Радиационная биофизика (ионизирующие излучения) - Кудряшов Ю.Б.
ISBN 5-9221-0388-1
Скачать (прямая ссылка):
больших доз
Оценивая биологические последствия (эффекты) облучения организмов, удобно делить их на лета^гьные, возникающие в результате действия излучений в больших дозах, и нелетальные (сублеталъные), инициируемые воздействием ионизирующих излучений в малых и средних дозах. В отличие от эффектов острого облучения в летальных дозах, биологический ответ на облучение в нелетальных дозах, оцениваемый по субклиническим показателям, имеет немонотонный характер, при графическом описании — S-образный вид. В определенном диапазоне доз наблюдаются эффекты стимуляции, а не повреждения или угнетения таких процессов как, например, клеточное деление, рост и развитие организмов. На рис. VII.2 представлена схема последовательной смены эффектов, вызываемых внешним общим однократным облучением организмов в сублетальных дозах.
Следует отметить, что экспериментальные факты о фазовой, немонотонной зависимости биологических эффектов от дозы облучения в диапазоне малых доз противоречат линейной концепции, официально принятой еще в 1978 г. Международной комиссией МКРЗ и НКДАР
304
Гл. VII. Биологические эффекты малых доз излучений
ООН *). На рис. VII.2 пунктиром обозначена экстраполяция из области больших доз, осуществленная исходя из упомянутой гипотетической линейной концепции. Видно явное расхождение теоретической зависимости «малые дозы—гипотетический линейный ответ» с реальными фактами синусоидальной зависимости ответа биологических объектов и систем на облучение в малых дозах.
Понятно, что отмеченные в схеме и таблице эффекты облучения в малых дозах не могут служить для точного количественного определения величины «дозы», а являются только иллюстрацией ответной реакции биологических объектов на облучение.
Численные физические величины диапазона малых доз для разных организмов при таком определении могут сильно различаться. Для млекопитающих, например, условная граница между летальными и сублетальными дозами лежит в области 1-2,5 Гр при внешнем общем однократном облучении (ср. рис. VH.1 и VII.2). Для других таксономических групп организмов, в зависимости от различий их радиочувствительности, эта граница может значительно отличаться (даже на несколько порядков) от упомянутой. Однако нелинейная зависимость радиобиологических изменений от величины дозы облучения и времени после облучения — характерный признак динамики эффектов облучения в малых дозах. К такому выводу пришли многие радиобиологи, особенно в последнее десятилетие, используя физиологические, биохимические и цитогенетические методы.
Обобщение большого экспериментального материала показало, что многочисленные и самые разнообразные биологические параметры клеток и тканей животных, хронически облученных в малых дозах, обнаруживают нелинейный, немонотонный характер зависимостей «время-эффект» и «доза-эффект» и что фазовые изменения метаболизма как функции времени и дозы — это общебиологическое явление, отражающее включение различных путей поддержания гомеостаза. Так, по мнению И. К. Коломийцевой (1999-2003) немонотонность кривых «доза-эффект» является результатом нелинейной зависимости «время-эффект». В фиксированной временнбй точке зависимость «доза-эффект» может принимать немонотонный характер. При этом наблюдаются обратные отношения проявлений эффекта от дозы. При изменении дозы радиации меняются как амплитуда, так и период колебаний.
Как видно из схемы, для наиболее высоких значений сублетальных доз (рис. VII.2, Ш) еще существует прямая зависимость ответа (размера повреждения) от величины дозы облучения. Можно выделить этот участок кривой в область «средних сублетальных* доз (или иначе — «промежуточных» — между большими и малыми дозами облучения)
*) Публикации МКРЗ (Международной комиссии по радиационной защите, основанной в 1928 г. в Стокгольме) № 26, 1978 и НКДАР (Научного комитета по действию атомной радиации Организации Объединенных Наций, учрежденного 3 декабря 1955 г.).
1. Лучевые реакции многоклеточных организмов
305
(рис. VH.2, III). Остальная, немонотонная часть кривой, относится к малым дозам. Она имеет два противоположно направленных максимума: собственно малые дозы (рис. VII.2, II), вызывающие «гормсзис» — стимуляцию жизненных процессов (табл. VII. 1), и <сверхмалые» дозы — всплеск повреждений, соответствующий эффекту гиперрадиочувствительности (рис. VII.2,1).
Естественный радиационный фон (ЕРФ) изображен на схеме в качестве начальной точки отсчета радиобиологических изменений. Его биологическая роль источника излучения с ультрамалыми мощностями доз ранее вообще не принималась во внимание, так как оказалась сложной корректная постановка биологического эксперимента со значительным снижением уровня фона природной радиации.
1.2. Характеристика биологических эффектов облучения в
малых дозах
1.2.1. Значение ультрамалых мощностей доз естественного
радиационного фона
Вопрос о том, какое значение для жизни на нашей планете имеет постоянное действие излучений с ультрамалыми мощностями доз (10-15 мкР/час) или облучения (~ 1 мЗв/год) за счет естественного (природного) радиационного фона, долгое время оставался не изученным. На основе экстраполяции от больших, летальных доз к фоновым строились лишь предположения (рис. VII. 1, пунктирная линия), что ЕРФ представляет собой низший уровень наносимого ионизирующими излучениями организму вреда, такого как спонтанная заболеваемость раком, наследственные и другие болезни, встречающиеся обычно без дополнительного облучения.
