного воздействиярадиационного воздействия
стали учитывать рискстали учитывать риск
облучения для будущихоблучения для будущих
поколений.поколений.
10. Излучение действует на живыеИзлучение действует на живые
объекты на разных уровнях:объекты на разных уровнях:
► молекулы;молекулы;
► клетки;клетки;
► ткани и органы;ткани и органы;
► организмы;организмы;
► популяции;популяции;
► экосистемыэкосистемы
11. ► Клетка являетсяКлетка является
той «ареной», гдетой «ареной», где
разыгрываютсяразыгрываются
основные событияосновные события
► Главной мишенью дляГлавной мишенью для
воздействия радиациивоздействия радиации
является молекулаявляется молекула
ДНК – носительДНК – носитель
генетическойгенетической
информацииинформации
13. Схема синтеза белкаСхема синтеза белка
СначалаСначала
информацию надоинформацию надо
считать. На этомсчитать. На этом
этапе двойнаяэтапе двойная
молекула ДНКмолекула ДНК
расплетается, ирасплетается, и
на одной из еена одной из ее
нитейнитей
синтезируетсясинтезируется
нить молекулынить молекулы
РНК. Она выходитРНК. Она выходит
из ядра черезиз ядра через
мембрану, и намембрану, и на
специальныхспециальных
клеточныхклеточных
органеллахорганеллах
рибосомахрибосомах
начинается синтезначинается синтез
белка.белка.
14. Нарушения наследственного материалаНарушения наследственного материала
МутацииМутации затрагивают как соматические, так изатрагивают как соматические, так и
половые клетки.половые клетки.
Различают геномные, хромосомные аберрацииРазличают геномные, хромосомные аберрации
(мутации) и генные мутации(мутации) и генные мутации
► Генные мутацииГенные мутации - изменением структуры- изменением структуры
ДНК в пределах одного гена. Это приводит кДНК в пределах одного гена. Это приводит к
нарушению синтеза полипептидных цепейнарушению синтеза полипептидных цепей
белковых молекул, структурных, транспортныхбелковых молекул, структурных, транспортных
белков или белков-ферментов.белков или белков-ферментов.
► Хромосомные аберрацииХромосомные аберрации - это изменение- это изменение
структуры хромосом.структуры хромосом.
► Геномные мутацииГеномные мутации - это изменение- это изменение
количества наследственного материала.количества наследственного материала.
15. Мутации в половых клеткахМутации в половых клетках
могут стать причиноймогут стать причиной
генетической патологии угенетической патологии у
потомствапотомства
СоматическиеСоматические мутациимутации
могут приводить кмогут приводить к
нарушению функциинарушению функции
или гибели клеток.или гибели клеток.
Но значительно опаснее, еслиНо значительно опаснее, если
в результате соматическойв результате соматической
мутации произойдетмутации произойдет
злокачественноезлокачественное
перерождение клеткиперерождение клетки ..
Индуцированные опухолиИндуцированные опухоли
ничем не отличаются отничем не отличаются от
спонтанных, и никогдаспонтанных, и никогда
нельзя точно утверждать,нельзя точно утверждать,
что заболевание у данногочто заболевание у данного
человека вызвано действиемчеловека вызвано действием
вредных фактороввредных факторов
16. Генные мутацииГенные мутации
вот лес бук вяз дуб ивы тут был пал дым шел три днявот лес бук вяз дуб ивы тут был пал дым шел три дня
- Сдвиг рамки считывания:- Сдвиг рамки считывания:
вот лес бук вязвот лес бук вяз аа дуб ивы тут был пал дым шел три днядуб ивы тут был пал дым шел три дня
вот лес бук вязвот лес бук вяз аду бив ыту тбы лпа лды мше лтр идн яаду бив ыту тбы лпа лды мше лтр идн я
вот лес бук вязвот лес бук вяз дби выт утб ылп алд ымш елт рид нядби выт утб ылп алд ымш елт рид ня
- Замена оснований:- Замена оснований:
вот лес бук ввот лес бук в ооз дуб ивы тут бз дуб ивы тут баал пл поол дл доомм ппел три дняел три дня
вот лес бук вявот лес бук вя мм дуб ивы тут был палдуб ивы тут был пал ррым шел три дняым шел три дня
18. Репарация ДНКРепарация ДНК
Если произойдут изменения – спонтанно или под действиемЕсли произойдут изменения – спонтанно или под действием
повреждающих факторов, синтез белка нарушится: либо онповреждающих факторов, синтез белка нарушится: либо он
прекратится, либо будет синтезироваться измененный белок. Такиепрекратится, либо будет синтезироваться измененный белок. Такие
нарушения называются мутациями. Специальные ферментынарушения называются мутациями. Специальные ферменты
распознают поврежденный участок, вырежут его из «неправильной»распознают поврежденный участок, вырежут его из «неправильной»
нити, а на другой нити, как на матрице, синтезируют новый участокнити, а на другой нити, как на матрице, синтезируют новый участок
ДНК.ДНК.
20. Мутации могут бытьМутации могут быть
спонтаннымиспонтанными ии
индуцированнымииндуцированными
► Спонтанные мутации возникают случайноСпонтанные мутации возникают случайно
► Причиной индуцированных мутаций могут бытьПричиной индуцированных мутаций могут быть
различные мутагенные факторы –различные мутагенные факторы – физическиефизические
воздействия (ионизирующая радиация), но ввоздействия (ионизирующая радиация), но в
первую очередь –первую очередь – химическиехимические вещества, авещества, а
такжетакже биологическиебиологические факторы, включая стресс.факторы, включая стресс.
После того, как мутация возникла, дляПосле того, как мутация возникла, для
дальнейшей судьбы клетки причина еедальнейшей судьбы клетки причина ее
появления уже не имеет значения: «мутации непоявления уже не имеет значения: «мутации не
имеют памяти»имеют памяти»
22. Прямое и косвенное действие радиацииПрямое и косвенное действие радиации
Когда через клетку проходит частица (или фотон), она повреждаетКогда через клетку проходит частица (или фотон), она повреждает
биологические важные молекулы. Для клетки такими молекулами-биологические важные молекулы. Для клетки такими молекулами-
мишенями являются молекулы ДНКмишенями являются молекулы ДНК
Прямое действиеПрямое действие – повреждение молекул– повреждение молекул
ДНК непосредственно приДНК непосредственно при
взаимодействии с излучением;взаимодействии с излучением;
Косвенное действиеКосвенное действие – повреждение ДНК– повреждение ДНК
свободными радикалами,свободными радикалами,
образованными при облучении другихобразованными при облучении других
молекул, в первую очередь, воды.молекул, в первую очередь, воды.
