< Предыдущая статья | Следующая статья >
Главная страница | English | Бюллетень "Гражданская инициатива" | Публикации | Ссылки | О нас | Пишите нам | Карта сайта
|
< Предыдущая статья | Следующая статья > |
Слово специалистов
ОСОБЕННОСТИ БИОЛОГИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ МАЛЫХ ДОЗ ОБЛУЧЕНИЯ
ВМЕСТО ПРЕДИСЛОВИЯ
В ноябре 1999 года мне посчастливилось побывать на международном симпозиуме "Жизнь в атомном и химическом мире". Этот симпозиум был организован Российской Академией наук и прежде всего Институтом биохимической физики им. Н.М.Эмануэля. Именно в названном институте он и проходил.
В работе международного симпозиума принимали участие известные ученые, в том числе академики и члены-корреспонденты Российской Академии наук, Российской Академии медицинских наук и других Российских Академий, представители научных центров, институтов. Они занимаются исследованиями в различных отраслях науки, но все они в той или степени связаны с той серьезнейшей проблемой, которая была вынесена в название симпозиума.
Меня же интересовали прежде всего ученые, занятые исследованиями в областях радиоэкологии, воздействия радиации на человека. Вопросов, с которыми я прибыл на симпозиум, было немало. Материалы и доклады, полученные и прослушанные в ходе симпозиума, встречи и беседы с учеными и ведущими специалистами, дали много полезного. А самое главное, пожалуй, в том, что информацию удалось получить из первых рук.
Например, меня очень интересовала проблема влияния малых доз радиации на здоровье людей. Еще до симпозиума доводилось слышать о том, что в этом направлении ведет свои исследования группа ученых во главе с профессором Е.Б.Бурлаковой, работающей заместителем директора Института биохимической физики им. Н.М.Эмануэля. И вот во время работы симпозиума мне довелось не только услышать выступление Елены Борисовны, но и побеседовать с ней. Ее доклад вызвал огромный интерес среди участников симпозиума. Не случайно после выступления ей было задано немало вопросов. И на каждый из них она давала аргументированный ответ, приводила доводы, факты, высказывала свое личное мнение.
Собственно, выводы, к которым пришли ученые, проводившие исследования под руководством Е.Б.Бурлаковой, произвели своего рода сенсацию в научном мире. Судите сами: в ходе многочисленных исследований на уровне клеток выяснилось, что эффект влияния на живой организм малых доз облучения равнозначен воздействию сильных доз радиации.
Скажу большее. Когда я беседовал с Еленой Борисовной, в кабинет на короткое время зашел профессор В.А.Шевченко. Он работает в другом подразделении Российской Академии наук - Институте общей генетики. И здесь хочется напомнить, что в одном из номеров бюллетеня "Гражданская инициатива" (N 1 за 1998 год) нами коротко рассказывалось об исследовании, которое было проведено под руководством В.А. Шевченко в связи с судебным делом. Тогда иск был предъявлен к печально знаменитому ПО "Маяк" (это подразделение производит радиоактивную начинку для бомб) одной челябинской семьей, в которой родился малыш без ножки и пальчиков на руках. ПО "Маяк" всячески отвергал свою причастность к горю. И вот в ходе независимой экспертизы, проведенной профессором Шевченко, было выявлено и доказано пагубное воздействие ионизирующего облучения на организмы всех прямых родственников малыша - все они проживали на территории, загрязненной в результате деятельности ПО "Маяк". Первичные радиационные повреждения генетического аппарата клеток были выявлены у старшего поколения. У их детей, ставших следующим поколением, сформировалось состояние повышенной геномной нестабильности и иммунной недостаточности. А это в свою очередь привело к рождению ребенка в третьем поколении с врожденными пороками развития верхней и нижней конечностей и явлениями вторичного иммунодефицита.
Конечно, Челябинская область, особенно район, расположенный вдоль реки Течь, куда "Маяк" сбрасывал свои жидкие радиоактивные отходы, - это, пожалуй, одна из наиболее сильно загрязненных территорий. Однако при встрече на симпозиуме В.А.Шевченко сказал о еще более важном открытии. Оказывается, он и его коллеги из Института общей генетики РАН в результате завершающихся исследований, как и группа Е.Б.Бурлаковой, тоже подошли к выводу, что генетические изменения при воздействии сильных и малых доз облучений на организм человека по своим эффектам схожи. А это открытие заставляет задуматься очень серьезно!
