Радиобиологические эффекты

БИОЛОГИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ ДЕЙСТВИЯ РАДИАЦИИ
СТОХАСТИЧЕСКИЕ (детерминистические) эффекты, которые проявляются при превышении определенных пороговых дол тяжесть проявления эффекта зависит от дозы	НЕСТОХАСТИЧЕСКИЕ (вероятностные) • эффекты, не имеющие порога действия • с увеличением дозы вероятность их возникновения увеличивается • тяжесть эффекта не зависит от дозы
СОМАТИЧЕСКИЕ угнетение костномозгового кроветворения, катаракты хрусталика, повреждения кожи, сосудов, хроническая и острая лучевая болезнь	СОМАТИЧЕСКИЕ раковые новообразования	ГЕНЕТИЧЕСКИЕ генные мутации (наследственные повреждения)

Сравнивая дозы облучения растений, животных и человека, необходимо иметь в виду, что чувствительность различных организмов существенно отличается (таблица 16).

Таблица 16

Радиочувствительность биологических видов к гамма-излучению

Биологический вид	Значение LD50*, мГр
Человек	3000-5000
Обезьяна, собака	2 500-6 000
КРС, овцы, козы, свиньи	5 000-6 000
Лошади, ослы	7 000-8 000
Кролики, мыши, крысы	6 000-10 000
Змеи	80 000-200 000
Растения	10 0001-500 000
Простейшие	1000 000-3 000 000

*-LD₅₀- летальная доза, приводящая при остром (одномоментном) облучении к гибели 50% особей.

Современная радиобиология различает соматические и генетические эффекты, возникающие при облучении человека. Соматические эффекты проявляются непосредственно у самого облученного лица, а генетические (наследственные) – у его потомства. По характеру зависимости от дозы излучения принято выделять две группы лучевых эффектов у человека – не стохастические и стохастические.

Нестохастические эффекты – это реакции организма на лучевое воздействие, которые проявляются при превышении определенных пороговых доз; с увеличением дозы выше порога возрастает тяжесть лучевого поражения в соответствии с зависимостью «доза - эффект». К нестохастическим эффектам относятся такие соматические поражения, как угнетение костномозгового кроветворения, катаракты хрусталика, незлокачественные повреждения кожи, сосудов, отдельных тканей и органов, хроническая и острая лучевая болезнь. У разных индивидуумов пороговые дозы и степень лучевых реакций варьируют.

Стохастические эффекты – это последствия облучения организма, имеющие вероятностный, дискретный характер. Для них, по-видимому, не существует порога по дозе, и, в принципе, они могут появляться при очень малых дозах (даже в условиях естественного фона излучения). С увеличением дозы вероятность возникновения этих эффектов возрастает. В настоящее время принята линейная безпороговая зависимость вероятности стохастического эффекта от дозы излучения. Вместе с тем тяжесть каждого вида стохастического эффекта не зависит от дозы. К стохастическим эффектам облучения относятся:

• соматико-стохастические эффекты – последствия перерождения отдельных соматических клеток, приводящие к раковым новообразованиям различных органов и тканей, лейкозам, преждевременному старению;

• генетические последствия облучения половых клеток (генные мутации), приводящие к наследственным повреждениям у детей и внуков облученного человека.

Среди стохастических реакций организма на лучевое воздействие наиболее существенны канцерогенные эффекты. По данным МКРЗ, риск от облучения, вызываемый стохастическими эффектами, а именно, вероятность возникновения рака у индивидуума и генетических повреждений у его потомства, составляет соответственно 1,210^-2 и 0,410^-2 на 1 Зв эквивалентной дозы.

При кратковременном (остром) облучении всего тела человека - излучением наблюдаются следующие клинические не стохастические эффекты в зависимости от средней поглощенной тканевой дозы излучения, D_тк:

0-0,25 Гр – видимых соматических нарушений нет;

0,25-0,5 Гр – возможны изменения состава крови;

0,5-1 Гр – изменения в крови без нарушения трудоспособности;

 1 Гр – легкая форма лучевой болезни;

1 -1,5 Гр – лучевая болезнь I степени, снижение трудоспособности;

1,5-2,5 Гр – острая лучевая болезнь II степени тяжести;

2,5-3,5 Гр – тяжелая форма лучевой болезни – III степени;

3,5-5 Гр – крайне тяжелая форма лучевой болезни – IV степени;

3,5-4 Гр – доза 50% гибели людей при отсутствии лечения (летальная доза ЛД₅₀);

>6 Гр – летальный исход в 100% случаев при отсутствии лечения.

При дозах >10 Гр развиваются тяжелые поражения кишечника, централь-ной нервной системы, кожи, приводящие к быстрому летальному исходу.

При разовом облучении человека малыми дозами – до 0,25 Гр не стохастические эффекты практически отсутствуют, а стохастические – маловероятны. Если же человек получает дозу по 0,25 Гр неоднократно в течение длительного времени, то не стохастические нарушения накапливаются, и может развиваться хроническая лучевая болезнь; одновременно повышается вероятность стохастических эффектов.

На всех стадиях действия излучения в организме происходят разрушительные и восстановительные процессы, и их соотношение определяет конечный результат. Считают, что необратимые повреждения в органах и тканях человека составляют -10%, а обратимые -90%. При малых дозах (~0,1 Гр) обратимые повреждения восстанавливаются полностью, а при больших дозах (>1 Гр) – лишь частично. В последнем случае биологический эффект зависит от мощности дозы: с увеличением темпа облучения затрудняется восстановление нарушенных структур и возрастает тяжесть не стохастического лучевого поражения.

Если же данная большая доза растянута во времени (мощность дозы меньше), то обратимые не стохастические нарушения успевают восстанавливаться и эффект поражения снижается. Так, например: доза излучения 4 Гр, полученная человеком сразу, является среднелетальной; полученная в течение года – может вызвать хроническую лучевую болезнь.

Зависимость радиобиологического эффекта от вида и энергии излучения учитывается коэффициентом ОБЭ или коэффициентом качества к, являющимся функцией линейной передачи энергии ЛПЭ. Так, биологическое действие -излучения в 20 раз сильнее, чем -излучения, при одной и той же поглощенной дозе в ткани (см. таблицу 2). Напомним, что коэффициент качества и эквивалентная доза применяются для оценки радиационной опасности хронического облучения человека при общей величине D_экв не более 0,25 Зв.

Действие радиации на организм человека зависит и от того, является ли облучение общим или локальным, равномерным по всему телу или неравномерным. Облучение отдельных органов вызывает заведомо более легкие последствия, чем облучение всего организма. При этом главную роль играет радиочувствительность органов. Для оценки опасности стохастических эффектов при хроническом облучении человека малыми дозами МКРЗ рекомендует использовать понятие эффективной эквивалентной дозы Н_эфф (Зв), учитывающей возможность неравномерного облучения различных органов и тканей: Н_эфф = W_i D_{экв i} ,где D_{экв i} – средняя эквивалентная доза в i-м органе, W_i – коэффициент, характеризующий относительный стохастический риск от облучения данного органа по сравнению с облучением всего тела; значения W_i для гонад – 0,25, молочных желез – 0,15, кроветворных органов – 0,12 и т. д.

Уменьшение размеров облучаемой поверхности снижает общее поражение организма. Так, доза 4 Гр не приносит заметного вреда, если облучается только участок кожи площадью ~ 6 см². Индивидуальные особенности людей (их различная радиочувствительность) проявляются лишь при небольших дозах излучения. С возрастом чувствительность человека к облучению понижается.