Скачать

Воздействие малых доз радиации

В данной работе приведен обзор литературы по проблеме воздействия малых доз радиации в понимании современных ученых, приведены результаты проведенных ими длительных экспериментов и сделанные выводы. Рассмотрение данного вопроса входит в компетенцию Научного Комитета по Действию Атомной Радиации ООН (НКДАР ООН). Проведенные исследования легли в основу доклада комиссии по оценке генетических рисков облучения человека, который был рассмотрен в 2001 г.

По проблеме воздействия малых доз радиации на человеческий организм в первые годы после чернобыльской аварии возникали разные, порой противоположные мнения. Например, среди них были даже такие (по-видимому, представлявшие интересы атомного ведомства), которые убеждали, что выпавшие после чернобыльской аварии радиационные вещества можно сравнивать с целительным действием радоновых ванн.

В настоящее время проблема влияния низкоинтенсивного облучения на живые объекты чрезвычайно интересна не только в теоретическом, но и в практическом плане. Она становится жизненно важной не только для работающих на атомных заводах и станциях или проживающих вблизи них, но и для миллионов людей, находящихся за тысячи километров от мест аварий на предприятиях атомной промышленности.

1. Малые дозы радиации. Экспериментальные исследования

Радиобиологи обладают весьма солидным багажом знаний о действии на биомакромолекулы, клетки, организмы высоких доз ионизирующего излучения, но не имеют ни достаточных данных, ни теоретических представлений о влиянии на окружающий нас мир живой природы техногенного повышения радиационного фона, например, в 2-4 раза. Результаты исследований ясно показали, что известные закономерности в радиобиологии, накопленные нами ранее знания недостаточны для объяснения этих эффектов и должны быть предложены принципиально новые механизмы. (2)

В 1987-1998 гг. в ИБХФ РАН проводился цикл работ по изучению влияния облучения низкой интенсивности в малых дозах на биофизические и биохимические параметры генетического и мембранного аппаратов клеток органов облученных животных. Основными выводами, полученными в результате проведенных исследований были следующие:

1. Зависимость эффекта от дозы облучения носит немонотонный, полимодальный характер.

2. Дозы, при которых наблюдаются экстремумы, зависят от мощности (интенсивности) облучения.

3. Облучение в малых дозах приводит к изменению (в большинстве случаев увеличению) чувствительности к действию повреждающих факторов.

4. Результаты воздействия зависят от начальных характеристик биообъектов.

5. В определенных интервалах доз низкоинтенсивное облучение более эффективно, чем острое.

Нелинейный и немонотонный вид зависимостей доза-эффект, полученный в наших экспериментах, объясняется нами на основе представлений об изменении соотношения между повреждениями, с одной стороны, и репарацией повреждений – с другой при действии низкоинтенсивного облучения в малых дозах. Системы репарации при этом облучении, как мы полагаем, либо вообще не индуцируются, либо работают с существенно меньшей интенсивностью и включаются в более позднее время, когда в облучаемом объекте уже появились радиационные повреждения.

Радиационное воздействие на организм, кроме прямого действия на его функциональные подсистемы, индуцирует или активизирует и защитные системы (репарации, адаптации), регулирующая роль которых состоит в компенсации воздействия, минимизации прямого действия облучения, восстановлении функций и репарации повреждений. Результирующий, остаточный эффект воздействия после реализации восстановительных процессов зависит от соотношения «прямого» и «обратного» процессов, своего для каждой дозы.

Представляется важным проследить зависимость репарационных процессов от мощности и дозы облучения. Можно рассмотреть две крайние точки зрения: 1) системы восстановления включаются с одинаковой эффективностью при любой мощности и дозе облучения; 2) существуют такие мощности и/или дозы облучения, которые организм не чувствует и поэтому не включает системы восстановления, или они начинают работать с большой задержкой во времени, или с меньшей эффективностью. В первом случае самое незначительное воздействие является триггером, запускающим системы восстановления. Тогда чем ниже мощность или доза облучения, тем меньше образуется повреждений и выше вероятность появления порога и даже возникновения эффекта противоположного знака. Во втором случае должен существовать интервал доз облучения, где реализуются все полученные повреждения. По мере увеличения дозы (или времени после начала облучения) эффект растет, достигает максимума, а затем начинает снижаться вследствие включения систем репарации. В экспериментальной работе обнаружили зависимости доза-эффект, хорошо согласующиеся со второй точкой зрения.(1)