Конечно, может возникнуть вопрос: если воздействия облучений сильных и слабых доз на организм на уровне клеток и генов одинаковые, то значит эффект средних доз выражается меньше, слабее? Увы, это так. И ученые имеют этому явление также аргументированное объяснение. Если говорить максимально простыми словами, то суть в свойствах защитного механизма организма, то есть при влиянии малых доз он еще не включается, при средних дозах он в определенной степени помогает организму защититься, а при сильных дозах он уже не справляется.
Еще об одном интересном моменте я не могу промолчать. В ходе разговора Е.Б.Бурлакова заметила, что большая часть исследований учеными проводилась на животных, в том числе на мышах. И напомнила, что после Чернобыля вдруг много стало говориться о так называемой радиофобии (боязнь радиации). Именно на радиофобию проатомные медики пытались свалить и многие болезни чернобыльцев. "Но ведь животные, на которых нами велись иследования, газет не читают, телевизоры не смотрят", - с улыбкой сказала Елена Борисовна. Вывод из ее слов напрашивается вполне закономерный: значит проблема малых доз связана вовсе не с радиофобией!
В нынешнем номере бюллетеня "Гражданская инициатива" публикуется статья "Особенности биологического действия малых доз облучения" (с некоторыми сокращениями), авторами которой является группа ученых, в том числе Е.Б.Бурлакова и В.А.Шевченко (названные ученые - на снимках - их мне довелось сфотографировать во время симпозиума). Эта статья взята из книги "Последствия Чернобыльской катастрофы: здоровье человека", вышедшей под редакцией Е.Б.Бурлаковой. У этой книги небольшой тираж - 1000 экземпляров и навряд ли в нашем городе у кого-то она есть еще, кроме нашего "Центра содействия гражданским инициативам". Публикуя эту статью, нам хотелось бы, чтобы медики, атомщики, чернобыльцы и другие наши читатели получили бы обстоятельно аргументированные и научно обоснованные знания по острейшей для нашего региона проблеме.
М.ПИСКУНОВ,
редактор информационного бюллетеня
"Гражданская инициатива".
Бурлакова Е.Б., Голощапов А.Н., Горбунова Н.В., Жижина Г.П., Козаченко А.И., Конрадов А.А., Корман Д.Б., Молочкина Е.М., Наглер Л.Г., Озерова И.Б., Рождественский Л.М. *, Скалацкая С.И., Смотряева М.А., Тарасенко О.А. **, Трещенкова Ю.А., Шевченко В.А. **
Институт биохимической физики им.Н.М.Эмануэля РАН
* Институт биофизики МЗ и МП
** Институт общей генетики РАН
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
 |
| В.А.Шевченко |
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.
В 1990-1996 гг. нами был проведен широкий комплекс исследований действия малых доз облучения на биохимические, биофизические, функциональные параметры клеток различных органов животных, облученных гамма-радиацией (Сs137) низкой интенсивности.
 |
| Е.Б.Бурлакова |
Для всех изученных нами параметров была обнаружена бимодальная зависимость эффекта от дозы, а именно, эффект нарастал при низких дозах, достигая максимума (низкодозового), затем снижался (в некоторых случаях знак эффекта менялся на противоположный) и затем с увеличением дозы вновь нарастал. В качестве примера на рис.1 приведены данные об изменении адсорбции ДНК селезенки и микровязкости липидов ядерных мембран, характеризующейся временем вращательной корреляции спинового зонда (I) (tcl) в зависимости от дозы облучения при интенсивности 6 сГр/сут. Как и структурные характеристики ДНК (кривая 1), микровязкость липидов мембран (кривая 2) изменяется экстремально с дозой облучения, причем экстремальные значения получены при дозе 6-12 сГр. Отметим, что изменения, полученные при дозе 6 сГр сопоставимы с изменением структурных характеристик макромолекул при дозах в 20-30 раз более высоких.
