Биологическое влияние малых доз радиации, аспекты безопасности

Биологическое влияние малых доз радиации, аспекты безопасности

В.Ю. Сафонова, д.б.н., Оренбургский ГПУ,

В.А. Сафонова, д.б.н., профессор, Оренбургский ГАУ

В настоящее время в оценке эффектов влияния ионизирующих излучений (ИИ) в малых дозах существуют три противоположные точки зрения. Одни исследователи указывают на повышенную опасность «малых» доз, другие отвергают какие-либо особенности их эффектов, третьи показывают на существование радиационного гормезиса, т.е. позитивного действия (ИИ). Исходя из этого, проблема влияния малых доз радиации на организм сегодня остаётся актуальной. Тем более, что во внимание берётся всё возрастающее использование различных источников (ИИ) в энергетике, промышленности, медицине, науке, сельском хозяйстве.

В радиобиологии понятие «малая доза» обычно связывают с величиной дозы, при которой исследуемый эффект начинает проявляться. При этом верхняя граница малых доз определяется по-разному. Вопрос, какие дозы считать малыми, зависит от критерия оценки. При изучении действия ИИ на организмы за малые дозы принимаются такие, которые не вызывают заметных нарушений жизнедеятельности. С этих позиций некоторые авторы предлагают принимать за малые дозы ниже 500 мГр для млекопитающих и дозы ниже 200 мГр для человека [1].

Существуют также подходы, основанные на микродозиметрических исследованиях, согласно которым малой можно считать дозу, когда критическая мишень (ядро, клетка) получает в среднем не более одного радиационного события. Вследствие этого все биологические эффекты и последствия воздействия ИИ на человека и животных принято разделять на два класса: детерминированные и стохастические.

Детерминированные — это клинически значимые эффекты, которые проявляются в виде явной патологии. Они, как правило, возникают при значительных дозах облучения. Для стохастических или вероятностных эффектов не существует дозового порога. Это означает, что реализация стохастических эффектов теоретически возможна при сколь угодно малой дозе облучения, при этом вероятность их возникновения тем меньше, чем ниже доза [2].

Существует гипотеза повышенной опасности облучения в «малых» дозах, где авторы приходят к заключению об усилении эффекта облучения со снижением дозы. Согласно этой гипотезе, в области малых доз на единицу дозы риск значительно выше, чем при больших дозах. В части этих работ объектом исследования в основном являются лимфоциты [3]. Однако проводимые другими исследователями анализы часто опровергают эти построения, так как число аберраций в лимфоцитах или не превышает нормального уровня (за превышение принимается вариант нормы), или значимые отличия от нормы проявляются при достаточно высоких дозах (100-200 мГр) [4].

В отношении повышенной опасности облучения в малых дозах существует много критических замечаний, касающихся авторов, которые с позиции недостаточно обоснованной теории или на основании произвольной интерпретации результатов, по мнению оппонентов, приходят к абсурдному заключению об усилении биологического действия облучения в связи с понижением дозы. Такого рода «оригинальные» теоретические изыски склоняют их последователей к фантастическому заключению, что биологические эффекты малых доз при низкой интенсивности будут увеличены в 100-1000 раз.

Это значит, что после Чернобыля радиационно-индуцированный рак возникнет у 2000—20000 на 100000 живущих жителей, вместо ожидаемых, по скромным подсчётам, 200 случаев на 100000. Подвергается критике открытое [5] «могучее» гемодепрессивное действие облучения в дозе 0,25 Гр, возникающее через 2 мес. после облучения и продолжающееся в течение многих месяцев. Критический анализ подобных работ проведён в ряде публикаций [6].

Об отсутствии особенностей в действии излучений в малых дозах свидетельствует признание линейной беспороговой концепции в качестве основы для нормирования радиационного фактора. Следует иметь в виду, что линейная беспороговая концепция является лишь гипотезой, так как в области минимальных дозных значений отсутствуют как экспериментальные, так и эпидемиологические данные. Тем не менее, МКРЗ использует её как удобную модель для регламентации гигиенических нормативов. Это не означает, однако, правомерности распространения данной концепции на широкий круг изучаемых радиобиологических явлений, на практике входящих с нею в прямое противоречие.