2. Дозовые зависимости показателей состояния здоровья облученных когорт при низкоинтенсивном облучении

Как правило, ученые, отрицающие практическую значимость возникновения злокачественных новообразований при низких дозах облучения, исходят из двух положений:

1. Практически невозможно, по их мнению, экспериментально или эпидемиологически обнаружить увеличение вследствие облучения числа опухоленосителей, ибо это превышение лежит в пределах различий процентного числа раковых больных в разных регионах и требует громадного объема экспериментальных данных для получения статистически достоверных различий.

2. Если исходить из числа заболеваний раками и лейкозами, возникших вследствие облучения малыми дозами, и существенно превышающих контрольные значения (как это следует из ряда исследований) и экстраполировать эти данные в соответствии с линейной зависимостью к высоким дозам, то число ожидаемых опухолей на порядки превысит значения, наблюдаемые на практике.

Поводом к скептическому отношению к сведениям об увеличении числа смертей от опухолей и лейкозов при малых дозах облучения явились и результаты обследований, когда для одной и той же когорты работающих на атомных предприятиях получали увеличение числа смертей, по сравнению с контролем, например, для дозы облучения 2 или 5 сЗв, но уменьшение - для 10 сЗв.

Анализируя литературные данные о смертельных исходах от лейкозов для различных групп облученных людей - в основном работающих на объектах атомной промышленности, мы обнаружили ту же тенденцию в зависимости от дозы, что и в своих экспериментальных исследованиях.

Так, недавно вышла из печати обстоятельная работа, посвященная анализу материалов о смертности от раков и лейкозов среди рабочих атомной промышленности, выполненная группой сотрудников международного агентства по изучению рака. Был проанализирован материал, относящийся к 96 тысячам работников ядерной промышленности Канады, Великобритании и США. В последнее время появились результаты обследования за 35 лет населения Японии, облученного вследствие атомной бомбардировки в Хиросиме и Нагасаки. Авторы этого исследования особое внимание уделяют факту уменьшения числа смертей при облучении в дозе 80 мЗв за 35 лет, объясняя этот результат с позиции гормезиса.

Полученная обобщенная зависимость дает возможность сделать следующие заключения:

1. Смертельные случаи от лейкозов при облучении в малых дозах могут быть по величинам сопоставимы со смертностью от лейкозов для доз облучения в десятки раз более высоких.

2. Для низких доз облучения (до 10 сЗв) имеется область доз, где наблюдается уменьшение эффекта с увеличением дозы, доходящее до смены знака эффекта - до уменьшения смертей от лейкозов ниже уровня контроля.

3. Различная зависимость эффекта от дозы в области малых и высоких доз облучения позволяет думать о разных механизмах, лежащих в основе увеличения смертности от лейкозов при малых и высоких дозах облучения. Одним из объяснений может быть указанное выше соображение о разных функциях облучения в канцерогенезе, а именно - для низких доз облучения главное - промотирующая функция облучения, для высоких - индуцирующая или же разное соотношение между системами восстановления и повреждения при низких и высоких дозах.

Рассмотрим с этих позиций положение со злокачественными новообразованиями в Чернобыле. Данные об онкологических заболеваниях и смертях от них для участников ликвидации последствий Чернобыльской аварии приведены в обширных и серьезных исследованиях, выполненных под руководством академика А.Ф.Цыба и опубликованных в Бюллетене Национального радиационно-эпидемиологического регистра. Ясно видно, что зависимость от дозы не является монотонной и для всех приведенных примеров минимальные значения и показателей заболеваемости и показателей смертности приходятся на дозу около 25 сГр, в то время как максимальные значения - на дозу 10-15 сГр.