 | Рис. 1 Процент связывания с нитроцеллюлозными фильтрами ДНК селезенки (2) и микровязкость липидов ядерных мембран печени (1) облученных мышей в зависимости от дозы облучения (интенсивность облучения 6 сГр/сутки). |
| Рис.2 Дозовые зависимости изменения различных структурных параметров генома и ядерных мембран органов мышей, облучённых в интервале доз 0,6-9,6 сГр при интенсивности 0,6 сГр/сутки. |  |
Величина низкодозового максимума и доза, при которой он достигался, зависели от природы изучаемого объекта и мощности дозы. На рис.2 приведены данные об изменении структурных характеристик генома и ядерных мембран при облучении гамма-лучами с меньшей интенсивностью (0,6 сГр/сут). Общей закономерностью дозовых зависимостей является смещение максимума в область более низких доз при уменьшении интенсивности облучения.
Изучение состояния генома облученных животных методами адсорбции на НЦ фильтрах в нейтральной среде и рестрикционного анализа позволяет обнаружить изменения конформации ДНК и оценить характер узнавания рестриктазами специфических последовательностей ДНК. Как видно из рис.2, при интенсивностях излучения 0,6 сГр/сут изменение адсорбции на НЦ фильтрах ДНК селезенки мышей в зависимости от дозы облучения (кривая 1) имеет максимум при 1,2 сГр, а при дозе 5,4 сГр величина адсорбции практически не отличается от контроля. Результаты рестрикционного анализа ДНК селезенки мышей с помощью эндонуклеазы ЕсоR1, выраженные в изменении вклада интерсперсных повторов MIF-1 в ДНК и отражающие структурную перестройку генома [8], представлены на кривой 2. Дозовые зависимости изменения указанных параметров имеют одинаковый экстремальный характер со сдвигом максимума адсорбции ДНК в сторону меньших доз (1,2 сГр). Аналогичная, но антибатная экстремальная зависимость с минимумом при 1,2 сГр получена также для константы скорости щелочной элюции ДНК лимфоцитов крови мышей (кривая 3).
 | Рис. 3 Зависимость показателя общей инвалидности (на 1000 человек) "ликвидаторов" от дозы облучения через 5 лет после их работы по ликвидации последствий аварии на ЧАЭС |
Изменения структурных характеристик ядерных мембран (рис.2, кривые 4,5) проходят через экстремум при дозе 2,4 сГр, причем изменения микровязкости различных областей мембран антибатны друг другу. В отличие от структурных характеристик ДНК (адсорбция, вклад фрагмента МIF-1) величина микровязкости обеих фаз мембран значительно отличается от контроля в интервале доз 6-9,6 сГр. Обращает на себя внимание сравнимый масштаб синхронных структурных сдвигов, происходящих в ДНК и мембранах под влиянием столь малых доз облучения низкой интенсивности...
ДОЗОВЫЕ ЗАВИСИМОСТИ ПОКАЗАТЕЛЕЙ СОСТОЯНИЯ ЗДОРОВЬЯ ОБЛУЧЕННЫХ КОГОРТ ПРИ НИЗКОИНТЕНСИВНОМ ОБЛУЧЕНИИ
Ранее нами отмечалось, что увеличение числа заболеваний, характерных для участников ликвидации последствий аварии -"ликвидаторов" - вегетососудистая дистония, нервные болезни, психические расстройства, болезни желудочно-кишечного тракта и др. имеют такую же тенденцию - немонотонной, нелинейной зависимости от дозы, что и полученные нами в экспериментах зависимости [25]. Ряд биохимических и гематологических характеристик у людей, облученных при авариях на атомных станциях, также проявляет сложную зависимость от дозы [25, 26].
