Радиобиологические эффекты малых доз радиации

ФГБОУ ВПО «МОРДОВСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ  Н. П. ОГАРЕВА» 

МЕДИЦИНСКИЙ ИНСТИТУТ 

КУРС  РАДИАЦИОННОЙ ГИГИЕНЫ 
 
 

Реферат

на  тему:

«Радиобиологические эффекты малых  доз радиации» 
 

Выполнила:

студентка 704 группы

К. И. Иркова 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Саранск, 2011 г.

     В природе не существует феномена, не подверженного модифицирующему  воздействию ионизирующих излучений, так как их энергия превосходит  энергию внутримолекулярных и межмолекулярных  связей. Соответственно исключительно  разнообразен набор объектов, являющихся предметом радиобиологических исследований: фаги, вирусы, простейшие, изолированные  клетки, клеточные, тканевые и органные культуры, многоклеточные низшие и  высшие растительные и животные организмы, включая человека, популяции, биоценозы [1].

     За  сто с лишним лет, прошедших со времени открытия рентгеновских  лучей, накоплен огромный фактический  материал по радиационным реакциям на всех уровнях биологической организации  – от молекулярного до популяционного. 
Имеющееся в распоряжении ученых гигантское количество результатов исследований на различных объектах, включая разные виды животных и человека, намного превосходит исследования всех других внешних агентов. Будучи проведены при разных условиях и дозах радиационного воздействия, они оказываются вполне репрезентативными для обоснованных выводов о действии излучения на здоровье человека.

     Радиобиологические  эффекты малых  доз радиации

     В начале 70-х годов прошлого столетия научные приоритеты стали концентрироваться на фундаментальных исследованиях механизмов биологического действия так называемых “малых доз ионизирующей радиации”, возможные эффекты которых получили название стохастических (вероятностных) отдалённых последствий действия радиации.

     Неопределенность  в отношении действия малых доз  облучения обусловливает отрицательное  отношение общественности к любым  радиационным технологиям и давление на государство со стороны общественности, требующей снижения допустимых уровней  радиационного воздействия. 

     Термин  «малые дозы» и, соответственно, низкие уровни – довольно условные понятия. Поэтому прежде всего следует определить само понятие  низкого уровня облучения (НУО) и затем решить, что можно считать влиянием НУО на здоровье.

     По  определению НКДАР ООН – наиболее компетентного международного научного органа – к малым дозам относятся  накопленные дозы до 200 мЗв и к низкоинтенсивному излучению - мощность доз менее 1^.10^-4 Гр/мин. (табл. 1)

     Таблица 1

     Понятие о малых дозах радиации с низкой ЛПЭ (рентгеновское и гамма-излучение) применительно к облучению человека и животных

     В табл. 2 дана упрощенная сводка предполагаемых последствий для здоровья человека при облучении всего тела [2].

     Таблица 2

     Биологические эффекты радиационного воздействия

 

     Обоснование принятой в настоящее время градаций доз см. в статье Ю.С.Рябухина [Медицинская  радиология и радиационная безопасность, 2000, т. 45, № 4, с.5-45]. Разовая эквивалентная доза не выше 0,1 Зв – малая, при этом накопленная мощность эквивалентной дозы за жизнь не должна превышать 1 Зв.

     Понятие «низкий уровень облучения» обозначает либо малую дозу облучения при  любой мощности дозы, либо низкую мощность дозы в течение всей жизни, либо то и другое вместе. С другой стороны, эквивалентные дозы, превышающие 1 Зв, следует считать большими, а дозы, заключенные между 0,1 и 1 Зв, – промежуточными [1].

     Исследования  жертв атомных бомбардировок  Хиросимы и Нагасаки показали значительное повышение статистики раковых заболеваний  при дозах свыше 0,2 Гр. Эти дозы были получены внезапно (как в Чернобыле) непосредственно после взрыва. Поэтому  при оценке рисков раковых заболеваний  в результате получения низких доз  ионизирующей радиации или доз, приобретенных  вследствие медленного накопления, возник ряд проблем.

     В этой области множество очевидных, но подчас трудно преодолимых обстоятельств, связанных в основном с невозможностью достичь необходимой статистической надежности массива получаемых экспериментальных и эпидемиологических данных для научного доказательства наличия, либо отсутствия эффектов облучения в диапазоне малых доз.

     Приведём  лишь один пример. Для того, чтобы получить статистически значимую (с 90% вероятностью) зависимость доза-эффект в канцерогенезе необходимы следующие размеры выборки изучаемой популяции населения (табл. 3).

     Таблица 3

     Размер  выборки, необходимой для статистически  значимого (с 90% вероятностью) определения  зависимости доза-эффект в канцерогенезе

 

     Если  область реального проявления стохастических эффектов находится, как полагают некоторые  учёные, в пределах значений накопленной  дозы в диапазоне 0,2-0,5 Зв, а сейчас дискутируется опасность доз  даже порядка 0,01 Зв, то используя данные табл. 3, легко показать непреодолимые  трудности осуществления эпидемиологических работ на популяции численностью в 10⁶ и, тем более, в 10⁷ человек. При этом, не считая, что в данном исследовании в качестве обязательного элемента требуется наличие примерно подобного по размерам контроля.