Авторы многих работ полагают, что отнесение обнаруженных злокачественных новообразований к радиогенным ракам обосновано лишь в случае, если число раков увеличивается с дозой облучения. Однако, как указывалось выше, исходя из всех проведенных экспериментов и исследованиях на облученных популяциях, а также из имеющихся в литературе данных, наличие линейной или квадратично-линейной зависимости для случаев заболеваний и смерти от злокачественных новообразований для малых доз и низкоинтенсивного облучения не является обязательным. Отсутствие монотонной зависимости от дозы облучения, появление максимумов при более низкой дозе скорее подтверждают радиационную природу возникновения раков при низких дозах облучения, чем ее опровергают.

Таким образом, подводя итоги всему изложенному, можно отметить, что закономерности низкоинтенсивного облучения, эффект малых доз - это принципиально новые пути воздействия облучения на живые объекты, новые механизмы изменения клеточного метаболизма. Большинство эффектов не прямо индуцировано облучением, а опосредовано через систему регуляции, через изменение иммунного и антиоксидантного статусов организма, чувствительности к действию факторов окружающей среды. Весьма примечательно, что закономерности изменения исследованных параметров оказались такими же и в крови ликвидаторов, и в экспериментах на животных. В результате исследований обнаружили не только близкий характер зависимости от дозы, но и аналогичный системный многофакторный ответ на действие низкоинтенсивного облучения. (2)

3. Последствия влияния радиации на взрослый организм

Огромное количество новых фактов, касающихся воздействия радиации, дали трагические последствия двух грандиозных радиационных катастроф: южно-уральской 1957 г. и чернобыльской 1986 г., затронувших жизни в первом случае нескольких сот тысяч человек, а во втором - многих миллионов...

Кратко перечислю основные установленные факты воздействия радиации на взрослый организм млекопитающих, включая человека. До 50-х годов основным фактором непосредственного воздействия радиации считалось прямое радиационное поражение некоторых особо радиочувствительных органов и тканей - кожи, костного мозга и центральной нервной системы, желудочно-кишечного тракта (так называемая лучевая болезнь). Вскоре выяснилось, что огромную роль в лучевом поражении играет не только общее внешнее облучение организма, но и внутреннее облучение, связанное с концентрированном в отдельных органах и тканях так называемых инкорпорированных радионуклидов, поступивших в организм с пищей, водой, атмосферным воздухом и через кожу и задержавшихся в каких-то органах или тканях.

Для оценки влияния этих радионуклидов пришлось ввести специальные понятия "поглощенной" и (для разных видов излучения) "эквивалентной" доз, измеряемых особыми условными единицами: грей (Гр) и зиверт (Зв).

В 60-70-х гг. большое внимание стали уделять не только прямым (острым), но и опосредованным и отдаленным эффектам облучения. Среди них:

· воздействие на наследственность;

· возникновение лейкозов и злокачественных опухолей;

· иммунодепрессия и иммунодефицит;

· повышение чувствительности организма к возбудителям инфекционных заболеваний;

· нарушение обмена веществ и эндокринного равновесия;

· возникновение катаракты;

· временная или постоянная стерильность;

· сокращение средней ожидаемой продолжительности жизни;

· задержка психического развития.

Среди других известных проявлений действия радиации на организм человека: появление рака в более молодом возрасте (акселерация или омоложение рака), физиологические расстройства (нарушение работы щитовидной железы и др.), сердечно-сосудистые заболевания, аллергии, хронические заболевания дыхательных путей.

С течением времени список радиационно-стимулированных заболеваний не сокращается, а только растет. При этом оказывается, что весьма малые дозы способны вызвать негативные последствия для здоровья (см. ниже).

Выяснилось также, что действие радиации на здоровье может зависеть от продолжительности воздействия: одна и та же доза радиации, получаемая за короткий промежуток времени, вызывает меньшие поражения, чем доза, полученная за длительный период. (5)

4. Недостаточность современных знаний о влиянии малых доз радиации

Насколько мы еще далеки от познания многих существенных особенностей действия радиации, свидетельствует, например, тот факт, что лишь сравнительно недавно стало ясно, что доза радиации, поглощенная организмом в течение длительного периода времени, может привести к существенно более сильному поражению, чем такая же доза, полученная сразу или за более короткий период (так называемый эффект Петко). В то же время в отношении ряда раковых заболеваний установлено, что отмеченная выше закономерность не всегда действует: фракционное, растянутое во времени, облучение иногда дает меньший канцерогенный эффект, чем разовое. Это связано, по-видимому, с репарационными (восстановительными) свойствами живого организма, в котором при размножении клеток всегда существует некий механизм исправления (репарации) возможных генетических ошибок, могущих нарушить последующее развитие организма. Восстановительные процессы имеют предел, но какие то мелкие повреждения они могут "залечивать".