Данные о числе смертей от лейкозов на 105 человеко-лет
| Место облучения | поглощенная доза, м3в |
число смертей от лейкозов на 105 чел.-лет |
ссылка |
| Пилгрим, 1983-1988 | 2 | 3,6 * | 31 |
| Работающие UКАЕА, 1946-1979 | 20 (20-50) | 4,3 * | 28 |
| Пилгрим, 1979-1983 | 20 | 14,4 * | 31 |
| Окриджская национальная лаборатория | 21 | 10,4 | 29 |
| Американское атомное агентство | 33,1 | 5,6 | 29 |
| Хэнфорд | 27 | 6 | 29 |
| Американское военное агентство | 27,6 | 2,5 | 29 |
| Население Японии, I группа | 30 | 5,1 | 15 |
| Работающие UKAEA | 50 | 5,22 | 28 |
| Рокифлетс | 35 | 4,0 | 29 |
| Население Японми, II группа | 80 | 1,4 | 15 |
| Работающие UKAEA | 100 | 3,0 * | 28 |
| Cеллафилд | 139 | 4,2 | 29 |
| Население Японии, III групп * | 150 | 5,7 | 15 |
| Население по р.Теча, I группа | 176 | 3,8 | 30 |
| Население по р.Теча, II группа | 180 | 6,9 | 30 |
| Население по р.Теча, III группа | 290 | 8,5 | 30 |
| Население Японии, IV группа | 400 | 8,56 | 15 |
| Население по р.Теча, IV группа | 610 | 6,6 (14,3) * | 30 |
| Население по р.Теча, V групп * | 780 | 7,9 (17,3) * | 30 |
| Население Японми, V групп * | 800 | 14,3 | 15 |
| Население по р.Теча, VI группа | 1640 | 15,3 | 30 |
| Население Японин, VI групп * | 1800 | 28,6 | 15 |
| Население Японии, VII группа | 2600 | 57 | 15 |
| Население Японии, VIII группа | 3600 | 91 | 15 |
* Данные приведены к контролю 3,6 на 105 человеко-лет.
Если считать, что интегральным показателем утраты здоровья является степень инвалидности облученного контингента, то важно сопоставить темпы роста числа инвалидов (на 1000 человек "ликвидаторов") в зависимости от полученной дозы или времени работы на ЧАЭС. Известно, что среди участников ликвидации последствий аварии работавшие в 1986 г. получили в среднем наиболее высокие дозы облучения (15,9 сГр), в 1987 - 7,9 сГр, в 1988 и позднее - 3-4 сГр [23].
На рис.3 представлены данные о зависимости числа инвалидов в группах "ликвидаторов" (на 1000 человек) через 5 лет после их работы на ЧАЭС в зависимости от полученной дозы. Как видно из рисунка, зависимость носит экстремальный характер с максимумом, приходящемся на дозу 7,9 сГр [34].
Однако, наиболее интересно было бы изучить подобные зависимости для отдаленных последствий облучения, а именно для возникновения злокачественных новообразований. В литературе широко дискутируется вопрос о влиянии низких доз облучения на возникновение злокачественных радиогенных опухолей и лейкозов. Хорошо известно, что ионизирующая радиация может выступать как в роли промотора, так и индуктора злокачественных новообразований. При этом увеличение мощности и дозы облучения (до определенных пределов) приводит к уменьшению промотирующей и увеличению индуцирующей функции облучения.
Как правило, ученые, отрицающие практическую значимость возникновения злокачественных новообразований при низких дозах облучения, исходят из двух положений:
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 [28].
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 [29], 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. Авторы этого исследования основное внимание уделили определению относительного риска дня дополнительной смертности от всех раков, исключая лейкемии, и для лейкемий, исключая хронические лимфолейкозы.
Относительный риск смертельных исходов для лейкозов оказался равным 2,2 1/Зв. Это значение лежит между значением, полученным для жертв атомной бомбардировки при использовании линейной модели для определения риска - 3,7 1/Зв и значением, получаемым при использовании линейно-квадратичной модели -1,9 1/Зв.
Мы использовали данные этой статьи по распределению числа работающих, числа смертей от лейкозов, количество человеко-лет и коллективной дозы облучения для 6 когорт работников атомной промышленности, для вычисления средней дозы для каждой из когорт, относительного процента смертей от лейкозов на 105 человеко-лет и в расчете на единицу дозы.
В последнее время появились результаты обследования за 35 лет населения Японии, облученного вследствие атомной бомбардировки в Хиросиме и Нагасаки (таблица выше). 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.
Уменьшение смертности населения от лейкоза по сравнению со средним уровнем для необлученного населения довольно существенное - примерно в 3 раза. Только, начиная со 100-150 мЗв, начинается увеличение смертности от лейкоза с ростом дозы.
 | Рис.4 Зависимость числа смертей от лейкемий на 105 человеколет от дозы облучения (номера точек на рис. соответствуют номерам в приведенной выше таблице) |
В работе [30] были представлены сведения о смертности от лейкозов после аварии 1957 г на Южном Урале (табл.на стр.21).
