Биологические эффекты малых доз ионизирующих излучений.

Биологическое действие малых доз ионизирующих излучений представляет собой один из наиболее сложных и наименее исследованных разделов биологии и радиационной медицины.

Опубликованные в последнее десятилетие работы по этому вопросу не прояснили ситуацию. Сложность изучения эффектов, вызванных воздействием малых доз, заключается прежде всего в трудностях способов оценки поражающего их действия, особенно с учетом тех последствий, которые могут сказаться на общем состоянии целостного организма.

К сожалению, до настоящего времени нет единого мнения относительно того, что следует понимать под термином “малые дозы”. В литературе различные авторы в понятие “малые дозы” вкладывают дозы ионизирующих излучений, различающиеся между собой в десятки, а иногда даже в сотни раз. Вместе с тем, этот вопрос является исключительно важным, поскольку он определяет стратегию разработки проблемы малых доз. Поэтому остановимся на нем более подробно.

По мнению радиобиолога А.М.Кузина малыми дозами следует считать дозы ниже 0,1 Гр. Для них характерно стимулирующее действие облучения или явление так называемого пострадиационного гормезиса. Однако данная точка зрения не является общепринятой. Своеобразное определение малой дозы предложил радиобиолог А.В.Лебединский. Согласно его точке зрения под малой дозой следует понимать максимально эффективную дозу в отношении какого-либо биологического процесса. Правда, это определение идентично понятию пороговой дозы. Специалисты, работающие в области радиационной гигиены считают, что под малыми дозами следует понимать диапазон доз от естественного фона до предельно допустимых уровней, поскольку можно думать, что при действии таких доз не будет возникать каких-либо существенных нарушений здоровья человека. При этом предполагается, что воздействие в этих дозах, естественно, будет вызывать некоторые изменения реактивности организма и сдвиги со стороны ряда систем.

В военной радиологии малой принято считать дозу в 0,5 Гр. Аргументацией этой точки зрения может служить то обстоятельство, что облучение в дозах, превышающих этот уровень (вплоть до 1 Гр), хотя и не вызывает у человека развитие острой лучевой болезни, но уже может быть причиной комплекса изменений, известного в клинике под названием реакции на облучение или “лучевая реакция”.

Многолетние наблюдения, проводимые за большими контингентами лиц, облученных в малых дозах в результате взрывов в Хиросиме и Нагасаки, аварии на Маршалловых островах показали, что вследствие действия малых доз радиации популяции в целом угрожает развитие определенных групп болезней, требующих направленных медицинских мероприятий.

Кроме того, изучение влияния малых доз облучения на организм человека имеет биологический смысл, так как позволяет получить четкое представление о радиочувствительности различных тканей и возможности развития в них патологических процессов, о канцерогенных дозах облучения, об изменениях угрожающих нарушениями функции жизненно важных органов.

Биологические эффекты малых доз удобно изучать на культуре лимфоцитов периферической крови человека. Невысокий спонтанный уровень хромосомных аберраций в культуре лимфоцитов клинически здоровых доноров (1-1,5%) и высокая радиочувствительность хромосом по сравнению с хромосомами других видов позволяет достоверно регистрировать индуцированные радиацией структурные повреждения хромосом при достаточно низких дозах. Это свойство лимфоцитов используется в настоящее время при разработке калибровочных кривых для целей биологической дозиметрии в случаях острого неконтролируемого облучения человека.

Основная трудность в получении объективной информации о мутагенном действии малых доз радиации заключается в сравнительно низком уровне индуцированных структурных мутаций в диапазоне малых доз. Поэтому для получения достаточно точной количественной оценки их мутагенного действия требуется анализ очень большого числа метафаз от каждого донора. Проведенными исследованиями установлено, что количественные закономерности формирования структурных повреждений хромосом при действии низких уровней радиации несколько отличаются от действия более высоких доз. Если в первом случае их частота характеризуестя линейной зависимостью от дозы, то во втором - линейно-квадратической.

При оценке и прогнозировании ущерба от ионизирующего излучения и для осуществления практических разработок в области радиационной защиты чаще всего используют концепцию беспороговой линейной зависимости доза-эффект.

Соответствующие коэффициенты линейной связи между дозой облучения и различными стохастическими эффектами устанавливают на основе известных данных о случаях смерти в результате возникновения злокачественных опухолей и генетических дефектов в первых двух поколениях потомства лиц облученных большими дозами. Как правило, эти коэффициенты выражают в виде ожидаемого числа случаев смерти от злокачественных опухолей и генетических дефектов, отнесенного к коллективной дозе 10⁴ чел-Зв. Кроме того, при оценке воздействия излучения часто используют параметр риска r, равный средней инидивидуальной вероятности смерти в результате облучения, отнесенной к дозе 1 Зв (табл.23). Между параметром риска r и ожидаемым числом случаев n смерти существует такая простая связь:

r = 10^-4 n

Таблица 23. Параметр риска r и ожидаемое число n случаев смерти от злокачественных опухолей и наследственных дефектов в результате облучения.

Заболевание	Критический орган	r, 10-2 Зв-1	n, число случаев смерти на 104 чел-Зв
Лейкемия	Все тело, красный костный мозг	0,2	20
Рак щитовидной железы	Щитовидная железа	0,05	5
Рак молочной железы	Молочная железа	0,25	25
Опухоли костной ткани	Скелет	0,05	5
Опухоли легких	Легкие	0,2	20
Опухоли других органов и тканей	Все остальные органы и ткани	0,5	50
Все злокачественные опухоли	Все органы и ткани	1,25	125
Наследственные дефекты	Половые железы	0,4	40
Всего		2,9	290