Стохастични ефекти на йонизиращото лъчение

Съдържание

Какъв е стохастичният ефект на йонизиращата радиация?
Разлики
Тип
Клетъчна мутация
Заболявания
Наследствени аномалии
Ниво на онкопатия и латентен период
Последици от генетичните мутации

Проучването на дългосрочните ефекти на радиацията започва още през 20-те години на миналия век. Доказано е, че йонизиращото лъчение причинява хромозомни мутации. Проучване в здравен опис Жителите на японските градове Хирошима и Нагасаки показват, че 12 години след бомбардировката честотата на раковите заболявания се е увеличила сред тези, които са били изложени на радиация. Рискът от развитие на рак не е свързан с праговия модел, когато заболяването се появява в резултат на превишаване на "критичната" стойност на получената доза. Увеличава се линейно, дори при краткотрайна експозиция. Тези явления са свързани със стохастичния ефект на радиацията. Учените смятат, че всяка доза радиация увеличава риска от злокачествени тумори и генетични нарушения.

Какъв е стохастичният ефект на йонизиращата радиация?

Радиацията има разрушителен ефект върху биологичните тъкани. Съвременната наука идентифицира 2 варианта на такива ефекти: детерминистични и стохастични ефекти. Първият тип се нарича още предопределен (от латинската дума determino, която означава "определям"), т.е. ефектите се проявяват при достигане на прага на дозата. Ако тя бъде надхвърлена, рискът от аномалии се увеличава.

Патологиите, произтичащи от детерминистични ефекти, включват остри радиационни увреждания, радиационни синдроми (медуларни, стомашно-чревни, мозъчни), репродуктивна недостатъчност, катаракта. Те се появяват в рамките на много кратък период от време след получаване Радиационна доза, по-рядко в последствие.

Стохастични или случайни ефекти (от гръцката дума stochastikos, "способен да гадае") са тези ефекти, чиято тежест не зависи от дозата на облъчване. Зависимостта от дозата се проявява като увеличаване на честотата на патологията в популация от живи организми. Потенциалът за неблагоприятни ефекти съществува дори при краткосрочна експозиция.

Разлики

Разликите между стохастичните и детерминистичните ефекти на радиацията са описани в таблицата по-долу.

Критерий	Детерминистични ефекти	Стохастични ефекти
Прагова доза	Наблюдават се при високи дози (>1 Gy). Над определена прагова стойност заболяването е неизбежно (предопределено, детерминирано). Тежестта на поражението се увеличава с увеличаване на дозата	Наблюдават се при ниски и умерени дози. Патогенезата не зависи от дозата
Механизъм на увреждане	Клетъчна смърт, водеща до тъканна и органна недостатъчност	Облъчените клетки остават живи, но се променят и произвеждат мутирало потомство. Клоновете могат да бъдат потиснати от имунната система на организма. В противен случай се развива рак, а когато са засегнати зародишни клетки, наследствените дефекти, които намаляват дълголетие
Време на настъпване	В рамките на часове или дни след експозицията	След латентен период. са случайни за заболяването

Една от характеристиките на стохастичните ефекти е, че те могат да възникнат едновременно с хронично радиационно заболяване.

Тип

Стохастичните ефекти включват 2 вида промени в зависимост от това кой тип клетка е засегнат:

Соматични ефекти (злокачествено заболяване, левкемия). Те могат да бъдат открити чрез продължително наблюдение.
Унаследени ефекти, наблюдавани в потомството на изложени на въздействието им лица. Причинява се от увреждане на генома в зародишните клетки.

И двата вида дефекти могат да се проявят както при изложеното на риск лице, така и при неговото потомство.

Клетъчна мутация

Мутационните процеси в клетката, изложена на радиация, не водят до смърт, а стимулират генетичната трансформация. Настъпва т.нар. радиационно-индуцирана мутация - изкуствено предизвикана промяна в клетъчните структури, които предават наследствената информация. Те са постоянни.

Клетъчните мутации винаги присъстват в естествени, природни механизми. Те правят децата различни от техните родители. Този фактор е много важен за биологичното развитие. Спонтанните ракови заболявания и генетичните патологии са постоянно присъстващи в човешката популация. Йонизиращото лъчение е допълнителен фактор, който увеличава вероятността от възникване на такива промени.

В медицинската наука е прието, че дори една-единствена трансформирана клетка може да инициира развитието на туморен процес. Счупване на ДНК и хромозомни аберации могат да възникнат след единична йонизация.

Заболявания

Достоверна връзка между някои заболявания и случайното въздействие на радиацията е доказана едва през 90-те години на миналия век. По-долу са изброени стохастичните ефекти на йонизиращото лъчение:

Злокачествени тумори на кожата, стомаха, костната тъкан, Рак на гърдата при жените, бели дробове, яйчници, щитовидна жлеза, колоректални заболявания. Неопластични заболявания на хемопоетичната система.
Нетуморни заболявания: хиперплазия (прекомерно размножаване на клетките) или аплазия (обратен процес) на органи, съставени от съединителна тъкан (черен дроб, далак, панкреас и др.), склеротични патологии, хормонални нарушения.
Генетични ефекти.

Наследствени аномалии

В групата на генетичните ефекти има 3 вида аномалии:

Промяна на генома (броя и формата на хромозомите), водеща до развитие на различни аномалии - синдром на Даун, сърдечни дефекти, епилепсия, катаракта и др.
Доминантни мутации, които се появяват веднага, в първото или второто поколение деца.
Рецесивни мутации. Те се появяват само когато и двамата родители имат един и същ мутирал ген. В противен случай генетичните аберации може да не се появят в продължение на няколко поколения или изобщо да не се появят.

Йонизиращото лъчение причинява генетична нестабилност в клетката поради дефекти при възстановяването на увредената ДНК. Промяната на нормалния ход на биосинтезата води до намаляване на жизнеспособността и до появата на наследствени заболявания. Нестабилността на клетъчния геном също е ранен индикатор за развитието на рак.

Ниво на онкопатия и латентен период

Тъй като стохастичните ефекти са случайни, не може да се каже със сигурност кой ще ги развие и кой не. Естественият процент на заболеваемост от рак при хората е около 16% през целия живот. Процентът е по-висок, когато се увеличава колективната доза, но в медицинската наука няма точни данни за това.

Тъй като развитието на злокачествените тумори е многоетапен процес, онкопатологиите, причинени от стохастични ефекти, имат доста дълъг латентен (скрит) период, преди да бъде открито заболяването. При левкемията например средната продължителност на живота е около 8 години. След ядрените бомби в японските градове Хирошима и Нагасаки диагностицирането на рак на щитовидната жлеза отнема 7-12 години, а на левкемията - 3-5 години. Учените смятат, че продължителността на периода на латентност на злокачествените заболявания в дадено населено място зависи от дози радиация.

Последици от генетичните мутации

Последиците от наследствените мутации се разделят на три групи според тежестта на протичането им:

Големи отклонения - смърт в ранния ембрионален и постнатален период, тежки вродени дефекти (черепно-мозъчни хернии, липса на черепни покривни кости, микро- и хидроцефалия; недоразвити или липсващи очни ябълки, скелетни аномалии - допълнителни пръсти, липсващи крайници и т.н.), забавено развитие.
Физическа непълноценност (нестабилност по отношение на съхранението и предаването на генетичния материал от едно поколение на друго, нарушена устойчивост на организма към неблагоприятни външни фактори).
Повишен риск от злокачествени тумори в резултат на наследствена предразположеност.