О позитивном действии радиации в малых дозах и радиационном гормезисе стали говорить на заре развития радиобиологии (в 1895—1898, 1910—1920 гг.). Многие исследователи наблюдали стимуляцию разнообразных жизненных процессов. Детальный обзор таких работ, относящихся к этому и последующему периодам, приводит убеждённый последователь идей радиационного гормезиса в России А. М. Кузин. Доступность этих и других данных о благоприятном действии радиации в малых дозах освобождает от необходимости рассмотрения отдельных примеров. Достаточно лишь представить неполный перечень использованных объектов и критериев оценки существования гормезиса. Благоприятное действие ионизирующих излучений в малых дозах проявлялось в стимуляции роста и развития птиц, поросят, в повышении активности отдельных ферментов и их комплексов; в стимуляции физиологической деятельности бактерий и изолированных клеток млекопитающих; в увеличении продолжительности жизни гидробионтов, а также в увеличении радиорезистентности к повторному облучению в поражающих дозах — явлении, получившем название «адаптивный ответ». Таким образом, величины малых доз, как однократного, так и хронического воздействия внешней радиации, наряду с различными численными значениями имеют и различные эффекты биологического действия. Они предполагают возможность дуального действия ИИ, т.е. не только патогенного, канцерогенного, мутагенного, но и саногенного, гормезисного, адаптогенного. Здесь можно привести общее

правило фармакологии, токсикологии, патологии: нет абсолютно вредных ядов и абсолютно полезных лекарств, веществ и факторов, таковыми их делают соответствующие дозы и концентрации. Поэтому вопреки распространённой тенденции ко всяческому ограничению использования ионизирующей радиации как таковой, вероятно, следует повернуться к исследованию возможностей лечебного, профилактического применения ИИ [7].

Результаты наших исследований по поставленным актуальным задачам, связанным с изучением низкоинтенсивного хронического облучения в суммарных дозах 0,28; 0,56; 0,84 и 1,20 Гр в течение 30, 60, 90 и 120 суток и однократного в соизмеримых дозах большей интенсивности, свидетельствуют об адекватных реакциях со стороны изучаемых иммунобиологических параметров у крыс. Сравнительный анализ полученных результатов исследования о влиянии малых доз радиации при пролонгированном и однократном облучении показал, что достоверные изменения со стороны изучаемых параметров наблюдаются при однократном облучении, слабее - при пролонгированном. Восстановительные процессы быстрее протекают у однократно облучённых животных и слабее у животных, подвергнутых пролонгированному облучению. При этом степень проявления изменений в изучаемых показателях носит неоднородный характер. При нахождении крыс под непрерывным воздействием радиации низкой мощности в течение первых двух месяцев изменения происходят в картине белой крови. Они характеризуются относительной лейкопенией за счёт снижения лимфоцитов. В более поздние сроки эксперимента (90-120 сутки) количество лейкоцитов достигает контрольных значений. Заметные изменения в картине красной крови не выявлены. В целом, проявляются признаки адаптации со стороны кроветворной системы организма в ответ на воздействие низких уровней радиации в течение длительного времени. При изучении влияния пролонгированного облучения в малых дозах низкой мощности на показатели гуморального звена иммунитета у крыс установлено, что иммуноглобулины класса G в сыворотке крови крыс отреагировали снижением на 21,8% спустя 30 суток. Дальнейшие сроки характеризовались стабильным их содержанием в пределах контрольных величин. Это свидетельствует о том, что данный класс иммуноглобулинов оказался радиорезистентным при данном условии облучения. Что касается ^М, то незначительное снижение их отмечалось через 30 дней, а в последующие сроки этот показатель колебался в пределах биологического контроля или несколько превосходил его. Условия непрерывного облучения при заданной мощности дозы

0,39 мГр/час способствовали незначительному увеличению содержания иммуноглобулинов класса А через 30 и 90 суток. На этом фоне отмечалось незначительное снижение циркулирующих иммунных комплексов в периферической крови подопытных животных. Выявленные особенности соотношения различных классов иммуноглобулинов в разные сроки после хронического облучения в малых дозах, вероятно, свидетельствуют о наличии адаптационных процессов, протекающих в гуморальном звене иммунитета. Наряду с этим можно считать, что у подопытных крыс, находившихся в условиях длительного облучения в течение 30, 60 и 90 суток в суммарных дозах 0,28; 0,56 и 0,84 Гр, сохраняются защитные функции организма, характерные для иммуноглобулинов данных классов [8].

Содержание В-лимфоцитов в периферической крови у подопытных крыс в большинстве сроков исследования (30, 60, 90 суток) было увеличенным с постепенной нормализацией на 120-й день. В отличие от таковых Т-лимфоциты имели тенденцию к снижению на 30-е и 60-е сутки после облучения и постепенному восстановлению к окончанию срока исследования. Увеличение В-лимфоцитов можно объяснить стимуляцией их аутоантигенами, не исключена возможность стимуляции гуморального звена иммунитета модифицированными молекулами, образующимися в результате воздействия радиации [8, 9, 10].

