Стохастичний ефект іонізуючого випромінювання

Вивчення віддалених наслідків радіації почалося ще в 20-і 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 руйнівний ефект щодо біологічних тканин. У сучасній науці виділяють 2 варіанти таких наслідків: детерміновані і стохастичні ефекти. Перший тип ще називають зумовленим (від латинського слова determino « "визначати"», тобто наслідки виникають при досягненні дозового порогу. При його перевищенні ризик появи відхилень збільшується.

До патологій, що виникають в результаті детермінованих ефектів, відносяться гостре променеве ураження, радіаційні синдроми (кістковомозковий, 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. Дозова залежність проявляється в збільшенні частоти виникнення патології серед популяції живих організмів. Імовірність негативних наслідків існує навіть при короткочасній експозиції.

Відміна

Відмінності стохастичного ефекту випромінювання від детермінованого описані в таблиці нижче.

Одна з особливостей стохастичних явищ - це те, що вони можуть одночасно протікати разом з хронічною променевою хворобою.

Вид

До стохастичних ефектів відносяться 2 види змін в залежності від того, який вид клітин вражений:

• Соматичні ефекти (злоякісні пухлини, лейкоз). Вони виявляються при тривалому спостереженні.
• Спадкові ефекти, що реєструються у нащадків опромінених осіб. Виникають через 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, що піддалася радіаційному 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 та генетичні патології постійно присутні в людській популяції. Іонізуюче випромінювання є додатковим агентом, що збільшує ймовірність виникнення таких змін.

У 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-і роки XX в. Нижче перераховано, що відноситься до стохастичних 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, що складаються зі сполучної тканини (печінка, селезінка, підшлункова залоза та інші), склеротичні патології, гормональні порушення.
• Генетичні наслідки.

Спадкові аномалії

У групі генетичних ефектів виділяють 3 типи аномалій:

• Зміна геному (числа і форми хромосом), що приводить до розвитку різних відхилень-синдрому Дауна – вад серця, епілепсії, катаракти та інших.
• Домінантні мутації, які проявляються відразу, в 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 в клітині через порушення 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 онкопатії і прихований період

Так як стохастичні ефекти носять випадковий характер, то не можна достовірно дізнатися, у кого вони розвинуться – а у кого-ні. Природний рівень онкологічних захворювань в людській популяції становить близько 16% протягом усього життя. Цей показник вище при збільшенні колективної дози опромінення, але точних даних на цей рахунок в медичній науці немає.

Оскільки розвиток злоякісних пухлин є багатостадійним процесом, то онкопатології, обумовлені стохастичними ефектами, мають досить тривалий латентний (прихований) період, що передує виявленню захворювання. Так, при розвитку лейкозу цей показник становить в 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 в певній локалізації залежить від дози опромінення.

Наслідки генетичних мутацій

Наслідки спадкових мутацій поділяють на три групи по тяжкості 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 в результаті спадкової схильності.