В то же время известно, что при уменьшении дозы облучения риск заболеть раком не просто уменьшается в той же пропорции - просто латентный период перед проявлением заболевания становится большим.

Несомненно, в области выяснения влияния малых доз нас ждут новые открытия. Одно из направлений таких открытий становится ясным сейчас: эффекты взаимодействия радиации с другими факторами риска, порознь не так опасными. Оказалось, например, что малые количества пестицидов могут усиливать действие радиации. То же самое происходит при действии радиации в присутствии небольших количеств ртути. Недостаток селена в организме усиливает тяжесть радиационного поражения. Известно, что у курильщиков, подвергающихся облучению в 15 мЗв/год, риск заболеть раком легких возрастает более чем в 16 раз по сравнению с некурящими. Известно также, что на фоне небольшого по величине хронического облучения разовое кратковременное дополнительное облучение дает эффект, много более значимый, чем при простом суммировании этих доз.

Другое быстро развивающееся направление изучения влияния малых доз облучения - работы школы профессора Е.Б.Бурлаковой, убедительно доказавшие на многих объектах резкое нарушение монотонной зависимости "доза - эффект": в зоне сверхмалых доз облучения происходит до конца непонятное по механизмам, но устойчиво повторяющееся резкое возрастание чувствительности организмов облучению. Оказывается, при облучении до 0.1 Зв (10 бэр) число смертельных лейкозов оказывается столь же значительным, как при облучении многократно большем.

Оказалось также, что повреждения хромосом и злокачественная трансформация клеток при малых дозах примерно на порядок выше, чем можно было бы ожидать при экстраполяции влияния от высоких доз. Возможно, эффект такого взаимодействия радиации с другими факторами риска основан на сенсибилизации (повышении чувствительности) организма, испытавшего воздействие малых доз облучения к химическим мутагенам и канцерогенам.

Среди других поставленных современной наукой вопросов о негативном воздействии малых доз радиации на живой организм, которые, по всей вероятности, расширят в ближайшем будущем наши представления об опасности облучения человеческого организма, надо, по крайней мере, перечислить следующие:

· влияние так называемых малых мутаций, не учитываемых пока в должной мере при исследовании генетических эффектов радиации (таких мутаций может быть многократно больше, чем изучаемых в экспериментах на животных и учитываемых при ярко выраженных наследственных заболеваниях человека);

· влияние повышенной радиочувствительности некоторых этапов развития половых клеток и некоторых ранних этапов эмбрионального развития человека;

· влияние облучения в малых дозах на возникновение наследуемых раковых заболеваний;

· отдаленные последствия локального и внутреннего (например, в виде "горячих частиц", попавших внутрь организма) облучения.

При обсуждении проблемы влияния малых доз радиации необходимо иметь в виду так называемое правило пропорционального риска, которое в нашем случае можно сформулировать так: облучение большого числа людей малыми дозами эквивалентно (с точки зрения влияния радиации на всю популяцию) облучению небольшого числа людей большими дозами. Генетический риск для 100 человек, получивших дозу 0.01 Зв, эквивалентен, с точки зрения поражения популяции, риску для 10 человек, получивших дозу 0.1 Зв, и риску для одного человека, получившего дозу 1.0 Зв. На самом деле зависимость, конечно сложнее, поскольку эквивалентность результатов облучения многих малыми дозами и немногих - большими, подразумевает линейную зависимость доза - эффект, которая (линейность) нарушается, как говорилось выше, в области сверхмалых доз.

