Оглавление

Введение 2

Механизм радиационного гормезиса. Биологические эффекты 3

Практическое применение 9

Заключение 13

Литературные источники: 14

Введение

В течение нескольких десятилетий существуют два направления в радиобиологии, спор между которыми никак не закончится чьей-либо победой. Причина — разные подходы к оценке влияния на биоту малых доз радиации. Первый подход постулирует, что проблемы малых доз не существует и все закономерности больших доз можно экстраполировать на малые. Второй — малые дозы по эффекту принципиально отличаются от больших, поэтому методология их изучения должна отличаться от общепринятой в современной радиобиологии.

Отсутствие мутаций можно ожидать только при полном отсутствии радиационного фона. Однако средняя годовая эффективная эквивалентная доза от естественных источников радиации составляет 2 миллизиверта , причем в разных районах земного шара эта величина варьирует от 0.3 мЗв в Европе и Японии до 250 мЗв в Бразилии, недалеко от Сан-Паулу. Для сравнения дозы радиации излучаемой источниками, которые используются в медицине, составляют основную часть излучений техногенных источников радиации около 0.4 мЗв в год. Так что, по определению, полностью освободиться от естественной радиации, а, следовательно, и избавиться полностью от мутационного процесса, как об этом мечтают экстремисты радиологии, никогда не удастся.

Гормезис — стимуляция какой-либо системы организма внешними воздействиями, имеющими силу, недостаточную для проявления вредных факторов (введен С. Зонтманом и Д. Эрлихом в 1943 г.). Гормезис могут вызывать токсины, лекарства, вредные факторы окружающей среды и др.Термин «гормезис» происходит от греческого «быстрое перемещение» (hórmēsis). Природу гормезиса хорошо передает фраза Фридриха Вильгельми Ницше «Что не убьет меня, сделает меня сильнее». Первые предположения о существовании гормезиса были выдвинуты в 1880 году при исследовании действия токсинов на дрожжи. Исследователи заметили, что низкие дозы токсинов стимулируют дрожжи, средние дозы - ингибируют, высокие дозы - приводят к гибели.

Термин радиационный гормезис был предложен в 1980 году Т. Д. Лакки и означает благоприятное воздействие ультрамалых доз облучения.

Механизм радиационного гормезиса. Биологические эффекты

Механизм радиационного гормезиса на уровне клетки теплокровных животных состоит в инициировании синтеза белка, активации гена, репарации ДНК в ответ на стресс — воздействие малой дозы облучения (близкой к величине естественного радиоактивного фона Земли). Эта реакция в конечном итоге вызывает активацию мембранных рецепторов, пролиферацию спленоцитов и стимуляции иммунной системы. (1994 г. — доклад Международного комитета ООН по действию атомной радиации).

На данный момент теория радиационного гормезиса у людей не имеет достаточно значимых эмпирических подтверждений. На практике обычно используется линейно-квадратическая модель, которая основана на предположении, что любая, даже самая малая, доза облучения вредна.

Проблема последствий воздействия ионизирующей радиации на биологические объекты и, в первую очередь, на человека возникла одновременно с открытием в 1896 г. А. Беккерелем явления радиоактивности. До середины прошлого века эта проблема интересовала в основном исследователей специализирующихся в области радиационной биологии и медицины. Угроза ядерной войны, глобальные выпадения радиоактивных осадков от испытаний атомного оружия вызвала тревогу мировой общественности и привела к необходимости интенсификации радиобиологических исследований. К концу 80-х годов прошлого столетия механизм действия больших доз радиации был достаточно хорошо изучен. Очень кратко и очень упрощенно его можно представить следующим образом. Облучение прямо или опосредовано через продукты радиолиза воды, вызывает одиночные или двойные разрывы в молекуле ДНК. Эти разрывы либо репарируют-ся, либо не репарируются, либо неправильно репарируются. В итоге, это приводит к нарушению функционированию генома клетки с последующим повреждением функционировании клетки и нарушениями в работе организма вплоть до летального исхода.

Биологические эффекты ионизирующего излучения принято подразделять на стохастические и нестохастические. Нестохастические эффекты - это причинно следственные эффекты, когда после воздействия ионизирующего облучения в определенной дозе следует определенный биологический ответ. К примеру, облучение при достаточно больших дозах ионизирующей радиацией, приводит к лучевой болезни, радиационным ожогам кожи, т.п., а еще при больших дозах, наступает летальный исход.

Нестохастические эффекты наблюдаются при средних и больших дозах облучения, а стохастические эффекты, относят к эффектам малых доз. Это означает, что облучение в малых дозах ионизирующей радиации лишь увеличивает вероятность заболеваний канцерогенной и не канцерогенной природы.

