Стохастические последствия облучения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Стохастические последствия облучения

1. Стохастические последствия облучения

Стохастические эффекты излучения представляют собой вредные биологические эффекты, вызванные ионизирующим излучением, не имеющие дозового порога возникновения, вероятность возникновения пропорциональна дозе и для которых тяжесть проявления не зависит от дозы. В отношении данной патологии считается обоснованной беспороговая концепция, согласно которой прирост патологии пропорционален коллективной эффективной дозе радиации, начиная с нулевой дозы. Дозовая зависимость для стохастических эффектов проявляется не в изменении тяжести заболевания, а в увеличении частоты той или иной патологии. При этом значение имеет не индивидуальная, а коллективная доза облучения на определенную популяцию лиц.

Стохастические эффекты -- последствия, носящие вероятностный, случайный характер. Вероятность их проявления существует при облучении в малых дозах ИИ. С увеличением последних она возрастает, но при этом тяжесть течения процесса от них не зависит.

В зависимости от вида клеток, в которых происходят наследственные изменения, различают:

соматические или сомато-стохастические эффекты, которые регистрируют у лиц подвергшихся облучению. К ним относят злокачественные новообразования, лейкозы, обусловливающие главный риск возникновения соматических последствий облучения в небольшой дозе; они выявляются лишь при длительном наблюдении (15-30 лет) за большими группами населения (десятки, сотни тысяч человек);

наследуемые или генетические эффекты, которые регистрируют у потомков лиц, подвергшихся облучению и является следствием повреждения генома половых клеток.

Таким образом, можно говорить о следующих механизмах формирования отдаленных последствий облучения:

1. Накопление повреждений в генетическом аппарате соматических и половых клеток;

2. Геномные нарушения;

3.Нарушения нейро-эндокринной регуляции, определяющие снижение адаптационных возможностей организма.

Достоверность связи определенной части этих эффектов с облучением была доказана международной медико-эпидемиологической статистикой лишь в начале 1990-х годов. Стохастические эффекты обычно обнаруживаются через длительное время после облучения и лишь при длительном наблюдении за большими группами населения в десятки и сотни тысяч человек. Средний латентный период составляет около 8 лет для лейкоза и в 2-3 раза больше для остальных видов онкозаболеваний. Риск умереть от рака вследствие облучения неодинаков у мужчин и женщин и меняется в зависимости от времени после облучения.

В основе стохастического эффекта излучения лежит радиационно-индуцированная мутация отдельных клеток облученного органа или ткани.

Мутацией называют внезапно возникающее естественное или искусственно вызываемое стойкое изменение структур клетки, ответственных за хранение наследственной информации, и ее передачу от клетки к клетке в процессе клеточного деления, без которого невозможно существование живого организма. Возникающие под действием излучения мутации половых клеток родителей могут привести к возникновению генетических (передающихся по наследству) эффектов излучения у потомков облученных лиц. Мутации соматических клеток тела человека могут привести к возникновению раковых заболеваний.

Возникновение мутаций под действием излучения, и их реализация в виде наблюдаемого стохастического эффекта излучения имеют вероятностную природу. Мутация соматических и половых клеток живого организма является мощным фактором биологического развития. Клеточные мутации под действием природных и искусственных факторов окружающей среды являются первопричиной и того, что дети не являются копиями своих родителей и того, что любой человеческой популяции присущ определенный фоновый уровень спонтанных раковых и генетических заболеваний. До настоящего времени среди стохастических эффектов излучения не обнаружено специфических заболеваний, которые возникают только под действием излучения.

Ионизирующее излучение является всего лишь одним из факторов, воздействие которых может увеличить вероятность возникновения онкологических или генетических заболеваний в популяции.

С представлением о мутациях согласуется понятие о беспороговом характере действия излучения и о линейной зависимости эффекта от дозы.

Считается, что одна измененная клетка может положить начало развитию опухоли, а первичным изменением в клетке, достаточным для возникновения мутации, может быть разрыв ДНК, возникший вследствие одной ионизации.

В то же время в организме человека всегда имеется большое число клеток, имеющих повреждения ДНК, достаточные для развития опухоли, но возникшие по другим, нерадиационным, причинам.