Итак, хотя о влиянии малых доз радиации на живой организм написано множество научных статей и монографий, здесь неизвестного больше, чем известного. Это особенно наглядно видно при рассмотрении проблемы нормирования действия радиации. (5)

5. Проблемы, связанные с нормированием воздействия радиации

Выдающийся шведский радиобиолог Р.М. Зиверт еще в 1950 г. пришел к заключению, что для действия радиации на живые организмы нет порогового уровня. Пороговый уровень - это такой, ниже которого не обнаруживается поражения у каждого облученного организма (так называемый детерминированный (определенный) эффект). При облучении в меньших дозах эффект будет стохастическим (случайным), т. е. определенные изменения среди группы облученных обязательно возникнут, но у кого именно - заранее неизвестно.

Отсутствие порогового уровня при действии радиации не исключает существования приемлемого по опасности для общества уровня облучения. Общество приемлет развитие автомобильного транспорта, хотя под колесами машин гибнут десятки тысяч человек ежегодно, и многократно большее число страдает от загрязнения воздуха автомобильными выбросами. Это означает, что выгоды и удобства от пользования автомобилем превосходят в общественном сознании связанные с автомобилем опасности и неприятности.

Хорошо известны опасности, связанные с облучением большими дозами. Это и преждевременная смерть людей, и лучевая болезнь, и другие тяжелые заболевания, а также поражения наследственности, уже коснувшиеся многих миллионов людей.

Негативное влияние малых доз, если справедливы опасения многих исследователей, не согласных с успокоительными утверждениями ученых (как правило, связанных с атомной индустрией), грозят не миллионам, а десяткам (и сотням) миллионов людей, ставит под угрозу само существование человечества. Перевешивает ли эта угроза и уже проявляющееся воздействие малых доз радиации положительные эффекты, получаемые обществом от развития атомной индустрии? Ответ на этот вопрос дает нормирование радиационного воздействия. Нормы радиационной безопасности - это те границы, которые общество ставит перед атомной индустрией, исходя из имеющихся знаний...

Для населения пределы приемлемо опасной дозы (напомню, что абсолютно безопасной дозы нет) были впервые установлены лишь в 1952 г. Они составляли тогда 15 мЗв/год. Уже в 1959 г. пришлось уменьшить эту дозу до 5 мЗв/год, а в 1990 г. - до 1 мЗв/год. Сейчас все больше специалистов настаивают на дальнейшем уменьшении этой дозы - до 0.25 мЗв/год. В некоторых штатах США уже установлена максимальная допустимая годовая доза искусственного облучения для населения 0.1 мЗв/год. (5)

6. Есть ли приемлемый уровень облучение?

По мнению Яблоникова А.В. принципиально правильный путь поиска пределов приемлемого уровня облучения предложен был еще в 1955 г. сотрудником Российского научного центра "Курчатовский институт" Ю.В. Сивинцевым. Он проанализировал историческую тенденцию к многократному сокращению предельно допустимых доз облучения и заключил: "Из изложенного вытекает порочность подхода к вопросу об установлении предельно допустимых уровней излучения, исходя из анализа повреждающего действия излучений...".

Ю.В. Сивинцев и независимо от него ряд американских ученых предложили взять за точку отсчета фоновое, естественное облучение, к которому эволюционно приспособлено все живое на Земле, и считать приемлемым уровнем его удвоенную величину. Соглашаясь с точкой отсчета (фоновый уровень облучения), Яблоников А.В не мог согласиться с формальным удваивающим коэффициентом. Почему два, а не полтора, три или четыре?

На основании множества примеров в общей экологии было установлено так называемое правило 11%: любая сложная система в среднем статистически выносит без нарушения функций изменения не более 11% ее составляющих. Поэтому логичнее считать безопасным превышение фонового уровня не более чем на 11%. Таким образом, если учесть, что фоновое естественное облучение от всех источников (космические лучи, радон и др.) для 95% человечества составляет 0.3-0.6 мЗв/год, приемлемо опасной должна быть дополнительная доза облучения не более чем 0.03 - 0, Об мЗв/год.

