Вивчення віддалених наслідків радіації почалося ще в 20-ті роки XX століття. Як показали дослідження, іонізуюче випромінювання є причиною хромосомних мутацій. Вивчення здоров'я жителів японських міст Хіросіми і Нагасакі показали, що через 12 років після ядерного бомбардування збільшилася частота онкологічних захворювань у тих людей, які були піддані радіаційному впливу. Причому ризик розвитку раку не пов'язаний з пороговою моделлю, коли захворювання виникає в результаті перевищення «критичного» значення отриманої дози. Він збільшується лінійно, навіть при короткочасному опроміненні. Ці явища пов'язані зі стохастичним ефектом радіації. Як вважають вчені, будь-яка доза випромінювання підвищує ризик виникнення злоякісних пухлин і генетичних порушень.
Що таке стохастичний ефект іонізуючого випромінювання?
Радіація має руйнівним ефектом щодо біологічних тканин. В сучасній науці виділяють 2 варіанти таких наслідків: детерміновані та стохастичні ефекти. Перший тип ще називають визначеним (від латинського слова determino – «визначати»), тобто наслідки виникають при досягненні дозового порога. При його перевищенні ризик появи відхилень збільшується.
До патологій, які виникають в результаті детермінованих ефектів, відносяться гостре променеве ураження, радіаційні синдроми (костномозговой, шлунково-кишковий, церебральний), погіршення репродуктивної функції, катаракта. Вони відзначаються в найкоротші терміни після отримання дози радіації, рідше – у віддалений період. Стохастичні, або випадкові ефекти (від грецького слова stochastikos – «вміє вгадувати») – це такі наслідки, тяжкість яких не залежить від дози опромінення. Дозовая залежність проявляється у збільшенні частоти виникнення патології серед популяції живих організмів. Вірогідність негативних наслідків існує навіть при короткочасній експозиції.
Відмінності
Відмінності стохастичного ефекту випромінювання від детермінованого описані в таблиці нижче.
Критерій
Детерміновані ефекти
Стохастичні ефекти
Порогова доза
Проявляються при великих дозах (>1 Гр). При перевищенні порогового значення захворювання неминуче (зумовлена, детерміновано). Важкість ураження зростає із зростанням дози
Спостерігаються при малих і середніх дозах. Патогенез не залежить від дози
Механізм пошкодження
Загибель клітин, що призводить до порушення функціонування тканин і органів
Опромінені клітини залишаються живими, але змінюються і дають мутирующее потомство. Клони можуть бути придушені імунною системою організму. В іншому випадку розвивається рак, а при ураженні статевих клітин – спадкові дефекти, скорочують тривалість життя
Час появи
Протягом декількох годин або днів після опромінення
Після латентного періоду. Захворювання носить випадковий характер
Одна з особливостей стохастичних явищ – це те, що вони можуть одночасно протікати разом з хронічною променевою хворобою.
Види
До стохастичним ефектів належать 2 види змін в залежності від того, який вид клітин вражений:
Соматичні ефекти (злоякісні пухлини, лейкоз). Вони виявляються при тривалому спостереженні. Успадковані ефекти, які реєструються у нащадків опромінених осіб. Виникають із-за пошкодження геному в статевих клітинах. Обидва типи дефектів можуть з'являтися як в організмі опроміненого людини, так і у його потомства.
Мутація клітин
Мутаційні процеси в клітині, подвергнувшейся радіаційного впливу, не призводять до її загибелі, але стимулюють генетичну трансформацію. Виникає так звана радіаційно-індукована мутація – штучно викликане зміна структур клітини, які відповідають за передачу спадкової інформації. Вони носять постійний характер. Клітинні мутації завжди є і в природних, природних механізмах. Завдяки їм діти відрізняються від своїх батьків. Цей фактор є дуже важливим для біологічного розвитку. Спонтанні ракові і генетичні патології постійно присутні в людській популяції. Іонізуюче випромінювання є додатковим агентом, що збільшує ймовірність виникнення таких змін. В медичній науці прийнято вважати, що навіть одна трансформована клітина може покласти початок розвитку пухлинного процесу. Розрив ДНК і хромосомні аберації здатні виникнути після одного інциденту іонізації.
Захворювання
Достовірна зв'язок певних захворювань і випадкових наслідків радіації була доведена тільки в 90-ті роки XX ст. Нижче перераховано, що відноситься до стохастичним ефектів іонізуючих випромінювань:
Злоякісні пухлини шкіри, шлунка, кісткової тканини, грудних залоз у жінок, легенів, яєчників, щитовидної залози, товстої кишки. Неопластические захворювання кровотворної системи. Непухлинні захворювання: гіперплазія (надмірне розмноження клітин) або аплазія (зворотний процес) органів, які складаються із сполучної тканини (печінка, селезінка, підшлункова залоза та інші), склеротичні патології, гормональні порушення. Генетичні наслідки. Спадкові аномалії
У групі генетичних ефектів виділяють 3 типи аномалій:
Зміну геному (числа і форми хромосом), що призводить до розвитку різних відхилень – синдрому Дауна, вад серця, епілепсії, катаракти та інших. Домінантні мутації, що проявляються відразу, у першому або другому поколінні дітей. Рецесивні мутації. Вони виникають тільки тоді, коли у обох батьків мутував однаковий ген. В іншому випадку генетичні аберації можуть не проявлятися протягом кількох поколінь або не виникати взагалі. Іонізуючі випромінювання призводять до виникнення генетичної нестабільності у клітці з-за порушень в системі відновлення пошкоджених ДНК. Зміна нормального перебігу біосинтезу тягне за собою зниження життєздатності і поява спадкових захворювань. Нестабільність геному клітин також є ранньою ознакою розвитку раку.
Рівень онкопатии і прихований період
Так як стохастичні ефекти носять випадковий характер, то можна достовірно дізнатися, у кого вони розвинуться, а у кого – ні. Природний рівень онкологічних захворювань у людській популяції становить близько 16 % протягом усього життя. Цей показник вище при збільшенні колективної дози опромінення, але точних даних на цей рахунок у медичній науці немає. Оскільки розвиток злоякісних пухлин є багатостадійним процесом, то онкопатології, обумовлені стохастичними ефектами, мають досить тривалий латентний (прихований) період, що передує виявлення захворювання. Так, при розвитку лейкозу цей показник становить у середньому близько 8 років. Після ядерного бомбардування в японських містах Хіросіма і Нагасакі рак щитовидної залози діагностували через 7-12 років, а лейкози – через 3-5 років. Вчені вважають, що тривалість латентного періоду для злоякісних захворювань у певній локалізації залежить від дози опромінення.
Наслідки генетичних мутацій
Наслідки спадкових мутацій підрозділяють на три групи по важкості перебігу:
Великі аберації – загибель в ранній ембріональний і післяпологовий період, серйозні вроджені вади (черепно-мозкові грижі, відсутність кісток склепіння черепа, мікро - і гідроцефалія; недорозвинення або повна відсутність очного яблука, аномалії кісткової системи – зайві пальці, відсутність кінцівок та інші), затримка розвитку. Фізична неповноцінність (нестабільність щодо зберігання і передачі генетичного матеріалу з покоління в покоління, погіршення опірності організму до несприятливих зовнішніх факторів). Підвищений ризик розвитку злоякісних пухлин у результаті спадкової схильності.