С физических позиций, к малым дозам принято относить такие дозы, при которых наблюдается прохождение одной ионизирующей частицы через

ядро клетки. В зависимости от размеров ядра, это дозы порядка 10" - 10' Грей . О границах малых доз ионизирующей радиации, с точки зрения биологической, до сих пор нет единого мнения, и это понятие является предметом оживленных дискуссий .

Результаты биологических исследований в области малых доз ионизирующей радиации достаточно противоречивы и статистически не всегда достаточно убедительны. Поэтому одной из основных проблем в радиобиологии является зависимость доза - эффект для радиационно - индуцированных поражений при малых дозах.

В настоящее время существуют две противостоящие друг - другу модели для оценки риска стохастических эффектов ионизирующей радиации в зависимости от полученной дозы облучения.

Из первой модели следует, что риск повреждения генетического аппарата клетки и риск возникновения заболеваний канцерогенной и не канцерогенной природы при облучении малыми дозами ионизирующей радиации, наилучшим образом оценивается линейными отношениями без порога. Любая сколь угодно малая доза повышает вероятность возникновения рака и других заболеваний не канцерогенной природы. В основе этой модели лежит экстраполяция результатов, полученных при больших дозах в область малых доз .

Вторая модель постулирует, что существует пороговая доза, ниже которой радиация не может вызвать заболеваний канцерогенной и не канцерогенной природы . Эта модель, прежде всего, опирается на концепцию радиационного гормезиса, а также на то, что сам уровень спонтанного канцерогенеза относительно высок, поэтому трудно или даже невозможно количественно оценить число случаев возникновения рака при малых дозах. То же самое относится и к радиационному мутагенезу. Добавим, что обе модели используют математическое моделирование и данные радиоэпидемиологических исследований.

В широком смысле термин гормезис, по сути, - название, данное стимулирующим эффектам, вызванным низкими уровнями потенциально токсичных агентов. Когда это явление было впервые идентифицировано, его назвали Законом Арндт - Шульца (Arndt-Schulz) или Правилом Хуеппе (Hueppe's Rule), потому, как предполагалась, что это всеобщее явление [1]. В начале 80 -х г. прошлого века возродился интерес к этому обобщению, и большое количество публикаций в его поддержку, привело к повторной проверке явления. Многочисленные исследования показывают, что мало того, что гормезис наблюдается на уровне таксонов после экспозиции разнообразных агентов, но и соблюдается форма кривой «доза - эффект».

Термин радиационный гормезис предполагает, что облучение, являясь при больших дозах губительным для живого фактором, в малых дозах может индуцировать положительные биологические процессы и оказывать благоприятное стимулирующее действие на организм [1, 2].

Радиационный гормезис проявляется как повышение плодовитости, роста, деления клеток и увеличение продолжительности жизни различных биологических объектов после их облучение в малых дозах .

В литературе по этому поводу существуют многочисленные утверждения экспертов и представительных комиссий, заявляющих, что есть фактическая безопасно-пороговая доза радиации. В то время как другие такие же солидные эксперты и комиссии полагают, что у вопроса о пороге безопасной дозы все же нет ответа.

Безопасная доза" и "безопасная мощность дозы" ионизирующей радиации означают, что все подвергнутые облучению живые организмы не получают вреда во время и после прекращения облучения. Опасная доза или опасная мощность дозы, означают, что никто не даст гарантии, что впоследствии, вся или часть облученной популяции не пострадает от ионизирующей радиацией.

Если действие малых доз, в самом деле, благоприятно на организм, то логично пересмотреть нормы радиационной безопасности в сторону повышения границ предельно допустимых лучевых нагрузок, как на персонал, связанный с работой с источниками ионизирующего излучения, так и на население. Обеспечение мероприятий по радиационной защите требует значительных денежных средств, и возможное смягчение норм радиационной безопасности может принести огромную экономическую выгоду. Поэтому проблема радиационного гормезиса актуальна не только в познавательном плане, но и как проблема, затрагивающая охрану здоровья множества людей.[3]

Все живое на земле эволюционировало и развивалось в атмосфере радона. Когда в мировом океане появились первые живые организмы, именно радиации, постоянно действующий мутагенный фактор, послужила основой для непрерывной эволюции биологических видов. Следовательно, изначально радиация не враждебна ничему живому, более того, это необходимый компонент биосферы. Радон и его ДП составляют 50% фонового облучения живущих на нашей планете организмов наряду с другими, такими как: космические лучи – 13,5%; радиоактивные элементы, поступающие с пищей (в основном – калий), — 15%; радиоактивные элементы, находящиеся в земной коре и стройматериалах (уран, торий и продукты их радиоактивного распада, к которым относится радон), — 71,5%.

Американцем Лакки и отечественным ученым Кузиным предложена теория гормезиса. Горнезис происходит от слова «гормон» и обозначает побуждение или стимуляцию. Многочисленные исследования показали, что радиоактивность, например тот же радон, в малых дозах является жизненно необходимым условием, стимулирующим защитные и другие функции организма. Поэтому можно твердо сказать, что радон не только не опасен, но даже полезен.