В отношении стохастических эффектов излучения предполагается отсутствие дозового порога. Поскольку природный радиационный фон всегда существует, как существует и спонтанный уровень стохастических эффектов, то любая практическая деятельность, приводящая к дополнительному облучению, приводит и к увеличению вероятности стохастических эффектов. Вероятность их возникновения предполагается пропорциональной дозе, а тяжесть проявления - не зависящей от дозы облучения.

2. Онкологическая патология

К сомато-стохастическим последствиям облучения относят злокачественные новообразования, которые могут возникать практически во всех органах: лейкозы; рак щитовидной железы; рак легких, желудка; эндокринно-зависимые опухоли - рак молочной железы и яичников, злокачественные опухоли кожи и костей.

В индивидуальном плане нельзя сказать, у кого разовьется онкопатология, но в популяции в целом при увеличении коллективной дозы излучения будет происходить прибавка к естественному спонтанному уровню. Естественный уровень онкопатологии до 1986 г. находился на уровне примерно 16% от общей численности населения на протяжении всей жизни человека. На 1 млн. человек за 70 лет жизни онкологическими болезнями заболевало 160 тысяч, из которых 70 тысяч излечивалось, и для 90 тысяч исход был летальным. Заболеваемость лейкозами составляла 40 случаев на 1 млн. жителей в год относительно возраста или 2800 случаев на 1 млн. за 70 лет жизни.

Развитие радиационно-индуцированной онкопатологии характеризуется довольно продолжительным латентным периодом, что неудивительно, если учесть, что онкогенез представляет собой многостадийный процесс. По данным наблюдения за пострадавшими от атомной бомбардировки в Японии минимальный латентный период для развития лейкозов составил 3-5 лет, для рака щитовидной железы - 7-12 лет, для рака легких, грудной железы, толстой кишки - 10-20 лет. В то же время минимальный латентный период для повышения уровня заболеваемости раком щитовидной железы у детей Беларуси после Чернобыльской аварии составил всего 4 года. Эти данные показывают, что при развитии онкопатологии определенной первичной локализации продолжительность латентного периода в значительной степени является дозозависимой величиной.

3. Генетическая патология

излучение мутация генетический радиация

Генетические последствия действия радиации можно разделить на 3 группы:

1. Серьезные нарушения развития у потомства облученных родителей:

эмбриональная и ранняя постнатальная гибель;

врожденные пороки и задержка развития;

снижение фертильности;

изменение морфологических и биохимических признаков.

В их основе лежат "крупные" мутации: хромосомные, геномные, доминантные генные. Эффекты этой группы проявляются преимущественно в первом и втором поколениях после облучения.

2. Физиологическая неполноценность потомства:

снижение устойчивости к неблагоприятным воздействиям;

функциональные сдвиги;

дестабилизация генетического аппарата.

3. Увеличение риска канцерогенеза, поскольку мутагенные воздействия на родителей создают наследственную предрасположенность к бластомогенезу у потомства.

Под влиянием радиации происходит прибавка генетической патологии, врожденных аномалий развития. До 1986 г. на 1 млн. живородившихся 100 тыс. или 10% составлял естественный уровень врожденных аномалий развития, из которых 4% существенных и 6% несущественных. Несущественные аномалии клинически незначимы, ребенок развивается нормально, живет полноценно. Было подсчитано, что ежегодно в странах бывшего СССР рождалось 280 тыс. детей с врожденными аномалиями развития (в США - 350 тыс.). 10% детей с существенными врожденными аномалиями развития погибает в 1-й год жизни, 90% становится инвалидами разной степени.

4. Понятие «малые дозы ИИ». Радиационный гормезис

К настоящему времени известна вероятность заболевания раком при получении человеком поглощенной дозы в 1 Гр. Известно также, что радиационный риск при полном отсутствии облучения равен нулю. Однако мало что известно о действии промежуточных доз, поэтому следует попытаться экстраполировать известные оценки риска при больших дозах облучения на область малых доз.

Малыми дозами для данного вида организмов называют дозы, при которых выявляется обратная реакция объекта по сравнению с реакцией, вызываемой в области поражающего действия этого же вида радиации. Область малых доз лежит, как правило, на 2 порядка ниже LD50 для данного объекта. Т. к. для человека LD50 лежит в диапазоне 3-5 Гр (среднее значение 4 Гр), область малых доз будет составлять значения поглощенных доз меньше, чем 0,04 Гр.