Для защиты от косвенногоДля защиты от косвенного
действия излучениядействия излучения
применяют химическиеприменяют химические
вещества – перехватчикивещества – перехватчики
свободных радикалов.свободных радикалов.
Антиоксидантами являютсяАнтиоксидантами являются
такие очень хорошотакие очень хорошо
известные соединения, какизвестные соединения, как
обычные витамины – А, Е.обычные витамины – А, Е.
23. Характер облученияХарактер облучения
► ВнешнееВнешнее (от источника,(от источника,
находящегося вне теланаходящегося вне тела человека)человека)
► ВнутреннееВнутреннее (от(от
радиоактивных изотопов,радиоактивных изотопов,
попавших внутрь организма)попавших внутрь организма)
► ОстроеОстрое (его длительность не(его длительность не
превышает нескольких часов)превышает нескольких часов)
► ПролонгированноеПролонгированное
(растянутое во времени)(растянутое во времени)
► ХроническоеХроническое (с малой(с малой
мощностью дозы)мощностью дозы)
► ОбщееОбщее (тотальное - полностью(тотальное - полностью
поражающее организм)поражающее организм)
► ЛокальноеЛокальное (затрагивает(затрагивает
отдельные участки тела, органы илиотдельные участки тела, органы или
ткани)ткани)
равномерное или неравномерноеравномерное или неравномерное
► ОднократноеОднократное
► ФракционированноеФракционированное
(многократное)(многократное)
24. Классификация последствийКлассификация последствий
облученияоблучения
► СоматическиеСоматические
(развивающиеся у(развивающиеся у
облученного человека)облученного человека)
► ГенетическиеГенетические
(проявляющиеся в потомстве)(проявляющиеся в потомстве)
► ДетерминистскиеДетерминистские
(повреждения органов и тканей)(повреждения органов и тканей)
возникают с неизбежностью послевозникают с неизбежностью после
превышения некоторого пороговогопревышения некоторого порогового
уровня дозыуровня дозы
► СтохастическиеСтохастические
развитие происходит с определеннойразвитие происходит с определенной
вероятностью; теоретическивероятностью; теоретически
являются беспороговыми, могутявляются беспороговыми, могут
возникнуть при любых значенияхвозникнуть при любых значениях
дозыдозы
25. Особое место занимают тератогенные эффекты –Особое место занимают тератогенные эффекты –
последствия внутриутробного облученияпоследствия внутриутробного облучения
Чем активнее клетка, тем более она чувствительна кЧем активнее клетка, тем более она чувствительна к
действию повреждающих факторов. Наиболеедействию повреждающих факторов. Наиболее
чувствительными являются клетки развивающегосячувствительными являются клетки развивающегося
организма. Вот почему «самое слабое звено» - это плод,организма. Вот почему «самое слабое звено» - это плод,
дети, облучающиеся внутриутробно.дети, облучающиеся внутриутробно.
26. Генетический грузГенетический груз
Множество хронических болезней человека естьМножество хронических болезней человека есть
проявление генетического груза. Генетический груз напроявление генетического груза. Генетический груз на
сегодняшний день составляет до 10% длясегодняшний день составляет до 10% для
новорожденных детей.новорожденных детей.
Частота спонтанных генных мутаций установлена вЧастота спонтанных генных мутаций установлена в
пределах 10пределах 10-10-10
на геном на поколение.на геном на поколение.
Для радиации удваивающая доза для генетическихДля радиации удваивающая доза для генетических
последствия составляет 1 Гр.последствия составляет 1 Гр.
27. Какие дозы считать малыми? Одна и таКакие дозы считать малыми? Одна и та же доза 10 Гр будет смертельнойже доза 10 Гр будет смертельной
длядля человека, не вызовет никаких поражений у некоторых видовчеловека, не вызовет никаких поражений у некоторых видов
среднеазиатских змей и стимулирует рост и развитие семян горчицы.среднеазиатских змей и стимулирует рост и развитие семян горчицы.
► Физический подходФизический подход
(микродозиметрия) -(микродозиметрия) - 1 мГр1 мГр
► РадиобиологическиеРадиобиологические
эксперименты в культурахэксперименты в культурах
клеток -клеток - 2 сГр2 сГр
► ЭпидемиологическиеЭпидемиологические
исследования –исследования – 20 сГр20 сГр
Диапазоны доз для человекаДиапазоны доз для человека
(редкоионизирующие излучения)(редкоионизирующие излучения)
► D <D < 20 сГр -20 сГр - малыемалые
► 2020 сГрсГр < D < 2< D < 2 Гр –Гр –
промежуточныепромежуточные
► D >D > 2 Гр -2 Гр - высокиевысокие
28. Действие малых доз не выявляется наДействие малых доз не выявляется на
уровне отдельного организма, его можноуровне отдельного организма, его можно
обнаружить только при сравненииобнаружить только при сравнении
данных обследования больших группданных обследования больших групп
людейлюдей
Для того, чтобы в эпидемиологических исследованиях сДля того, чтобы в эпидемиологических исследованиях с
95%-ной доверительной вероятностью выявить95%-ной доверительной вероятностью выявить
последствия облучения в дозепоследствия облучения в дозе 10 мЗв10 мЗв (т.е. в 10 раз(т.е. в 10 раз
превышающей предельно допустимую!), необходимопревышающей предельно допустимую!), необходимо
обследовать группу вобследовать группу в 10 млн10 млн человек и подобрать к нейчеловек и подобрать к ней
контрольконтроль
29. Основной предел дозы для населения –Основной предел дозы для населения –
1 мЗв/год1 мЗв/год
► Флюорография –Флюорография –
0,6 мЗв0,6 мЗв
► КомпьютернаяКомпьютерная
томография –томография – 3 мЗв3 мЗв
► ПросмотрПросмотр
телепрограммтелепрограмм
по 3 часа в деньпо 3 часа в день
в течение года –в течение года –
0,001 мЗв0,001 мЗв
► Перелет из Москвы вПерелет из Москвы в
Нью-Йорк –Нью-Йорк – 0,3 мЗв0,3 мЗв
30. При проведении исследований по действию малых дозПри проведении исследований по действию малых доз
радиации на результат могут влиять не толькорадиации на результат могут влиять не только
конкретные условия эксперимента, но и некотораяконкретные условия эксперимента, но и некоторая
непредсказуемая компонента. Исследователь никогданепредсказуемая компонента. Исследователь никогда
не знает всех возможных условий – клеточных,не знает всех возможных условий – клеточных,
организменных и окружающей среды, которые могуторганизменных и окружающей среды, которые могут
изменить ответ живых систем на действие малых дозизменить ответ живых систем на действие малых доз
радиации. Это обстоятельство необходимо приниматьрадиации. Это обстоятельство необходимо принимать
во внимание и при изучении реакции на малые дозыво внимание и при изучении реакции на малые дозы
больших контингентов населения.больших контингентов населения.