К поиску приемлемого уровня облучения можно подойти и с другой стороны. Из общей теории риска следует, что в современном цивилизованном обществе считается приемлемым риск дополнительного заболевания или смерти 1 человека на 1 млн. Это риск для каждого из нас ежегодно быть убитым молнией, и принимаемые меры предосторожности здесь минимальны (громоотводы на высоких зданиях).

Принятый сейчас допустимый предел дозы искусственного облучения 1 мЗв/год по правилу пропорционального риска (см. выше) соответствует генетическому поражению до 35 человек на каждый миллион новорожденных (т. е. оказывается в 5-35 раз выше), или (при учете хронического облучения в чреде многих поколений) дает 450-3400 случаев наследственных аномалий на 1 млн новорожденных. Исходя из этого, допустимая и приемлемая безопасная индивидуальная доза должна быть в десятки раз меньше, чем 1 мЗв/год, т. е., могла бы составлять меньше 0.01 мЗв/год.

Сейчас эти величины дозы (0.01 - 0.06 мЗв/год) выглядят несколько фантастично, но, судя по темпу ужесточения радиационных норм в XX в., уже через 20-25 лет они могут быть приняты.

Однако найдется немало несогласных с приведенными выше расчетами, основной аргумент которых: масштабы возможного поражения малыми дозами радиации во много раз ниже, чем вероятность гибели людей под колесами автомобиля или смерти курильщика от рака легких. С точки зрения простой арифметики они правы. Но по существу они не правы по крайней мере по трем причинам.

Во-первых, известный на сегодня риск поражения малыми дозами радиации составляет лишь долю реально существующего спектра поражения: мы просто еще не знаем всех последствий действия радиации на живой организм.

Во-вторых, тысячам семей, которым малые дозы радиации принесли непоправимые поражения, не легче от того, что большее число семей пострадало от автомобильных катастроф.

В-третьих, радиационные поражения принципиально отличаются от поражения человека в любой катастрофе тем, что они генетические, т. е. передаются из поколение в поколение и распространяются в популяции.

Итак, на вопрос, поставленный в начале этого раздела: "Есть ли приемлемый уровень облучения?" - ответ может быть только такой: нет и не может быть единого, для всех одинакового приемлемо-опасного уровня облучения. В одних местностях для одних групп населения приемлемо-опасный уровень может быть один, в других местностях и для других групп - другой. Приемлемо-опасный уровень облучения для одного человека в одной и той же возрастно-половой и этнической группе будет одним, а для другого человека из той же группы - другим. Наконец, в разное время дня и в разные сезоны года радиочувствительность одного и того же человека будет различной.

Все сказанное выше, на мой взгляд, убедительно показывает бесперспективность и научную необоснованность широко бытующего понятия о "безопасной дозе облучения". Для каждого организма в каждый данный момент времени уровень примлемо-опасного облучения будет различным. (5)

7. Спонтанный мутагенез у человека

Основным фундаментом, на основе которого производится оценка генетического риска облучения человека, является анализ естественной (спонтанной) мутационной изменчивости. Зная уровень спонтанной изменчивости человека можно произвести расчет, в какой степени этот уровень может быть изменен после радиационного воздействия.

Мутационные изменения в любом из генов человека, либо изменения в структуре любой из хромосом приводят в онтогенезе человека к тем или иным изменениям в его фенотипе. Степень изменения фенотипа зависит от важности для реализации тех или иных функций организма вовлеченных в мутагенез генов, от масштабов нарушения генетического материала и от характера наследования возникших мутационных изменений.

Важно рассмотреть классификацию генетических изменений с точки зрения наблюдаемых в результате таких изменений фенотипов – генетических болезней. В настоящее время все генетические болезни человека, учитывая механизмы их возникновения и характер наследования, подразделяют на менделевские, хромосомные, мультифакториальные, генетические болезни соматических клеток и болезни генетической несовместимости матери и плода.

В связи с реализацией международной программы “Геном человека” и благодаря интенсивному изучению наследственных болезней в клиниках многих стран число известных к январю 2000 г менделевских наследственных болезней составило 11062. Следует подчеркнуть стремительный прогресс в этой области, свидетельствующий о высокой актуальности изучения наследственных болезней человека.