Доказано, что малые дозы радиации, не оказывающие заметного физиологического влияния на организм, повышают частоту генетических мутаций (нарушений) в облученных клетках и вероятность развития определенных групп болезней (чаще новообразований) у популяции в целом. В Беларуси, например, резко возросли заболевания щитовидной железы: ее гиперплазия (разрастание ткани), узловой зоб, рак. Причина - повреждение щитовидной железы в результате ее облучения радиоактивным йодом-131, составляющим значительную часть радиоактивных выбросов и избирательно накапливающемся в щитовидной железе. Особое беспокойство вызывают отдельные последствия аварии в виде «генетического груза»: у жителей республики значительно возрос уровень мутаций, хромосомных нарушений, увеличилось количество рождения детей с врожденными и наследственными пороками развития.

На рисунке показаны три способа упомянутой экстраполяции. В общем случае все возможные виды зависимостей можно условно отнести к одному из трех типов. Первый тип зависимости (1) графически представляет собой прямую; это означает, что вероятность заболевания увеличивается прямо пропорционально дозе облучения. Второй тип зависимости (2) представлен выпуклой кривой и предполагает, что с увеличением дозы вероятность заболевания быстро растет при малых дозах и медленнее при больших. Третий тип зависимости (3) представлен вогнутой кривой и предполагает, что с увеличением дозы вероятность заболевания возрастает медленнее при малых дозах, чем при больших. Кривая (3) может быть продолжена до пересечения с осью ординат в области положительных эффектов (4), что позволяет предполагать возможность предупреждения малыми дозами онкологических заболеваний. Этот эффект получил название радиационного гормезиса.

Рис. Способы экстраполяции стохастических эффектов в область малых доз ионизирующих излучений

5. Изменениях в основных регуляторных системах организма при действии малых доз ионизирующего излучения. Функциональные сдвиги нервной деятельности. Неврологические заболевания

излучение мутация генетический радиация

Имеющиеся в литературе клинические данные об изменениях в основных регуляторных системах организма при действии ионизирующего излучения в дозах, не вызывающих острую или хроническую лучевую болезнь, указывают на то, что функциональные изменения деятельности основных физиологических систем чаще всего носят полисиндромный характер. Это проявляется в первичных функциональных отклонениях на уровне многих физиологических систем организма, развитию донозологических состояний, переходящих с ростом дозы к клинической патологии. Как показывает анализ заболеваемости ликвидаторов аварии на ЧАЭС, при дозах более 5 сГр через четыре года имеет место достоверный рост заболеваний по следующим классам болезней: болезни нервной системы, психические расстройства, болезни крови и кроветворных органов, болезни органов пищеварения. По другим классам болезней различия в показателях заболеваемости не выявлены.

Рассмотрим данные о состоянии различных систем организма у лиц, подвергшихся облучению в малых дозах, и на этой основе попытаемся установить, к каким клиническим последствиям приводит облучение в установленных выше диапазонах дозы.

В структуре неврологической заболеваемости особое место занимает синдром вегетативной дистонии. Стойкие и выраженные нарушений вегетативной регуляции выявлены при дозе внешнего облучения выше 25 - 50 сГр.

Психологические и психосоциальные скрининговые исследования больших контингентов пострадавших вследствие аварии на ЧАЭС выявили универсальную реакцию в виде повышения тревожности как устойчивой личностной черты, характерной для состояния стресса со всеми его тремя компонентами: соматическим, эмоционально-волевым, поведенческим. При этом отмечается ускорение перехода психофизиологических расстройств в стойкие психосоматические у 30 % обследованных. Анализ клинических данных обследованных лиц с установленными дозовыми нагрузками показывает, что при облучении в диапазоне дозы от 5 - 15 сГр до 25 - 50 сГр психофизиологические и психологические изменения можно рассматривать как функциональный или рефлекторный ответ нервной системы в виде неспецифической ориентировочной реакции при восприятии облучения как раздражителя. При больших дозовых нагрузках (от 60 до 100 - 200 сГр) физиологическая реакция трансформируется в реакцию повреждения. Наблюдаемую реакцию нервной системы на ионизирующее излучение можно оценить как дизрегуляторный синдром, который в свою очередь модифицирует клиническое течение ранее существовавшей патологии, способствует более торпидному ее течению и снижает в ряде случае эффективность терапии.

Размещено на Allbest.ru