Детерминированные и стохастические, соматические и генетические эффекты облучения

Детерминированные эффекты облучения (детерминированный – определенный, причинно обусловленный предшествующими событиями; от лат. determino – определяю) – вызванные ионизирующим излучением биологические эффекты, имеющие порог возникновения, т.е. пороговую дозу, ниже которой эти эффекты отсутствуют, а выше – их тяжесть и вероятность появления возрастают с увеличением дозы.

Возникают непосредственно у облученного организма. Их причиной является значительная потеря (гибель) клеток, приводящая к нарушению функционирования ткани, которую они составляют. Наблюдаются в основном в ближайшие сроки после облучения (ранние детерминированные эффекты), реже – в отдаленные сроки (поздние детерминированные эффекты). К ранним детерминированным эффектам относятся, в частности, непосредственные проявления острой лучевой болезни, нарушение репродуктивной функции, поражение кожи и т.д.. К поздним детерминированным эффектам, развивающимся через несколько лет после облучения, относятся, например, катаракта, нарушения нервной системы, фиброзы, некроз костей.

Порог для разных детерминированных эффектов может наблюдаться при дозах от 0,1 Гр до нескольких десятков грей. Так, например, порог временной (обратимой) стерильности мужчин при остром облучении семенников составляет около 0,15 Гр, а порог постоянной (необратимой) стерильности – 3,5‑6 Гр. Порог для постоянной стерильности женщин при остром облучении – 2,5‑6 Гр. Порог возникновения катаракты у человека при остром воздействии излучения с низкой ЛПЭ лежит в диапазоне 2‑6 Гр; для излучения с высокой ЛПЭ порог возникновения катаракты (в единицах поглощенной дозы) в несколько раз ниже, особенно в случае нейтронов, эффективность которых в этом отношении в 3‑9 раз выше, чем у g‑лучей. Порог клинически значимого подавления кроветворения в красном костном мозге человека при остром облучении наблюдается при 0,15 Гр.

Стохастические эффекты облучения (стохастический – случайный, вероятностный; от греч. stochastikós – умеющий угадывать) – вызванные ионизирующим излучением биологические эффекты, не имеющие дозового порога возникновения, вероятность появления которых повышается с увеличением дозы, а тяжесть проявления не зависит от дозы. Возникают в результате мутагенного действия ионизирующего излучения, т.е. когда клетка под действием излучения не погибает, но в ней происходит повреждение генома (появление генных мутаций).

Соматические эффекты облучения (соматический – термин, обозначающий принадлежность к телу организма, используемый, например, для обозначения клеток организма, не имеющих отношения к передаче генетической информации последующим поколениям; от греч. sōma – тело) – биологические эффекты, вызванные ионизирующим излучением в соматических (т.е. не половых) тканях облученного организма.

Генетические (наследственные) эффекты облучения – вызванные ионизирующим излучением биологические эффекты, обусловленные повреждением генома половых клеток облученного организма и проявляющиеся у его потомства.

Взаимосвязь детерминированных, стохастических, соматических и генетических эффектов схематически представлена на рисунке.

Стохастические эффекты могут быть соматическими и генетическими. Стохастические соматические эффекты – это возникновение злокачественных новообразований (опухолей) в различных органах и тканях облученного организма. Наиболее часто встречаются злокачественные опухоли кожи, костей, молочной и щитовидной желез, яичников, легких, а также лейкозы. Они возникают через длительное время после облучения, т.е. являются отдаленными последствиями облучения.

Соматические эффекты могут быть детерминированными и стохастическими.

Детерминированные эффекты всегда являются соматическими.

Генетические эффекты всегда являются стохастическими.

В отношении радиационной безопасности человека все перечисленные эффекты облучения (детерминированные, стохастические, соматические, генетические) являются вредными.

Следует, однако, отметить, что до настоящего времени не обнаружены радиационно-индуцированные генетические эффекты в потомстве облученных людей (включая пострадавших от атомных бомбардировок в Японии, от радиационных воздействий на Южном Урале и в результате Чернобыльской аварии)[1]. Весь прогноз наследственных заболеваний (т.н. генетического риска) у человека пока целиком основан на экстраполяции результатов опытов на животных. В ряду дрозофила – мышь – человек выход мутаций на единицу дозы, максимально выражен у дрозофилы, резко понижен у мыши и не зарегистрирован у человека.

По-видимому, это связано с тем, что по мере эволюции степень эффективности механизма репарации радиационных повреждений генома повышалась и достигла максимума у человека. Повышению эффективности репарационных процессов, вероятно, способствует и удлинение всех жизненных циклов у человека (в том числе, сперматогенеза и эмбрионального развития).

Тем не менее, удваивающая доза (т.е. доза, при которой число радиационно-индуцированных мутаций равно числу спонтанных мутаций в одних и тех же генах) для человека принята равной 1 Гр (путем экстраполяции данных, полученных для мышей).

Интервалом времени между облучением и оплодотворением, достаточным для максимального снижения генетических последствий у человека, считают срок 6 мес. (что также рассчитано путем экстраполяции данных, полученных для мышей, у которых этот срок составляет 2 мес.). Это всегда принимается во внимание при возможном воздействии излучения на гонады во время облучения человека с медицинскими целями.

Рекомендуемая литература

Ярмоненко С.П., Вайнсон А.А. Радиобиология человека и животных. Учеб. пособие / Под ред. С.П. Ярмоненко. – М.: Высшая школа, 2004. – 550 с.