Радиационный гормезис установлен на биохимическом, клеточном и органном уровнях, в культурах клеток, на бактериях, у растений и животных. Малые дозы радиации вызывают усиление иммунной компетенции и «гиперпродукцию» адаптивных энзимов, необходимых для репарации ДНК. Малая доза представляет собой значение между фоновой дозой от окружающей среды и пороговой дозой, вызывающей определенные физиологические реакции. Применяемые на практике лечебные дозировки радона (1,5 -3 кБк/л), как правило, в несколько раз ниже предельно установленных (21 кБк/л). Несмотря на это, наибольшей терапевтической эффективностью обладают ванны с концентрацией радона 2 — 3 кБк/л.

Появившиеся в конце 20-го века пропагандисты радиофобии провозгласили, что любое дополнительное облучение может привести к катастрофическим последствиям (раковым заболеваниям, генетическим повреждениям). Это, однако, не так.

Авторы, предупреждающие о существовании риска при контакте с природным радоном, опираются на теорию “беспороговости” (действия радиации), забывая (или умышленно умалчивая) о теориях “наличия порога”, “биопозитивности”. Между тем, науке хорошо известно, что ионизирующие излучения наносят вред организму лишь за пределом некоторого порога дозы. Ниже этого порога они безвредны для человеческого организма, мало того, с точки зрения “биопозитивной” теории жизнь на Земле возникла в условиях постоянного воздействия радиации в определенных дозных диапазонах. Следовательно, по заключению авторитетных радиобиологов жизнь была бы невозможной без радиации (также как без других природных факторов – солнечного света, гравитации, атмосферного давления, магнитного поля Земли и др.). Более того, доказано экспериментально, что отсутствие радиации угнетает, ее возвращение восстанавливает, а дополнительное облучение в малых дозах (к фону) – стимулирует, дальнейшее же увеличение дозы тормозит развитие клеточных структур.

В этой связи уместно напомнить теорию “Гормезис”, о том, что эффект малых доз качественно отличается от эффекта больших доз: малые дозы возбуждают, средние стимулируют, максимальные угнетают или парализуют. Кроме того, следует отметить, что на современном этапе развития науки единственным достоверным критерием действия радиации (малых и больших доз) на человека являются эпидемиологические исследования. Проведенные эпидемиологические исследования населения в местностях с повышенным радиационным фоном выявил феномен снижения вероятности заболевания раком легкого у групп населения, получающих значительно большие дозы (1,0-1,4 бэр/год против нормальных фоновых облучений – 0,1-0,2 бэр/год). Совместные работы американских, финских, австрийских и китайских ученых показали, что частота заболевания раком легкого скорее зависит от условий жизни или других экологических факторов, нежели от высокого радиационного фона. Оказалось, что в местностях с повышенным содержанием радона обнаружены более низкие значения смертности от рака легкого. Поскольку при приеме курса радоновых ванн (например, на курорте Белокуриха) интегральная поглощенная доза составляет 0,7-2,0 мбэр. При таких малых дозовых нагрузках не может быть и речи о вреде радоновых вод на организм человека.

До недавнего времени американские и канадские ученые считали радонотерапию анахронизмом или историческим курьезом. Ныне же, после специально проведенных исследований, они пришли к выводу, что для предупреждения раковых заболеваний и увеличения продолжительности жизни населения следовало бы создать добавочное облучение в дополнение к существующему природному радиационному фону. Этого можно достичь, как они утверждают, используя курорты с радоновыми водами. Тогда каждый человек получит ту дозу, которая необходима для поддержания его жизненных сил и здоровья.

По последним научным данным при остром облучении в дозах 25 бэр и хроническом ниже 100 бэр/год нет риска канцерогенеза. Иными словами, повышение ЕРФ в 10-100 раз (т.е. до 25 бэр) не представляет для населения никакой опасности. Известно, что по НРБ-86 (нормы радиационной безопасности) предел допустимого облучения всего организма составляет 0,5 бэр/год, для отдельных органов – 1,5 бэр/год, для кожи 3 бэр/год. При приеме радоновых процедур (от применяемых в лечебной практике концентраций – 1,5-3 кБк/л или 40-120 нКи/л) средняя поглощенная доза ниже нормативных более чем в 5 раз.

Существование такого парадоксального явления как радиационный гормезис подтверждено в разных лабораториях и на различных объектах. Гамма облучение в малых дозах стимулирует прорастание семян, вызывает увеличение вегетативной массы растений. Малые дозы активируют иммунную систему у разных видов животных и ключевые мембранно- связанные ферменты, в частности аденилатциклазу, активируют репарационные системы и повышают устойчивость клеток и организма к последующим более высоким дозам облучения.