31. В области малых доз перенесениеВ области малых доз перенесение
результатов, полученных нарезультатов, полученных на
культурах клеток человека, накультурах клеток человека, на
уровень организмауровень организма --некорректнонекорректно
32. Лечение радиоактивным песком – основнаяЛечение радиоактивным песком – основная
процедура на курорте Гуарапари в Бразилиипроцедура на курорте Гуарапари в Бразилии
33. Благодаря зависимости проявления эффектовБлагодаря зависимости проявления эффектов
малых доз от нерадиационных факторов (амалых доз от нерадиационных факторов (а
на уровне организма эта зависимостьна уровне организма эта зависимость
проявляется в еще большей степени, чем напроявляется в еще большей степени, чем на
клеточном) открываются широкиеклеточном) открываются широкие
возможности для преодоления последствийвозможности для преодоления последствий
радиационных аварий, приводящих крадиационных аварий, приводящих к
радиоактивному загрязнению обширныхрадиоактивному загрязнению обширных
территорий – за счет грамотнотерриторий – за счет грамотно
спланированных и надлежащим образомспланированных и надлежащим образом
осуществленных меросуществленных мер..
34. Человек постоянно подвергается воздействию самыхЧеловек постоянно подвергается воздействию самых
различных источников риска.различных источников риска.
Определяется «приемлемый риск», которыйОпределяется «приемлемый риск», который
уравновешивает возможность отрицательныхуравновешивает возможность отрицательных
последствий и пользу от конкретного видапоследствий и пользу от конкретного вида
деятельности. Когда речь идет о радиационномдеятельности. Когда речь идет о радиационном
риске, то подразумевается вероятностьриске, то подразумевается вероятность
возникновения у человека и его потомства какого-возникновения у человека и его потомства какого-
либо вредного эффекта.либо вредного эффекта.
35. Если сравнивать теоретически рассчитанные риски отЕсли сравнивать теоретически рассчитанные риски от
действия излучения в дозах, соответствующихдействия излучения в дозах, соответствующих
предельным, с другими рисками, окажется, что они:предельным, с другими рисками, окажется, что они:
- примерно в 10 раз меньше риска смертности от- примерно в 10 раз меньше риска смертности от
несчастных случаев в быту;несчастных случаев в быту;
- сравнимы с риском гибели от удара молнии.сравнимы с риском гибели от удара молнии.
Если бы в качестве приемлемого был принят риск,Если бы в качестве приемлемого был принят риск,
равный таковому от выкуривания 20 сигарет в сутки,равный таковому от выкуривания 20 сигарет в сутки,
то предел дозы облучения населения составил бы вто предел дозы облучения населения составил бы в
этом случае 1 Зв, то есть в тысячу раз выше, чем этоэтом случае 1 Зв, то есть в тысячу раз выше, чем это
принято сейчас.принято сейчас.
36. Выяснилось, что повышенная частотаВыяснилось, что повышенная частота
рождения детей с синдромом Дауна,рождения детей с синдромом Дауна,
отмеченная в Белоруссии в январе 1987отмеченная в Белоруссии в январе 1987
года, не связана с действием радиации.года, не связана с действием радиации.
Воздействию радиации подвергаются все без исключения люди, живущие на Земле. Даже если никогда в жизни им не приходилось подвергаться рентгеновскому облучению при получении травм, им никогда не удаляли нерв стоматологи, а от флюорографических обследований они уклонялись (или в тех местах, где они живут, их попросту не проводили – например, в джунглях). Все равно – все живое на Земле, в том числе и человек, эволюционировало на фоне действия ионизирующих излучений. Это и космическое излучение, доходящее до нас, и фоновое излучение Земли. Да и человеческий организм содержит некоторое количество радиоактивных элементов – например, калия.
На Земле существуют районы, где естественный радиационный фон многократно превышает средние значения. Если индийский штат Керала, некоторые районы Бразилии, Китая находятся от нас далеко, то пример кавказских долгожителей нам ближе географически. Они живут в горах в условиях повышенной радиационной нагрузки. Для практических выводов не так уж важно, является ли их рекордная продолжительность жизни проявлением гормезиса (т.е. стимулирующего эффекта малых доз; ниже мы определим это понятие) под действием постоянного облучения или следствием здорового образа жизни вдали от больших городов с их стрессами, промышленными предприятиями и плотным автомобильным потоком, либо она обусловлена действием наследственных факторов. Значение имеет то, что повышенный уровень радиации и увеличенная продолжительность жизни – явления совместимые.
Интерес к биологическому действию излучений появился сразу же после открытия рентгеновских лучей и радиоактивности. Сначала обратили внимание на кожу. Пьер Кюри проверил это на собственном опыте, и, к его великой радости, участок кожи, соприкасавшийся с радием, оказался пораженным. Беккерель однажды в течение 6 часов носил в жилетном кармане ампулу с радием, и тоже получил ожог. Когда через 10 дней образовалась язва, он прибежал к Марии Кюри и одновременно с восторгом и яростью воскликнул: «Радий я люблю, но сердит на него!»
Собственно, даже одна из устаревших дозовых единиц получила название «доза кожно-эритемная» (истор.; HED; син. Д. эритемная) - минимальная доза рентгеновского излучения, вызывающая при однократном облучении участка кожи размером 6 Х 8 см и кожно-фокусном расстоянии 23 см появление через неделю легкого покраснения этого участка, через 3 недели - коричневого окрашивания и через 6 недель - выраженной бурой пигментации; соответствует 6 Гр (6 Дж/кг).
