Соматические, соматико-стохастические и генетические эффекты воздействия ИИ

Ионизирующее  излучение  (ИИ)  представляет  собой  электромагнитное  излучение,  взаимодействие  которого  со  средой  приводит  к  образованию  электрических  зарядов  разных знаков. Существуют два вида ионизирующих излучений [1]: 

1. Корпускулярное (альфа (α)- и бета (β)-излучение и нейтронное излучение);

2. Электромагнитное (гамма (γ)-излучение и рентгеновское излучение).

Реакции биологических объектов в ответ на действие ИИ различных видов могут  значительно отличаться. Основной  дозиметрической  величиной  взаимодействия  ИИ  с  биологическими  объектами  является  поглощенная  доза  излучения.  В  системе  СИ  в  качестве единицы поглощенной дозы принят грей (Гр). 1 Гр соответствует поглощению в  среднем 1 Дж энергии ИИ массой вещества, равной 1 кг, т. е. 1 Гр = 1 Дж/кг [11].

Ионизирующее излучение  обладает  высокой  биологической  активностью.  На  рубеже XIX-ХХ веков были описаны основные типы ИИ, изучен характер воздействия их  на вещество. Уже в период ранних радиобиологических исследований стало очевидно, что  в  любом  биологическом  объекте  при  воздействии  на  него  радиации  наблюдаются  различные изменения клеточных структур, угнетается клеточный цикл, нарушается рост и  развитие организма в целом. Негативное действие радиации проявляется на всех уровнях  организации живых организмов. ИИ может быть причиной появления различных мутаций,  гибели вирусов, клеток и целых организмов [2]. 

Характер ответных реакций на действие ИИ может различаться как у представителей разных видов, так и организмов одного вида. 

Характер  пострадиационных  изменений  в  организме  зависит  от  многих  факторов:  типа  ИИ, биологических особенностей организма и т. д. 

Механизм  биологического  действия  ИИ  очень  сложен  и  до  конца  не  выяснен.  Однако  можно  выявить  общие  закономерности  радиационно-химических  процессов  для  разных биологических объектов. 

В действии ИИ на биологические объекты можно условно выделить два основных  этапа. Первый этап – первичное (непосредственное) действие радиации на биохимические  процессы,  функции  и  структуры  органов  и  тканей.  Второй  этап –  опосредованное действие радиации, которое становится причиной появления нейрогенных и гуморальных  сдвигов, возникающих в организме [3].

Источником ионизирующего излучения может быть космический объект, земной объект, содержащий радиоактивный материал, или техническое устройство, испускающее или способное испускать ионизирующее излучение.

Источник ионизирующего излучения, ИИИ - объект, содержащий радиоактивный материал или техническое устройство, испускающее или способное в определенных условиях испускать ионизирующее излучение.

В зависимости от происхождения, ИИИ бывают естественные (космические лучи, гаммаизлучение от земных пород, продукты распада радона и тория в воздухе и другие природные радионуклиды, присутствующие в окружающей среде) и искусственные (рентгеновское излучение, применяемое в медицине, радиоактивные осадки при использовании ядерного оружия, выбросы радионуклидов с отходами атомной станции в окружающую среду, а также гамма-излучение, используемое в промышленности) [1].

Основную часть облучения население Земли получает от естественных источников радиации. Это природные радионуклиды, содержащиеся в земной коре, строительных материалах, воздухе, пище и воде, а также космические лучи. В среднем они определяют 80% годовой эффективной дозы, получаемой людьми, в основном вследствие внутреннего облучения.

Уровни естественного излучения варьируют в довольно широких пределах, в среднем составляя около 2,4 мЗв в год. Наблюдение за населением отдельных регионов Земли с уровнем естественного фона во много раз превышающем средние значения, не обнаружили каких–либо неблагоприятных влияний на здоровье живущих там людей.

Наиболее вероятные источники галактических космических лучей – вспышки сверхновых звезд и образующиеся при этом пульсары. Космические лучи – уникальный естественный источник частиц сверхвысоких энергий, позволяющий изучать процессы взаимодействия элементарных частиц и их структуру [13].

Различают соматические, соматико-стохастические и генетические последствия облучения.

Соматические эффекты – это последствия воздействия облучения на самого облученного, проявляющиеся в виде острой и хронической формы лучевой болезни, а также локальных лучевых повреждений: лучевые ожоги кожи, отдельных органов и т.п. При этом тяжесть заболевания и сам факт его появления являются функцией дозы облучения.

Соматические отдаленные последствия облучения часто отождествляют с изменениями, происходящими при естественном старении. Этой точке зрения во многом способствует феноменологическое сходство обоих явлений: возникновение злокачественных опухолей, развитие катаракт, склерозирование сосудов, поседение, ослабление эластических свойств кожи и т. д. Так как в результате облучения продолжительность жизни сокращается и указанные изменения наступают в более раннем возрасте, говорят об ускоренном радиационном старении организма [6].

Однако наряду с внешним сходством этих явлений существуют и различия. Признание точки зрения на отдаленные последствия облучения как на ускоренное старение не обеспечивает прогресса в понимании их механизмов, ибо современная геронтология также не имеет пока надежной теории и еще далека от познания точных причин старения организма. Однако есть основания предположить, что формирование основных отдаленных  последствий облучения (сокращения продолжительности жизни и развития злокачественных новообразований) имеет если не единый механизм, то во многом является следствием каких-то общих молекулярно-клеточных изменений.

Итак, основу отдаленной лучевой патологии на клеточном уровне составляют три типа нарушений, возникающих в результате непосредственного воздействия радиации:

1 – эффекты, вызывающие клеточную гибель, – (утрата стволовых клеток);

2 – стойкие нарушения (консервирующиеся наследственные нарушения) – наибольшее значение имеют для тканей с низким уровнем физиологической регенерации, проявляясь в отдаленные сроки;

3 – не летальные наследственные изменения – нарушения, стойко репродуцирующиеся при размножении соматических клеток.

Все вышеперечисленные эффекты воздействия радиации имеют место только при дозах, значительно превышающих ПДД (предельно допустимую дозу) (до 15 – 20 бэр). Получить столь большую дозу облучения возможно лишь впоследствии военной ядерной катастрофы, либо крупной аварии с большим выбросом радиоактивных веществ в атмосферу на предприятии ядерной промышленности. В условиях мирной жизни такие дозы маловероятны.

В обычной жизни же мы сталкиваемся с «малыми» дозами ионизирующего излучения, которые сопутствуют нам на протяжении всей жизни, и от которых мы никуда не денемся. Предприятия ядерной промышленности и энергетики, размещённые на территориях многих высокоразвитых стран, являются дополнительным источником антропогенного излучения.

Тем не менее, обществу мало известно, что их функционирование регулируется крайне жесткими нормативами и практически не изменяет природный радиационный фон. Выходит, что дозы облучения персонала и населения, проживающего в зоне действия АЭС также являются малыми. Биологических эффекты, обусловленные воздействием так называемых факторов малой интенсивности (к которым относят и малые доза радиации), всегда требует огромного, часто недоступного, статистического материала, что приводит к непреодолимым подчас затруднениям при их выделении среди совокупности иных факторов. Оценка такого воздействия представляет собой очень серьезную и интересную задачу, т.к. никто еще точно не доказал, как их опасность, так и их безопасность. Далеко не так просто оценить, насколько велик этот риск при гораздо меньших дозах облучения, которые люди получают в своей повседневной жизни и на работе, и на этот счет существуют самые разные мнения среди общественности.