Стохастические соматические эффекты

Стохастические эффекты – вредные биологические эффекты, вызванные ионизирующим излучением, не имеющие дозового порога возникновения и клинически не выявляемые; вероятность их возникновения растет с увеличением дозы, а тяжесть проявления от дозы не зависит. К стохастическим эффектам относят раки и наследственные (генетические) заболевания. Важной особенностью радиогенных стохастических эффектов является то, что не обнаружены признаки, позволяющие отличить эти эффекты от таких же заболеваний, возникающих спонтанно у необлученных людей.

На рисунке 4.3 изображена зависимость вероятности развития стохастических эффектов от дозы. Имеющиеся данные не позволяют достоверно определить эту зависимость в области малых доз (обозначена пунктиром).

Эксперименты показали возможность развития радиогенных

(вызванных воздействием радиации) раков и наследственных заболеваний у облученных животных и растений. Основным источником данных о развитии этих заболеваний у человека являются многолетние исследования последствий атомной бомбардировки американской армией двух японских городов –
	Рис. 4.3. Закономерности развития стохастических эффектов

– Хиросима и Нагасаки августе 1945 г[42]. К настоящему времени получены результаты исследования последствий облучения около 90 000 человек, переживших атомную бомбардировку, и их потомков. Исследования показали, что под действием достаточно больших доз радиации (более 0,1 − 0,2 Гр при облучении всего тела фотонами) в группе облученных могут быть обнаружены избыточные, по сравнению со спонтанным уровнем, радиогенные раки. Радиогенных наследственных заболеваний у лиц из этой группы до сих пор обнаружено не было. Развитие такого рода заболеваний не было доказано и в других исследованиях больших групп облученных людей[43].

Наиболее распространенным до сих пор взглядом на механизм развития радиогенного рака при облучении является представление о мутациях соматических клеток, вызванных воздействием ионизирующего излучения. Считается, что начало развитию рака может дать одна измененная клетка – носитель определенной соматической мутации.

Возникновение клеточных мутаций является фундаментальным явлением, лежащим в основе развития живых организмов. Благодаря ему микроорганизмы приспосабливаются к действию антибиотиков, а дети оказываются неточной копией своих родителей. Раки являются достаточно частой причиной смерти людей. В среднем от 20 до 30 % жителей развитых стран умирают от рака. Воздействие излучения приводит к увеличению частоты мутаций и к возникновению в облученной популяции дополнительных опухолей и лейкозов, которые по своему развитию ничем не отличаются от обычных «спонтанных» раков. Как правило, проходят годы после облучения, прежде чем у облученного разовьется радиогенный рак. Все это время развитие опухоли никак себя не обнаруживает. Величина этого периода скрытого развития (латентного) различна для разных опухолей. Минимальная длительность латентного периода развития радиогенного рака у человека составляет 10 лет для злокачественных опухолей и 5 лет – для лейкоза[44].

Важнейшей особенностью радиационного канцерогенеза[45] является вероятностная природа проявления этого эффекта. Можно предсказать ожидаемое количество дополнительных раков (опухолей или лейкозов) в такой группе, но указать, у кого конкретно возникнет рак, вызванный ионизирующим излучением, нельзя. Это означает, что, анализируя последствия воздействия излучения на большую группу людей, облученных с одинаковой дозой, при определенных условиях можно установить вероятностную связь между дозой облучения и увеличением числа раков вследствие облучения. Однако невозможно указать, какое заболевание является следствием облучения, а какое возникло спонтанно. Исследование последствий атомной бомбардировки показало, что увеличение частоты развития рака в группе одинаково облученных людей при дозах более 0,2 Гр пропорционально дозе облучения (см. рис. 4.3).

Указать, в каком органе может развиться радиогенный рак можно только в случае локального облучения, например, при поступлении в организм радиоактивного йода, который приводит к облучению только щитовидной железы. При равномерном облучении всего тела развитие радиогенных раков определяется радиочувствительностью органов и тканей и присущей им частотой развития спонтанных раков в той популяции, к которой принадлежит облученный.

Поскольку не обнаружены биологические маркеры, позволяющие распознать раки, возникшие под действием ионизирующего излучения, выявить дополнительное число радиогенных раков в облученной популяции можно только с помощью радиационно-эпидемиологического исследования. Результатом такого исследования является заключение (статистический вывод) о достоверности существования в облученной группе людей некоторого числа раковых больных с заболеванием, вызванным облучением. Достоверность обнаружения дополнительных радиогенных раков зависит от дозы облучения, числа людей в контрольной группе и группе наблюдения и от свойств популяции – частоты спонтанных раков, временных вариаций этой величины, уровня воздействия других канцерогенных факторов и т.д. Следовательно, для любых уровней облучения существуют условия, при которых предполагаемая частота радиогенных раков настолько мала, что невозможно доказать наличие причинно-следственной связи между облучением группы людей и раз

Рис. 4.4. Численность групп одинаково облученных людей, необходимая для достоверного обнаружения связи между дополнительным числом смертей от рака в группе и дозой облучения

10^9

10^7

10^5

10^3

0,001

0,01

0,1

1,0

Поглощенная доза фотонов во всем теле, Гр

А

Б

(область необнаруживаемых эффектов)

(область детектируемых эффектов)

витием рака у кого-то из членов этой группы.

Обнаружить дополнительные раки в облученной популяции теоретически возможно, если их число будет заведомо больше вариаций природного фона раковых заболеваний в рассматриваемой популяции. Внимательное рассмотрение статистики спонтанной раковой смертности во Франции показало, что ее вариации из года в год могут достигать ± 4 % относительно среднего уровня в несколько сот тысяч смертей в год. Эти колебания значительно выше тех, которые следовало бы ожидать исходя из статистических закономерностей. Наличие таких вариаций фона накладывает существенные ограничения на возможность обнаружить дополнительные раки в облученной популяции. Даже при бесконечном увеличении численности рассматриваемых групп не удастся обнаружить дополнительные раки, если их доля в общем числе смертных случаев от рака в облученной группе не будет заметно превышать 4 %. Поэтому, как показано на рис. 4.4, обнаружить наличие дополнительных раков даже теоретически не представляется возможным при дозах облучения всего тела менее 0,1 Гр.

При больших дозах возможность обнаружить дополнительные радиогенные раки обусловлена численностью облученной и контрольной групп: чем больше доза, тем в меньшей по численности облученной группе можно будет выявить медицинские последствия облучения (область Б). Если условия облучения группы (доза и численность) лежат в области А, то обнаружить в ней дополнительные раки, вызванные облучением, не представляется возможным с помощью современных методов.