Какие дозиметрические единицы используются сейчас?
Для количественного отражения действия радиации пользуются понятием доза. Доза облучения — это наиболее важная характеристика для оценки воздействия радиации на здоровье.
Энергия излучения, поглощенная телом (поглощенная доза), измеряется в греях (Гр).
Разные виды излучения действуют на живые организмы с разной эффективностью. Для учета этого фактора появилось понятие эквивалентной дозы; единицей измерения ее является зиверт (Зв).
Последствия облучения разных органов и тканей могут быть различными даже при одинаковой поглощенной дозе, поэтому есть понятие эффективной дозы; она также измеряется в зивертах.
Существуют и внесистемные единицы – например, рентген (Р). В очень грубом приближении чаще всего можно принять, что 1 Гр=1 Зв= 100 Р
Эксперименты «на себе» первых исследователей показали и опасные последствия облучения. Разумеется, прямые эксперименты над людьми невозможны. Для того, чтобы изучить, как влияет радиация на человеческий организм, используются опосредованные подходы.
Один из них связан с экстраполяцией данных, полученных на лабораторных животных и экспериментальных системах, на человека. Такие опыты ведутся в течение восьми десятилетий, начиная с хорошо известных опытов на дрозофиле. Собственно, они и составляют предмет радиобиологии. Другой путь – это результат наблюдений за пациентами, подвергшимися действию терапевтического облучения по поводу онкологических заболеваний а также за больными, облученными в диагностических целях. Действительно, у облученных пациентов может отмечаться повышение частоты рака, которое относят к действию радиационных факторов. Однако надо учитывать следующее: во-первых, как правило, речь идет о совместном действии радиации и химических агентов, а во-вторых, объектом исследования являются заболевшие люди, и выделить роль радиации и роль имеющегося заболевания в развитии избыточных случаев рака не представляется возможным.
Еще одна возможность получить данные о воздействии радиации на человека – эпидемиологические исследования в районах с повышенным уровнем радиации, либо естественным, либо вследствие радиационных аварий.
Кроме того, объектом исследований являются люди, подвергающиеся профессиональному облучению, а также ликвидаторы последствий Чернобыльской аварии. Особую группу составляют пережившие атомную бомбардировку Хиросимы и Нагасаки: это самый значительный источник данных о последствиях облучения высокими дозами.
Большинство эпидемиологических результатов касаются канцерогенеза, продолжительности жизни, генетических и тератогенных (позже поясним этот термин) эффектов.
Большую роль в радиобиологических исследованиях играют эксперименты с культурами клеток человека и животных. Человеческий организм, как и любой другой живой организм, состоит из клеток (~1014), и именно клетка является тем объектом, где происходят события, ответственные за радиобиологические последствия. Здесь, однако, надо учитывать следующее обстоятельство. Для организма в целом повреждения на клеточном уровне могут иметь отрицательные последствия только в тех случаях, когда гибель большого количества клеток не может быть компенсирована, либо когда произошедшие в клетках изменения приводят к изменению их свойств, фатальных для организма (например, к злокачественной трансформации).
На основании 45-летнего наблюдения за когортой пострадавших от бомбардировки в Японии численностью свыше 86 тыс. человек было показано достоверное превышение частоты возникновения радиационно-индуцированных злокачественных опухолей над спонтанным уровнем; после облучения в дозах свыше 0,3 Зв наблюдается дозовая зависимость. Всего обнаружено более 430 случаев «дополнительных» раков на фоне 7400 случаев заболевания, не обусловленных радиацией. При относительно низких (менее 20 сГр) дозах наблюдаемая частота лейкозов была даже ниже, чем в контрольной группе. Высказывается предположение о том, что дозы до 200 мЗв обладают свойством частично предотвращать опухолевый рост. Радиационный риск заболеваемости лейкозами в несколько раз выше, чем риск возникновения солидных опухолей, поэтому лейкоз является «индикатором» действия радиационного фактора.
Данные эпидемиологических обследований обобщаются в регистрах. В нашей стране ведение регистров осуществляется на базе ведущих исследовательских центров (ГНЦ Институт Биофизики, Медицинского радиологического научного центра РАМН, г. Обнинск); кроме того, существуют ведомственные и региональные регистры.
Отмечено повышение заболеваемости раком щитовидной железы среди детей загрязненных после Чернобыльской аварии районов. Однако надо иметь в виду, что в Брянской области, так же, как и в некоторых районах Белоруссии, немалое число жителей страдает заболеваниями щитовидной железы, связанными с дефицитом йода в питьевой воде. Таким образом, рак щитовидной железы может формироваться на фоне изменений, существовавших до облучения.
Данные по смертности (от всех причин) среди ликвидаторов последствий аварии на Чернобыльской АЭС показывают, что этот показатель не отличается от аналогичного для мужского населения России. Рост числа лейкозов в период 6-10 лет после аварии (с последующим снижением) показал дозовую зависимость, однако в области малых доз сохраняется некоторая неопределенность.
Например, начиная с 50-х годов, в США с привлечением лабораторий-соисполнителей был выполнен многолетний дорогостоящий проект под названием «Грандиозная мышь». Первоначально планировалось использовать 1 млн. животных, но впоследствии оказалось использовано 7 млн. Эти эксперименты оказались очень важны для определения генетических последствий облучения – все-таки у человека больше общего с мышью, чем с дрозофилой. Но, конечно же, всегда остается место для сомнений в корректности перенесения результатов с животных на человека.
Излучение действует на живые объекты на разных уровнях:
молекулы;
клетки;
ткани и органы;
организмы;
популяции;
экосистемы.
Клетка является той «ареной», где разыгрываются основные события, а основной мишенью является молекула ДНК, и не только потому, что это самая большая молекула. Почему же она так важна? Ответить на этот вопрос помогут знания об элементарных процессах, происходящих в клетках.