Уровни доз, вызывающие положительные радиационные эффекты, могут значительно отличаться для данного вида организма, его различных тканей, определённого процесса и могут колебаться у млекопитающих от 0,1 до 1,5 Гр и более, как показано в наших исследованиях и подтверждено другими [10]. Одним из проявлений радиационного гормезиса является феномен адаптивного (радиоадаптивного) ответа, который представляет собой универсальную реакцию клеток на облучение в малых дозах, выражающуюся в приобретении устойчивости к поражающему действию ИИ в большой дозе. Объектами исследований, в процессе которых обнаружен адаптивный ответ, были бактерии, дрожжи, простейшие, клетки высших растений, насекомых, рыб, млекопитающих и человека. Ещё одним указанием на существование радиационного гормезиса служат эксперименты, свидетельствующие о том, что под влиянием малых доз ИИ естественная продолжительность жизни животных увеличивается на 10-12% по сравнению с адекватным контролем. Малые дозы активируют иммунную систему у разных видов животных [11].

Отсюда, в свете современных представлений о роли иммунной системы в регуляции процессов жизнеобеспечения и универсально «возмущающихся» факторов для системы иммуногенеза правомерно предположение о направленной иммунологической перестройке облучённого малыми дозами организма, приводящей к созданию противорадиационного иммунитета. Это положение нами берётся во внимание для разработки способов повышения радиорезистентности организма [11, 12].

Таким образом, анализ данных литературы свидетельствует о том, что в оценке эффектов облучения в малых дозах существуют три категории исследователей, которые придерживаются различных взглядов. Существующие суждения создают проблему «малых доз», изучение которой является актуальной задачей. Наши исследования подтверждают возможность адаптации у предварительно облучённых в малых дозах животных к последующему воздействию больших доз радиации.

Литература

1. Бурлакова Е.Б., Голощапов А.Н., Горбунова Н.В. Особенности биологического действия малых доз облучения // Радиационная биология. Радиоэкология. 1996. № 4. Т. 36. С. 611-531.

2. Ярмоненко С.П. Низкие уровни излучения и здоровье: радиобиологические аспекты // Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2000. Т. 45. № 3. С. 5-32.

3. Рождественский Л.М. Концепция биологического действия ионизирующей радиации низкого уровня (анализ, проблемы в аспектах пороговости эффектов и радиочувствительности биоструктур различного уровня организации) // Радиационная биология. Радиоэкология. 1999. Т. 39. № 1. С. 127-144.

4. Иванов В.К., Ильин Л.А., Цыб А.Ф. О заболеваемости злокачественными новообразованиями работников атомной промышленности, принимавших участие в ликвидации последствий аварии на ЧАЭС // Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2001. Т. 46. № 4. С. 40-45.

5. Low Dose Radiation: Biological Bases of Risk Assesment / Eds. K.F. Baverstock, J.M. Stather. N.Y. - Philadelphia: Taylor and Francis, 1989. 606 p; Joiner M.C. // Annual Report of the Cancer Research Compaign. Northwood: Gray Laboratory, 1993. P. 46-47.

6. Ярмоненко С.П. Причина межвидовых различий радиационно-генетических эффектов низких уровней облучения // Радиационная биология. Радиоэкология. 2006. Т. 46. № 5. С. 605-610.

7. Кузин А.М. Идеи радиационного гормезиса в атомном веке. М.: Наука, 1995. 198 с.

8. Сафонова В.Ю. Клеточные и гуморальные факторы иммунитета животных при внешнем хроническом гамма-облучении // Незаразные болезни животных: мат. междунар. науч.-производ. конф., посвящ. 70-летию зооинж. фак-та Казанской ГАВМ. 30-31 мая 2000 г. Казань, 2000. С. 239-240.

9. Сафонова В.А., Сафонова В.Ю. Биологическая оценка малых уровней радиации при чрезвычайных ситуациях // Проблемы регионального управления рисками на объектах агропромышленного комплекса: мат. международ. науч.-практич. конф. Оренбург, 2002. С. 185-192.

10. Котеров А.Н., Никольский А.В. Адаптация к облучению in vivo // Радиация. Биология. Радиоэкология. 1999. Т. 39. № 6. С. 648-662.

11. Сафонова В.А., Тюменев Р.С. Факторы клеточного иммунитета у свиней на фоне малых доз облучения // Сборник тезисных докладов III Всесоюзной конференции по сельскохозяйственной радиологии. Обнинск, 1990. С. 102-104.

12. Сафонова В.Ю., Сафонова В.А., Жуков А.П. Способ профилактики острой лучевой болезни лабораторных животных: Патент РФ на изобретение // Бюллетень, 2008. № 36. 5 с.