1.6. Радиобиологические эффекты: определение, классификация

Радиобиологическими эффектами называются изменения, возникающие в биологических системах при действии на них ИИ.

Радиобиологические эффекты разделяются по уровню формирования, срокам появления, локализации, характеру связи с дозой облучения.

Уровень формирования. На молекулярном уровне облучение биосистем вызывает набор характерных изменений, обусловленных взаимодействием биомолекул с самим излучением либо продуктами радиолиза воды. К таким изменениям относят: разрывы, сшивки, изменения последовательности мономеров в молекулах биополимеров, потерю ими фрагментов, окислительную модификацию, образование аномальных химических связей с другими молекулами.

ДНК принадлежит ведущая роль в развитии практически всех радиобиологических эффектов, формирующихся как на клеточном уровне, так и на более высоких иерархических уровнях биосистемы. Это обусловлено уязвимостью ДНК и её уникальной ролью генетической матрицы.

На клеточном уровне воздействие ИИ вызывает интерфазную или репродуктивную гибель клеток, временный блок митозов и нелетальные мутации.

Действие ИИ характеризуется цитопеническим эффектом, в основе которого лежат, преимущественно, гибель клеток и радиационный блок митозов.

Радиобиологические эффекты, возникающие на уровне организма и популяции, классифицируются в соответствии с критериями, перечисленными ниже.

Сроки развития. По этому признаку радиобиологические эффекты, возникающие в организме и популяции, принято подразделять на ближайшие и отдалённые. Ближайшие эффекты проявляются в сроки до нескольких месяцев после облучения и связаны с развитием цитопенических состояний в различных тканевых системах организма. Примерами ближайших эффектов облучения могут быть острая лучевая реакция, острая лучевая болезнь, лучевая алопеция, лучевой дерматит.

Отдалённые эффекты возникают спустя годы после облучения, на фоне полной регрессии основных клинических проявлений острого поражения. Несмотря на причинную связь с облучением, отдалённые радиобиологические эффекты не являются специфическими для радиационного воздействия - сходная патология вызывается и нелучевыми воздействиями. Примерами отдалённых последствий облучения являются опухоли, гипопластические, дистрофические, склеротические процессы. Интегральным проявлением этих последствий служит сокращение продолжительности жизни организма, перенесшего острое лучевое поражение.

Локализация. Радиобиологические эффекты могут быть классифицированы в зависимости от распространенности в организме. Местное действие ИИ возникает, как правило, при локальном облучении органа или сегмента тела. Однако изменения могут возникать и в необлучённых тканях - дистанционное действие ИИ. При тотальном равномерном или близком к нему облучении справедливо ожидать общего действия ИИ на организм. Практически важно разграничивать соматические (возникающие в соматических клетках) и генетические (индуцируемые при воздействии ИИ на половые клетки) радиобиологические эффекты. При общем облучении организма можно ожидать появления как соматических, так и генетических эффектов.

Характер связи с дозой облучения. По данному критерию радиобиологические эффекты чётко разграничены на: стохастические (вероятностные) и нестохастические (детерминированные).

Признаками стохастического эффекта являются: беспороговость и альтернативный характер. Беспороговость стохастических эффектов означает, что сколь угодно малая доза облучения способна вызвать их возникновение. Альтернативный характер проявляется в том, что стохастические эффекты подчиняются закону “всё или ничего”, т.е. они либо есть, либо их нет, и, следовательно такие эффекты не могут быть охарактеризованы таким показателем, как “выраженность”. Примером стохастического эффекта облучения на уровне целостного организма - возникновение злокачественной опухоли. Связь стохастических эффектов с дозой облучения носит вероятностный характер: с увеличением дозы облучения вероятность возникновения стохастического эффекта растёт, но его качество остаётся неизменным.

Признаками нестохастического эффекта являются (1) пороговый характер и (2) градуальная связь выраженности эффекта и дозы облучения. Пороговость эффекта означает, что доза облучения должна превысить некую “пороговую величину”, что бы нестохастический эффект возник со 100% вероятностью. Выраженность эффекта монотонно возрастает с увеличением дозы.

Как правило, радиобиологические эффекты неблагоприятным образом сказываются на дальнейшей судьбе облученного организма. Исключением из правила является радиационный гормезис - повышение жизнеспособности организмов под влиянием облучения в малых дозах. Так, у населения территорий, имеющих высокий уровень природного радиационного фона (до 175 мЗв в год), не наблюдается более высокой онкологической заболеваемости, чем в контрольных популяциях. Возможное повышение онкозаболеваемости, сопряжённое с повышенным облучением, вытекает из гипотезы о беспороговости канцерогенного действия ИИ. Данное противоречие может быть снято гипотезой о стимулирующем действии малых доз ИИ на неспецифическую резистентность организма, то есть гипотезой о горметическом эффекте. Прием радоновых ванн, сопровождающийся облучением организма в малых дозах, также обладает положительным влиянием на функциональное состояние и резистентность организма.