Основной строительный материал, из которого состоят клетки и ткани – это белки. У них есть еще одна важная функция – они являются катализаторами, ускоряющими биохимические процессы, тот самый обмен, который является основным свойством жизни. В организме человека многие десятки тысяч белков. Но, подобно тому, как здания самых причудливых архитектурных форм можно построить из небольшого числа разновидностей строительных материалов, так и все многообразие белков состоит всего из 20 аминокислот. Информация о том, какие кирпичики и в каком порядке должны расположиться в длинной молекуле, закодирована в ДНК.
Поговорим об элементарных генетических процессах в клетке.
Итак, ДНК представляет собой длинную, закрученную в двойную спираль молекулу – последовательность нуклеотидов (азотистых оснований, соединенных с углеводным остатком). Она напоминает винтовую лестницу, где перила – сахарофосфат (дезоксирибоза и остаток фосфорной кислоты), а середина – азотистые основания.
Нуклеотиды – это буквы в ДНК-алфавите, таких букв 4, да их и обозначают буквами: аденин (А), тимин (Т), гуанин (Г) и цитозин (Ц). Их строение таково, что они могут располагаться друг против друга только строго определенным образом: А=Т и Г=Ц. То есть, возможно существование двух типов пар нуклеотидов. А всего у человека порядка 3 млрд пар нуклеотидов.
Помимо ДНК, существует однонитевая молекула РНК, в которой вместо дезоксирибозы – рибоза, а вместо тимина – урацил.
Итак, для того, чтобы существовала жизнь, необходим синтез белков. Рассмотрим, как происходит этот процесс. Для этого вспомним школьные сведения о триплетности генетического кода. Каждые 3 нуклеотида-буквы образуют кодон – слово в ДНК-книге. Генетический код является, таким образом, триплетным. Он и кодирует структуру белка: кодоны соответствуют аминокислотам. Поскольку число сочетаний из 4 элементов по 3 равно 64, а аминокислот всего 20, триплетный код является неоднозначным (вырожденным). Одной аминокислоте соответствуют несколько кодонов (как правило, они различаются последним нуклеотидом). Слова-кодоны складываются в предложения.
Сначала информацию надо считать. На этом этапе двойная молекула ДНК расплетается, и на одной из ее нитей синтезируется нить молекулы РНК. Она отличается от ДНК тем, что состоит из одной нити, имеет другой углеводный остаток – рибозу а не дезоксирибозу, а тимин (Т) заменен в ней на урацил (У). Какая именно из нитей ДНК выбирается? На сегодняшний день молекулярный механизм выбора «правильной» нити не выяснен. Этот процесс называется транскрипцией.Итак, текст скопирован на молекулу РНК, называемую информационной. Она выходит из ядра через мембрану, и попадает в цитоплазму. Однако еще до этого происходит процесс созревания РНК и вырезание некодирующих последовательностей (процессинг и сплайсинг)
На рибосомах, состоящих наполовину из молекул РНК (на этот раз – рибосомных) и наполовину – из молекул белка. И начинается синтез белка. Каждая аминокислота через прикрепленный к ней «адаптер» (транспортную РНК) встраивается на нужное место; этот процесс называется трансляцией. У транспортной РНК есть два специфических участка – антикодон, узнающий соответствующий кодон, и место прикрепления аминокислоты. Вот, собственно, и весь процесс. Как только в тексте «дочитывают» до нонсенс-кодонов, синтез прекращается, молекула белка «готова». Полностью процесс передачи генетической информации от ДНК с помощью РНК к белкам называется экспрессией (работой) гена.
Любой процесс, к сожалению, не обходится без сбоев. В генетике такие сбои приводят к мутациям. Мутация – это внезапное изменение генетической информации. Мутации могут происходить в соматических и половых клетках. Если мутации происходят в половых клетках, они могут передаваться по наследству и быть причиной наследственных заболеваний (генеративные мутации). Мутации соматических клеток (соматические мутации) могут передаваться дочерним соматическим клеткам. Процесс возникновения мутаций называется мутагенез. Типы мутаций
Соматические мутации могут приводить к нарушению функции или гибели клеток. Если в результате нарушений клетка гибнет, это, как правило, не отражается на дальнейшей судьбе ткани, организма и т.д. Разумеется, если произойдет массовая гибель клеток (например, клеток красного костного мозга или кишечного эпителия после облучения в дозах в сотни Рентген), разовьется тяжелое поражение.
Но значительно опаснее, если в результате соматической мутации произойдет злокачественное перерождение клетки. На сегодняшний день доказанной считается моноклональная природа опухолей, т.е. она развивается из одной-единственной трансформированной клетки. Надо отметить, что индуцированные опухоли ничем не отличаются от спонтанных, и никогда нельзя точно утверждать, что заболевание у данного человека вызвано действием вредных факторов, это действие выявляется не на индивидуальном уровне, а при сравнении групп, в эпидемиологических исследованиях. Это относится и к врожденной патологии.
Генные мутации. чаще всего возникают мутации, связанные со сдвигом рамки считывания (80% от общего числа генных мутаций). Если в текст из трехбуквенных слов попадет «лишняя» буква, все следующие за ней слов окажутся искаженными. То же произойдет и в случае «выпадения» буквы. Другой тип мутаций – это замена «букв»-оснований. В результате вместо одного слова мы получаем другое, и будет синтезирован «неправильный» белок. Беда, если вместо нормального белка будет синтезирован онкобелок, способствующий неограниченному делению и злокачественной трансформации клеток. Возможен и вариант, когда получится нонсенс-кодон, дающий сигнал к прекращению синтеза белка. В любом случае, либо произойдет гибель клетки, либо ее нормальная деятельность будет нарушена.
Именно генные мутации (если они существуют в половых клетках родителей) являются причиной большинства наследственных заболеваний. Миссенс- и нонсенс-мутации.
Хромосомные аберрации. Зависимость от стадии клеточного цикла (хромосомные, хроматидные). Примеры (в рамках формального подхода «разрыв-воссоединение»). Хромосомные аберрации как индикатор воздействия. Цитогенетический метод.
Числовые (геномные) мутации. Анеуплоидия, полиплоидия (полиплоидные растения часто бывают более устойчивы к вредным воздействиям, а у человека полиплоидия не совместима с жизнью).