Мы попытались объединить данные всех этих работ [15, 28-30] и построить общую зависимость эффекта (числа смертей от лейкозов на 105 чел.-лет) от дозы. Эта зависимость представлена на рис. 13. Видно, что результаты эпидемиологических обследований для громадного большинства облученных подчиняются единой бимодальной зависимости. Первая ветвь этой кривой хорошо описывается гиперболической зависимостью эффекта от дозы, вторая -начиная со 100 мЗв - с весьма хорошим соответствием - линейной.
В эту зависимость закономерно включаются и данные для случаев, когда облучение уменьшало общую смертность от лейкозов.
Полученная обобщенная зависимость дает возможность сделать следующие заключения:
Аналогичная приведенной дозовая зависимость смертности от лейкозов была установлена и для шведских шахтеров, подвергавшихся облучению радоном [32]. Так, отношение числа наблюдаемых смертей к ожидаемым для шахтеров, получивших кумулятивную дозу радона < 50 РУМ, было равно 2,42; для дозы 50-99 РУМ - 0,64; для 160-199 РУМ - 0,51 и для 200 РУМ и выше 0,0. В работе [33] анализируется смертность от рака легких населения, проживающего в домах с повышенным уровнем радона. Установлено, что в интервалах доз от 1-2 сГр до 50 сГр смертность от рака легких ниже, чем для необлученного контроля. Превышение над контролем получено лишь для дозы 1 сГр.
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 [34].
Показатели заболеваемости и смертности (на 100000 человеко-лет)
от злокачественных новообразовании для "ликвидаторов" [34].
| Показатели заболеваемости | 0-5 сГр | 5-10 сГр | 10-15 сГр | 15-20 сГр | 20-25 сГр | 25 сГр и выше |
| Лейкемии | 7,68 | 6,18 | 8,03 | 8,48 | 6,23 | 3,04 |
| Все злокачественные новообразования | 117,5 | 122,3 0 | 157,51 | 142,94 | 134,54 | 180,56 |
| Злокачественные новообразования органов пищеварения и брюшины | 21,94 | 32,26 | 49,79 | 38,16 | 35,60 | 37,43 |
| Показатели смертей от злокачественных новообразований | ||||||
| От всех злокачественных новообразований | 36,20 | 39,12 | 44,96 | 57,95 | 56,07 | 40,82 |
| От злокачественных новообразований органов пищеварения и брюшины | 9,32 | 15,10 | 20,87 | 21,20 | 24,92 | 17,0 |
В таблице приведены данные о показателях заболеваемости и смертности от злокачественных новообразований для участников ликвидации последствий Чернобыльской аварии. Ясно видно, что зависимость от дозы не является монотонной и для всех приведенных в таблице 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.
Следует отметить, что подобные зависимости, хотя и наблюдаются довольно часто, отнюдь не являются единственным типом отношения доза-эффект. В ряде случаев - это обычная линейная или линейно-квадратичная зависимость. Диапазон доз, при которых наблюдается уменьшение числа злокачественных новообразований или смертности от них, для разных заболеваний - разный и зависит, помимо природы заболевания, и от мощности дозы. Выше мы приводили сведения о зависимости числа смертей от рака легких для населения, облученного радоном в доме, в то же время для шахтеров, облученных дозами радона гораздо большей интенсивности, наблюдается линейная дозовая зависимость смертей от рака легких.
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 нами 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 (выделено нами - редакция бюллетеня "Г.И.").
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 нами параметров оказались такими же и в крови ликвидаторов, и в экспериментах на животных. Мы обнаружили не только близкий характер зависимости от дозы, но и аналогичный системный многофакторный ответ на действие низкоинтенсивного облучения.
От редакции. К публикуемой статье есть список цитированной литературы. В нем - 34 названия научных трудов как российских, так и зарубежных ученых. Для экономии места мы не стали публиковать этот список, сохранили только номера ссылок на цитируемые труды. Каждому, кто заинтересован в получении полного текста статьи и списка цитируемой литературы, мы готовы их предоставить. Более того, некоторые книги, на которые ссылаются ученые, также имеются в нашем распоряжении.
| < Предыдущая статья | Содержание | Следующая статья > |