     Для регистрации эффектов при дозе 10 мЗв с доверительной вероятностью 90% контингент исследуемых согласно [НКДАР ООН, 1988] должен быть  не менее 5 млн. человек. 

     В экспериментах потребуется также  огромное число подопытных животных. При этом необходимо исключить или  учесть (что затруднительно) влияние  других вредных факторов внешней  среды, которое может быть более  сильным, чем облучения в малых  дозах. В условиях глобального загрязнения  внешней среды различного рода физическими, химическими и биологическими агентами сделать это практически невозможно. 

     Какова  опасность малых доз радиации? До сих пор нет однозначного ответа на этот вопрос. Критерием опасности  облучения считают учащение случаев  онкологических заболеваний и генетических нарушений по отношению к спонтанному  уровню. Дополнительный рост числа  таких недугов становится значимым в экономическом плане. Возможный  риск возникновения заболеваний не должен превышать риск их возникновения в благополучных отраслях производства (рис. 1).

     В системе приоритетов относительной  опасности различных видов антропогенного воздействия на человека первые два  места принадлежат тяжелым металлам и химическим токсикантам (в настоящее время общее число канцерогенов достигло 228, еще 12 соединений рассматриваются как потенциально канцерогенные), радиация находится на 26-м месте. Однако критерии для сопоставления канцерогенного действия этих агентов и радиации не разработаны. Никто не знает, каков интимный механизм иницирования злокачественных опухолей экзогенного происхождения. Доминирует конъюнктура нестабильности генома для радиобиологии и радиоэпидемиологии малых доз, поскольку этот феномен теоретически остается единственным возможным молекулярным механизмом радиационного канцерогенеза  в данной области. Декларации об индукции радиационно-индуцированной нестабильности генома (РИНГ) входят в основные работы по малым дозам радиации, включая объяснения канцерогенных и мутагенных эффектов аварии на ЧАЭС. Гипотетически нелинейная зависимость от дозы и мощности дозы при малых дозах возможна только в том случае, если для возникновения наблюдаемого эффекта (онкологического заболевания) произойдет второе событие передачи энергии слабоионизирующего излучения в том же объеме в той области клетки, которая наиболее чувствительна в отношении канцерогенеза, причем не позже, чем восстановится повреждение от первого события.

     Воздействие малых доз ионизирующего излучения  на человека трудно фиксировать на фоне комплекса факторов физической, химической и социально-психологической  природы, действие которых в десятки  раз превышает биологический  эффект малых доз. Общеизвестны две  точки зрения на указанную проблему (рис. 2). Первая – гипотеза беспорогового действия ионизирующей радиации, согласно которой последняя в любом диапазоне доз вредна. Вторая гипотеза утверждает, что малые дозы ионизирующего излучения способствуют репарации повреждений ДНК, стимулирующих образование соответствующих ферментов, благодаря чему уменьшается число случаев рака.

      Рис. 2. К вопросу о пороговой и беспороговой гипотезах:

     (а)  экстраполяция данных, полученных  в области высоких доз, в  область низких доз; 

     (б)  зависимость «доза-риск» в случае  существования порога [5]

     Первая  проблема состоит в экстраполяции  взаимосвязи между дозой облучения  и медицинскими последствиями при  проведении анализа в направлении  все более низких доз. Поскольку  раковые заболевания вызываются различными причинами, то линейная беспороговая зависимость «малые дозы - эффект» не поддается проверке. Вторая проблема заключается в необходимости изменения расчетов риска заболеваемости раком в будущем по мере накопления научных данных. Если модель относительного риска верна, то следует ожидать растущее число случаев заболеваемости раком по мере старения жертв облучения.

     Наконец, имеются неопределенности, связанные  с воздействием низких доз и скорости их накопления при облучении низкоинтенсивной ионизирующей радиацией. Выводы, сделанные BEIR, ICRP и рядом других организаций, свидетельствуют о том, что низкие дозы и скорости их накопления при облучении низкоинтенсивной ионизирующей радиацией менее опасны с точки зрения заболеваемости раком, прежде всего, лейкемией, чем это вытекало бы из линейной экстраполяции данных по низкоинтенсивной радиации при высоких дозах и высоких темпах их накопления (рис. 2). К сожалению, эпидемиологическая база данных для оценки правильности указанных поправок весьма отрывочна.

     Особенности действия малой дозы при малой  мощности дозы проявляются в биологических  эффектах радона. Известно, что в  рудниках его повышение достоверно увеличивает частоту случаев  смерти горнорабочих от рака легкого. Зависимость заболеваемости от активности радона принята линейной и беспороговой. На этой основе в рекомендациях МАГАТЭ установлен предел дозы на легкие от радона для персонала и населения в несколько раз выше, чем от других источников облучения [6].