Сделав молекулу ДНК двунитевой с жестко заданным принципом комплементарности, природа позаботилась о поддержании сохранности генетического материала и обеспечила возможность репарации. Действительно, если произойдет повреждение, этот участок узнают ферменты, ответственные за поддержание структуры ДНК, он будет вырезан, и на другой нити будет синтезирован новый, правильный участок ДНК. (Нельзя исключить вероятность ошибки – когда будет вырезан «правильный» участок). То есть наша инструкция «Как построить белок» написана в двух экземплярах.
Мутации могут быть спонтанными и индуцированными. Спонтанные мутации возникают случайно, чаще всего они являются следствием нарушения нормальных генетических процессов в клетках – таких, как репликация, репарация и др.
Причиной индуцированных мутаций могут быть различные мутагенные факторы – физические воздействия (ионизирующая радиация), но в первую очередь – химические вещества, а также биологические. После того, как мутация возникла, для дальнейшей судьбы клетки причина ее появления уже не имеет значения: «мутации не имеют памяти».
Наиболее изученным является радиационный мутагенез. При химическом мутагенез мутагенами могут быть не сами вещества, а продукты их метаболизма. В природе известно более 6 млн, а в промышленности – около 60 тыс. хим. соединений. Исходя из данных об их структуре, a priori нельзя сказать, какие из них являются мутагенами. В отличие от достаточно хорошо изученном количественном соотношении радиационных эффектов от дозы облучения, данные по химическому мутагенезу не столь систематичны.
Из биологических факторов можно назвать вирусы и бактерии, некоторые вакцины, стероидные гормоны. В связи с развитием методов молекулярной биологии обратили внимание на потенциальную опасность фрагментов ДНК. Стресс также приводит к генетическим нарушениям.
Существует совершенно удивительная особенность взаимодействия излучения с живой материей. Несмотря на колоссальные различия в радиочувствительности, доза 10 Гр убивает практически всех млекопитающих. А вот энергия, соответствующая такой дозе, летальной для человека и животных, равна энергии, заключенной в стакане горячего чая.
Если она выделится в виде тепловой энергии, то это приведет к повышению температуры тела человека всего на 1/1000 градуса. Это явление называют радиобиологическим парадоксом.
Для объяснения радиобиологического парадокса была предложена теория точечного тепла, согласно которой при облучении значительная энергия выделяется в небольших объемах. В общем виде все радиобиологические модели так или иначе опираются на такое предположение.
Когда через клетку проходит частица (или фотон), она повреждает биологические важные молекулы. Для клетки такими молекулами-мишенями являются молекулы ДНК – носителя генетической информации. Но это только первый акт драмы, разыгрывающейся в клетке. В радиобиологии его рассматривают как прямое действие радиации.
Разрыв молекулы ДНК может произойти непосредственно при взаимодействии с излучением (прямое действие радиации), но может случиться и так, что повреждение получат другие молекулы (например, молекулы воды, их в клетке порядка 90%), в результате чего образуются свободные радикалы – агрессивные «обломки» молекул. Они, в свою очередь, будут атаковать и повреждать молекулы ДНК (до 50% свободных радикалов поступают именно таким образом). Это обусловит косвенное действие излучения.
Если прямое действие радиации ответственно за 10-20% лучевых поражений, то на долю косвенных приходится оставшиеся 80-90%. И здесь мы видим еще один путь защиты от радиации. Благодаря антиоксидантам – веществам, перехватывающим свободные радикалы, можно снизить косвенное воздействие. К антиоксидантам относится, например, витамин Е. Меланин является хорошим радиопротектором, а он содержится в косточках красного винограда.
Более того, свободные радикалы – это не только беда облучения. Академиком Н.М.Эммануэлем предложена свободно-радикальная теория старения, согласно которой этот печальный процесс связан с образованием в организме свободных радикалов.
Благодаря репарации бОльшая часть повреждений удаляется. Однако часть их остается.
Последствия облучения, их характер и тяжесть зависят от характера воздействия.
Внешнее облучение – это облучение человека от источника, находящегося вне его тела; внутреннее облучение – это облучение от радиоактивных изотопов (радионуклидов), попавших внутрь организма.
Внешнее облучение может полностью поражать весь организм, а может затрагивать отдельные участки тела (локальное облучение). В зависимости от этого, последствия облучения будут различными. Например, доза 10 Гр является смертельной при общем облучении. В то же время при радиотерапии раковых заболеваний суммарная доза облучения опухоли в течение длительного времени может быть в 5-7 раз больше. Нельзя сказать, что эти процедуры не наносят никакого вреда пациенту, однако через некоторое время наступает восстановление.
Радионуклиды также могут равномерно распределяться внутри тела (например, радиоактивный натрий), а могут избирательно накапливаться в отдельных органах и тканях (радиоактивный йод – в щитовидной железе, стронций – в костях, цезий – в мягких тканях и т.д.).
Один из путей защиты (о радиозащитных свойствах перехватчиков свободных радикалов мы уже говорили) основан на замещении радиоактивных изотопов «нормальными» аналогами. Так, прием йода поможет защитить ЩЖ (можно нанести йодную сеточку), а кальций с витамином Д защити костит от стронция. Ну и разумеется, если радиоизотопы все-таки попали в организм, надо стремиться к их скорейшему выведению.
Облучение может происходить практически мгновенно или быть растянутым во времени.
Все знают, что если провести несколько часов подряд под палящим солнцем, то можно получить серьезные ожоги, а если загорать по несколько минут в течение всего отпуска, то результатом будет красивый ровный загар. В подавляющем большинстве случаев хроническое облучение вызывает меньше нарушений, чем острое облучение в тех же дозах. Отчасти это может объясняться тем, что действуют системы репарации, восстановления от полученных повреждений. Более того, хроническое облучение малыми дозами может даже стимулировать их работу (мы к этому вернемся позже).
Строго говоря, понятие «хроническое» относится к облучению с малой мощностью дозы. В общем случае правильнее употреблять термин «пролонгированное облучение».
Облучение может быть однократным, а может и многократным, фракционированным. Последствия облучения организма существенно зависят не только от дозы, но и от характера воздействия. Например, доза 10 Гр является смертельной при общем облучении. В то же время при радиотерапии раковых заболеваний суммарная доза облучения опухоли в течение длительного времени может быть в 5-7 раз больше. Нельзя сказать, что эти процедуры не наносят никакого вреда пациенту, однако через некоторое время наступает восстановление.
Итак, облучение произошло. Теперь надо выяснить, каковы его последствия.