В отношении многих наследственных болезней изучена локализация мутантных генов и проведен молекулярный анализ продуктов таких генов. Более чем 6980 генов с хорошо известной функцией локализованы в специфических сайтах различных хромосом человека. С другой стороны, картированы в определенных участках хромосом более чем 1100 клинических болезней.

Наиболее простой концепцией, описывающей взаимосвязь между мутациями и обусловленными ими менделевскими наследственными болезнями, является концепция “одна мутация – одна болезнь”. Эта концепция, постулирующая унитарную генетическую причину для каждой болезни, нашла свое подтверждение при описании многих менделевских болезней. Вместе с тем было также показано, что далеко не всегда наблюдается такая простая взаимосвязь.

При анализе аллельных вариантов 767 генов человека было обнаружено, что 658 генов ассоциированы с какой-либо одной клинической болезнью, 71 ген – с двумя, 30 генов – с тремя, 5 генов – с четырьмя, 1 ген – с пятью, 1 ген – с шестью и 1 – с семью болезнями.

Необходимо отметить, что такие генетические явления как мозаицизм, геномный импринтинг и экспансия аллелей могут внести дополнительные сложности в процесс фенотипической реализации мутационных изменений в генах. Например, при мозаицизме наблюдается присутствие нормальных и мутантных клеток у одного и того же индивидуума. Это может относиться как к соматическим, так и к зародышевым клеткам. В случае, если мозаицизм в зародышевых клетках индивидуума затрагивает доминантную болезнь, эта болезнь может не проявиться у данного индивидуума фенотипически вследствие мозаицизма, однако в этом случае сохраняется риск проявления этой болезни у потомков, унаследовавших мутантный ген.

О существовании тех или иных генов мы узнаем, когда появляется возможность изучить мутации этих генов. Гены, которые не мутируют, не могут быть изучены. Обычно спонтанная частота мутаций отдельных генов у человека составляет от 10-4 до 10-6 на гамету за поколение. Необходимо отметить, что спонтанная частота мутаций зависит от возраста родителей, особенно от возраста мужчин.

Менделевские болезни, согласно результатам молекулярно- генетических исследований, могут быть следствием точковых мутаций, протяженных мутаций и микроделеций. Различия между этими типами мутационных изменений связаны с размерами фрагментов молекулы ДНК, охваченных мутацией.

После обширных исследований, проведенных А.Чейзелом в Венгрии особое внимание привлечено к мультифакториальным болезням. Мультифакториальные болезни объединяют в себе широкий класс болезней, в отношении которых известно, что они имеют генетическую компоненту, и в то же время эти болезни не подчиняются простому менделевскому наследованию. Такие болезни интерпретируются как результат взаимодействия большого числа факторов генетической природы и факторов окружающей среды.

Большинство мультифакториальные болезней не подчиняется классическим законам наследования, т.е. они не являются клиническими проявлениями дефектов одиночных генов. В то же время они встречаются среди родственников больных с более высокой частотой, чем в общей популяции. Однако риск заболеть данной мультифакториальной болезнью среди родственников варьирует в зависимости от особенностей данной болезни и может быть различным в разных семьях. Для большинства мультифакториальных болезней пока крайне ограничены знания относительно вовлеченных в генетический контроль этих болезней генов, их числа, типа мутационных изменений и характера воздействующих на проявление этих болезней факторов окружающей среды.

С учетом эпидемиологических проблем классификации мультифакторных болезней и проблем оценки риска появления таких болезней при воздействии мутагенов окружающей среды эта группа болезней может быть подразделена на врожденные аномалии и обычные (хронические) мультифакториальные болезни.

Врожденные аномалии представляют собой большие или микроскопические структурные дефекты, наблюдаемые или выявляемые при рождении ребенка. Термин “врожденные” означает лишь присутствие дефектов при рождении и не имеет дополнительного этиологического значения. Врожденные аномалии являются конечным результатом дисморфогенеза и могут иметь изолированное или множественное проявление. В отношении изолированных врожденных аномалий может быть прослежен путь от какой-либо одной локальной ошибки (мутации) в морфогенезе до наблюдаемого эффекта. В основе множественных врожденных аномалий лежат две или больше различные морфогенетические ошибки, возникающие во время внутриутробного развития ребенка.