Последствия облучения могут подразделяться на соматические (развивающиеся у самих облученных) и генетические (проявляющиеся в потомстве). Генетические последствия не следует путать с последствиями облучения плода: непосредственное действие радиации в критические периоды, связанные с развитием органов и систем будущего ребенка, могут привести к нарушениям, а отдаленные последствия могут быть такими же, как при облучении взрослого организма.
По другой классификации последствия могут быть детерминированными – то есть возникающими с неизбежностью после превышения некоторого уровня дозы, и стохастическими, развитие которых происходит с определенной вероятностью. В проекте нового документа МКРЗ термин «детерминированные» дополняется расшифровкой «эффекты на уровне органов и тканей». Они связаны с гибелью большого количества клеток. Это приводит к нарушению функции органа. Степень выраженности таких нарушений зависит от дозы. Детерминированные эффекты являются пороговыми, т.е. проявляются при превышении определенного значения дозы облучения. Типичным примером является лучевая болезнь.
Острая лучевая болезнь (первые симптомы) проявляется в первые часы и даже минуты после облучения при дозах свыше 1 Зв, а при общем облучении в дозе выше 6 Зв развивается крайне тяжелая ее форма, которая может привести к смертельному исходу. Хроническая лучевая болезнь – это не последствия острой лучевой болезни; она развивается в результате длительного хронического облучения в дозах, суммарно достигающих 1-3 Зв, и может возникнуть как при общем облучении, так и при облучении отдельных органов. При дозах ниже 1 Зв лучевая болезнь не возникает, и следует искать другие причины недомогания (хотя в некоторых случаях отдельные симптомы могут проявиться и при дозах порядка 0,5 Зв).
Для вероятностных, стохастических эффектов от дозы зависит только вероятность их появления («половины рака не бывает»). А дальше – развитие радиационных раков ничем не отличается от спонтанных, возникающих и без облучения.
К таким стохастическим эффектам относятся злокачественные новообразования и генетические дефекты (в том числе, и у детей, облученных внутриутробно). Собственно, рак – это результат генетических изменений, но только не в половых, а в соматических клетках. В результате специфических мутаций (не обязательно радиационно-индуцированных) клетка может дать начало опухоли.
Все остальные эффекты относятся к детерминированным.
«Удваивающая» доза, определяемая по частоте генетических дефектов у потомков, составляет около 1 Зв, и на порядок превышает «удваивающую» дозу для соматических (канцерогенных) эффектов. В этой связи необходимо принимать во внимание данные, полученные при обследовании детей, родившихся после атомной бомбардировки Хиросимы и Нагасаки, а также результаты обследования популяций, проживающих в районах с повышенным естественным радиационным фоном (для них данные неоднозначны).
При исследовании состоянии здоровья двух поколений потомков сотрудников ПО «Маяк», подвергавшихся до зачатия хроническому облучению, не выявило никаких изменений в показателях по сравнению со средними для населения.
Низкая частота наследственных заболеваний у потомков облученных родителей находит свое объяснение. Предполагается, что повреждения в половых клетках возникают, однако, благодаря отбору, происходит их элиминация еще до диагностирования беременности. Таким образом, природа ставит блок на пути возникновения аномалий. Это нашло свое отражение в более чем 6-кратном снижении коэффициента риска в новых рекомендациях международных организаций.
Одни клетки нашего организма вынуждены часто делиться, обновляться, другие пребывают в состоянии относительного покоя. В покоящихся клетках молекула ДНК компактно упакована и более защищена. А в «работающей» клетке двойная спираль постоянно расплетается, образуются однонитевые участки. Поэтому наиболее уязвимыми являются активные делящиеся клетки. По убыванию радиочувствительности ткани и органы человека можно расположить в следующем порядке:
- красный костный мозг и гонады;
- толстая кишка, легкие и желудок;
- мочевой пузырь, молочная железа, печень, пищевод, щитовидная железа;
- кожа и клетки костных поверхностей;
- остальные органы и ткани
И, если следовать этой логике, наиболее чувствительными являются клетки развивающегося организма. Вот почему «самое слабое звено» - это плод, дети, облучающиеся внутриутробно.
Именно поэтому тератогенные эффекты занимают особое место. Появление врожденных пороков развития у детей, облученных внутриутробно, относится к детерминированным эффектам; считается, что это явление имеет порог, равный 100 мЗв.
Генетический груз. Это понятие было введено еще Меллером, известным нам по изучению мутаций у дрозофилы. Множество хронических болезней человека есть проявление генетического груза. В нашей стране этому вопросу большое внимание уделял академик Дубинин. Генетический груз включает, с одной стороны, патологические генные мутации, наследуемые от родителей и прародителей, и называемые серегационным грузом, если в виде болезни проявляются рецессивные или нелетальные доминантные мутации генов (от латинского segregatio – выщепление).
С другой стороны, определенную часть этого груза составляют новые, вновь возникшие генные мутации (в результате мутагенных влияний внешней среды). Они не прослеживаются в восходящих поколениях и составляют так называемый мутационный генетический груз.
Согласно расчетам Н.П.Дубинина, частота спонтанных генных мутаций установлена в пределах 10-10 на геном на поколение. Безусловно, частота мутаций будет значительно выше в условиях антропогенного загрязнения внешней среды.
Для радиации удваивающая доза для генетических последствия составляет 1 Гр.
По оценкам, генетический груз на сегодняшний день составляет до 10% для новорожденных детей. Это та доля популяции, которая имеет измененную наследственность и менее приспособлена к жизни, то есть более подвержена действию факторов отбора.
Если произойдет радиационная авария, население, скорее всего, подвергнется облучению в малых дозах, и к проблеме малых доз мы сейчас и перейдем.
Какие дозы считать малыми? Одна и та же доза 10 Гр будет смертельной для человека, не вызовет никаких поражений у некоторых видов среднеазиатских змей и стимулирует рост и развитие семян горчицы.
Существует несколько подходов к определению «малости» доз.
Физический подход (микродозиметрия) - 1 мГр (доза, при котором в среднем одну клетку пересечет одна частица – см. слайд 14);
Радиобиологические эксперименты в культурах клеток - 20 мГр (при этих дозах в эксперимента обнаруживается эффект)
Эпидемиологические исследования – 200 мГр (дозы, начиная с которых в популяционных исследованиях выявляется увеличение частоты рака и другие последствия)
На практике для человека считают малыми дозы, соизмеримые с естественным фоновым уровнем радиации, составляющим в среднем 2 мЗв в год. Иногда встречается выражение «сверхмалые дозы»: подразумевается, что речь идет о дозах, меньших, чем фоновые. Как видим, последствия их практически не выявляемы.
Действие малых доз не выявляется на уровне отдельного организма, его можно обнаружить только при сравнении данных обследования больших групп людей. Для того, чтобы в эпидемиологических исследованиях с 95%-ной доверительной вероятностью выявить последствия облучения в дозе 10 мЗв (т.е. в 10 раз превышающей допустимый дозовый предел!), необходимо обследовать группу в 10 млн человек и подобрать к ней контроль.
Основной предел дозы для населения – 1 мЗв/год. С чем можно сравнить эти значения?
Просмотр телепрограмм по 3 часа в день в течение года – 0,001 мЗв;
Перелет из Москвы в Нью-Йорк – 0,3 мЗв;
Медицинские процедуры не входят в этот лимит, однако они дают представление о величине дозы:
Флюорография – 0,6 мЗв
Компьютерная томография – 3 мЗв.
Облучение высокими дозами при взрыве атомной бомбы, аварии реактора и других катастрофах наносит вред здоровью человека, может вызвать необратимые последствия и даже привести к гибели. А насколько вредно облучение малыми дозами? Может быть, оно, наоборот, полезно, подобно тому, как яд, принимаемый в малых количествах, становится лекарством? Наблюдения, касающиеся стимулирующего действия малых доз, встречали, как правило, скептическое отношение со стороны и коллег-радиобиологов, и непрофессионалов. Существует понятие «гормезис». Оно пришло к нам из гомеопатии и означает противоположный эффект при применении какого-либо фактора в низких дозах.
В эксперименте малые дозы могут индуцировать повреждения в клетках, оказывать радиозащитное или радиосенсибилизирующее действие, а могут и не вызывать никаких наблюдаемых изменений. Такие различия в действии малых доз могут вызвать у неспециалистов субъективное недоверие к имеющимся данным, создают благодатную почву для разного рода спекуляций, необоснованных предположений. Противоречивость данных объясняется не ангажированностью экспериментаторов либо их научной недобросовестностью: слишком много факторов влияет на формирование повреждений, и при низких уровнях радиационного воздействия вклад их может «перекрывать» действие радиации, что приводит к неоднозначности трактовки наблюдаемых эффектов.
Благодаря зависимости проявления эффектов малых доз от нерадиационных факторов (а на уровне организма эта зависимость проявляется в еще большей степени, чем на клеточном) открываются широкие возможности для преодоления последствий радиационных аварий, приводящих к радиоактивному загрязнению обширных территорий – за счет грамотно спланированных и надлежащим образом осуществленных мер.
При изучении последствий облучения в районе ВУРС (Восточно-Уральский радиационный след) был обнаружен поразительный факт. Две соседние деревни, характеризующиеся близкими значениями радиационного загрязнения, а у жителей одной из них последствия облучения намного менее выражены, чем у жителей другой (на основании анализов). Оказалось, что в этой деревне живут староверы. Их жесткий образ жизни (на самом деле – здоровый) позволил «снивелировать» последствия облучения. И еще один момент – они в большом количестве и в разных видах употребляли облепиху, а это еще и антиоксидант, обладающий, в том числе, радиозащитными свойствами.
Человек постоянно подвергается воздействию самых различных источников риска, ко многим из которых общество привыкло и не воспринимает их драматично. При переходе улицы есть риск попасть под машину, и он выше, если нарушаются правила уличного движения. В быту существует риск взрыва газового баллона, прорыва труб. Тем не менее, никто не отказывается от передвижения, люди продолжают готовить пищу на плите, открывают водопроводные краны. Определяется «приемлемый риск», который уравновешивает возможность отрицательных последствий и пользу от конкретного вида деятельности. Когда речь идет о радиационном риске, то подразумевается вероятность возникновения у человека и его потомства какого-либо вредного эффекта. Основная проблема – стохастические радиационные эффекты (с детерминированными более-менее понятно, они потому и детерминированные) не отличаются по проявлениям от нерадиационных, а доля их составляет проценты от общего уровня, который существует и без радиации. Можно с большой долей уверенности утверждать, что радиационной добавки не будет наблюдаться при низких дозах, а существование «спонтанных» случаев создаст впечатление, что облучение во всем виновато. Соблазн списать все проблемы на облучение велик, а между тем источник их может лежать в другой области, в первую очередь – социальной.
Показательный пример: в Японии для выявления рака желудка было принято решение подвергнуть флюорографическому обследованию 2 млн. чел. При этом было известно, что теоретически это может привести к появлению 250 фатальных случаев рака. Тем не менее, поскольку это заболевание встречается часто, было решено пойти на такой риск. В результате было выявлено 8 тыс. случае рака, и благодаря своевременной диагностике большинство людей удалось спасти.
Если сравнивать теоретически рассчитанные риски от действия излучения в дозах, соответствующих предельным, с другими рисками, окажется, что они:
- примерно в 10 раз меньше риска смертности от несчастных случаев в быту;
- сравнимы с риском гибели от удара молнии.
Если бы в качестве приемлемого был принят риск, равный таковому от выкуривания 20 сигарет в сутки, то предел дозы облучения населения составил бы в этом случае 1 Зв, то есть в тысячу раз выше, чем это принято сейчас.
Представляют интерес и результаты, полученные белорусскими учеными. В январе 1987 года в некоторых районах Белоруссии, в том числе, в Минске, было отмечено повышение частоты рождения детей с синдромом Дауна. Это наследственное заболевание, связанное чаще всего с нерасхождением хромосом. Авторы достаточно осторожно подошли к вопросу о возможной причинной связи между действием радиации и генетическими эффектами: так, они не нашли корреляции между возможной дозой облучения будущих родителей в разных районах и частотой рождения детей с этой генетической патологией. Спустя несколько лет, при продолжении исследований в этом направлении, была показана цикличность повышения частоты новорожденных с синдромом Дауна, и именно на январь 1987 (спустя 9 месяцев после аварии) пришелся один из локальных пиков.