Хронические мультифакториальные болезни (такие как диабет, коронарные болезни, эпилепсия, астма, псориаз и др.) также, как и рассматриваемые выше врожденные аномалии, не подчиняются менделевским законам исследования. Генетическим базисом хронических мультифакториальных болезней являются генетически восприимчивые индивидуумы, у которых вероятность реализации той или иной болезни зависит от присутствия или отсутствия других факторов риска генетической или средовой природы (таких как действие других генов, диета, физическая активность, воздействие различных факторов среды и др.)

В целом, уровень естественной изменчивости у человека по всем категориям болезней весьма высок - он составляет, по крайней мере, 70 % различных генетических отклонений от нормы в течение 70 лет жизни человека, принятых условно за среднюю продолжительность жизни человека. Другими словами, более чем у 70 % людей в течение их жизни проявляется хотя бы одно генетически обусловленное отклонение от нормы, снижающее продолжительность жизни человека по сравнению с нормой, либо мешающее нормальной работоспособности человека. (4)

8. Методология оценки генетического риска облучения человека

Для того, чтобы оценить ожидаемые генетические эффекты в первом поколении после воздействия излучений (у детей облученных родителей) используют подходы, основанные на применении так называемых методов удваивающей дозы и прямого метода. Метод удваивающей дозы базируется на определении дозы, вызывающей такой же генетический эффект, какой наблюдается в результате естественного мутационного процесса (удваивает его). При применении этого метода надо иметь в виду, что уровень естественного мутационного процесса в популяциях человека - это исторически сложившийся равновесный уровень, зависящий от интенсивности естественного мутационного процесса, с одной стороны, и интенсивности отбора против возникших мутаций, с другой. Интенсивность отбора в популяциях человека в условиях современной цивилизации сильно снижена, что и обуславливает в значительной мере высокий уровень естественной изменчивости человека.

При длительном хроническом облучении популяций человека (если гипотетически рассматривать такую ситуацию) равновесный уровень мутагенеза за счет вызванных радиацией наследственных изменений возникнет лишь через семь-десять поколений после начала облучения. При этом индуцированные ионизирующим излучением мутационные изменения составят определенную дополнительную к естественной изменчивости человека компоненту, величина которой зависит от мощности дозы.

При удваивающей дозе равновесный уровень мутагенеза от ионизирующих излучений сравняется с равновесным уровнем естественной изменчивости человека и общий уровень мутагенеза удвоится. По оценке экспертов НКДАР ООН удваивающая доза для человека при хроническом воздействии редкоионизирующих излучений при низких мощностях доз равна 1 Зв на поколение. В первом поколении наблюдается приблизительно 1/10 часть тех мутаций, которые составят через 7-10 поколений равновесный уровень.

Все вышеизложенное касалось оценки риска облучения человека методом удваивающей дозы. Возможна оценка риска облучения человека и с применением прямого метода - путем анализа частоты индуцированных мутаций отдельных генов, анализа частоты аберраций хромосом и изменения числа хромосом у человека и экспериментальных объектов. Например, зная частоту мутаций отдельных генов в расчете на 0.01 Зв и зная число структурных генов в геноме человека (около 100 тыс.) можно оценить суммарную ожидаемую частоту появления генных мутаций при той или иной дозе. С использованием прямых методов оценки генетического риска экспертами НКДАР ООН в 1988 г. произведена оценка частоты индуцированных доминантных мутаций и реципрокных транслокаций. При этом величины риска для этих типов генетической изменчивости в принципе совпадают с теми оценками, которые произведены методом удваивающей дозы. Несмотря на кажущуюся простоту подхода, при практическом применении прямых методов оценки возникает не меньше сложностей, связанных с ограниченностью наших знаний относительно структуры генома человека и частот индуцированных мутаций, чем при использовании метода удваивающей дозы. (4)

Заключение

На основе изученных материалов можно сделать вывод о том, что проблема воздействия малых доз радиации изучена в достаточной мере многочисленными учеными всего мира. Общие заключения о последствиях данных воздейс