научная статья по теме ОСНОВНЫЕ ЗАКЛЮЧЕНИЯ ПО РАДИОБИОЛОГИЧЕСКИМ ЭФФЕКТАМ ДЛЯ ЦЕЛЕЙ РАДИАЦИОННОЙ ЗАЩИТЫ Биология

Текст научной статьи на тему «ОСНОВНЫЕ ЗАКЛЮЧЕНИЯ ПО РАДИОБИОЛОГИЧЕСКИМ ЭФФЕКТАМ ДЛЯ ЦЕЛЕЙ РАДИАЦИОННОЙ ЗАЩИТЫ»

_ МАТЕРИАЛЫ VI СЪЕЗДА ПО РАДИОБИОЛОГИЧЕСКИМ _

--ИССЛЕДОВАНИЯМ (РАДИОБИОЛОГИЯ, -

РАДИОЭКОЛОГИЯ, РАДИАЦИОННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ) (МОСКВА, 25-28 ОКТЯБРЯ 2010 ГОДА)

УДК [57+61]::539.1.04:614.876

ОСНОВНЫЕ ЗАКЛЮЧЕНИЯ ПО РАДИОБИОЛОГИЧЕСКИМ ЭФФЕКТАМ ДЛЯ ЦЕЛЕЙ РАДИАЦИОННОЙ ЗАЩИТЫ © 2011 г. А. В. Аклеев*

Федеральное государственное учреждение науки Уральский научно-практический центр радиационной медицины Федерального медико-биологического агентства, Челябинск

Последние основные рекомендации (Публикация 103) Международной Комиссии по Радиологической Защите (МКРЗ) базируются на данных, опубликованных с 1990 г. и по настоящее время. Основной задачей Комитета 1 МКРЗ было формирование общих заключений по радиобиологическим эффектам для целей радиационной защиты. В обзоре представлены новые достижения в области биологии, радиобиологии и радиационной эпидемиологии, которые учитывались МКРЗ при подготовке Публикации 103. Рекомендации представляют современные оценки значений весовых множителей излучений, тканевых весовых множителей и радиационного вреда, коэффициенты радиационного риска злокачественных новообразований и наследственных заболеваний. Рассмотрены также тканевые реакции на облучение, последствия внутриутробного облучения и риски развития нераковых заболеваний у облученных лиц. Важно отметить, что основные выводы и рекомендации в значительной мере относятся к биологическим эффектам, обусловленным острым и хроническим воздействием ионизирующего излучения в диапазоне малых доз (до 100 мЗв).

Радиационная защита, риск, тканевые реакции, злокачественные новообразования, наследственные заболевания.

В настоящее время международную политику в области радиационной защиты в значительной мере определяет Международная комиссия по радиологической защите (МКРЗ). МКРЗ является некоммерческой и независимой организацией, созданной в целях достижения пользы для общества от использования источников ионизирующего излучения посредством научного обоснования радиационной безопасности. В состав МКРЗ входят Главная комиссия, Комитет 1 "Радиационные эффекты", Комитет 2 "Дозы от воздействия радиации", Комитет 3 "Радиационная защита в медицине", Комитет 4 "Применение рекомендаций" и Комитет 5 "Защита окружающей среды". Для совершенствования радиационной безопасности МКРЗ готовит рекомендации и руководства по всем аспектам радиационной защиты.

Основная цель рекомендаций МКРЗ — предотвратить или максимально снизить вероятность неблагоприятных для здоровья человека и окружающей среды последствий, связанных с облучением. МКРЗ не только готовит новые реко-

* Адресат для корреспонденции: 454076 Челябинск, ул. Воровского, 68-А, УНПЦ РМ; тел.: (351) 232-79-14; факс: (351) 232-79-13; e-mail: akleyev@urcrm.ru.

мендации, но и периодически подвергает их пересмотру. Целесообразность пересмотра рекомендаций обусловлена необходимостью учета новых научных знаний, а также изменением характера облучения персонала и населения.

В достижении своих целей МКРЗ сотрудничает со многими международными организациями. Рекомендации МКРЗ используются ими для выработки региональных и специальных тематических стандартов, промышленных стандартов и международных стандартов радиационной безопасности (МАГАТЭ). Хотя документы МКРЗ носят рекомендательный характер, многие национальные комиссии (в том числе Российская научная комиссия по радиологической защите) последовательно придерживаются принципов радиационной защиты МКРЗ. На основе рекомендаций МКРЗ национальные комиссии разрабатывают нормы радиационной безопасности для отдельных стран.

Последние основные рекомендации МКРЗ (Публикация 103) были одобрены Главной комиссией в 2007 г., а в 2009 г. они были опубликованы на русском языке. Предпосылками для подготовки новых основных рекомендаций стали появившаяся принципиально новая биологическая и физическая информация, возрастающее приме-

нение радиации в медицине, целесообразность переосмыслить уроки постчернобыльского периода и необходимость защиты окружающей среды.

При подготовке Публикации 103 задачей Комитета 1 стало обеспечение МКРЗ основными заключениями по медико-биологическим радиационным эффектам для практических целей радиационной защиты. Основные проблемы, которые рассматривались Рабочей группой при подготовке обоснования для новых рекомендаций, включали взаимодействие ионизирующего излучения с клетками и тканями, тканевые реакции, риск радиационно-индуцированных злокачественных новообразований (в рекомендациях МКРЗ и далее по тексту обзора используется терминологический синоним "рак"), нераковых и наследственных заболеваний.

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ (ИИ) С КЛЕТКАМИ И ТКАНЯМИ

Поскольку передача энергии ИИ веществу является случайным событием, даже при очень низких дозах в критическом объеме клетки может быть поглощена энергия, достаточная для повреждения или гибели клетки. Гибель одной или небольшого числа клеток, как правило, не имеет последствий для тканей. Однако генетические изменения или злокачественная трансформация в единичных клетках могут иметь серьезные последствия для организма или его потомков. Стохастические эффекты в единичных клетках могут приводить к индукции канцерогенных эффектов при облучении соматических клеток и к генетическим заболеваниям у потомства после облучения герминативных клеток родителей. Эффекты, возникающие вследствие повреждения единичных клеток, получили название стохастических. Вероятность возникновения стохастических эффектов существует даже при очень малой дозе и поэтому порога дозы для развития подобных эффектов не существует. По мере увеличения дозы частота возникновения стохастических эффектов возрастает, но тяжесть их не будет возрастать, что отличает их от тканевых реакций (ТР).

При увеличении дозы может произойти гибель значительного числа клеток, достаточная для развития функциональной недостаточности ткани или органа. Такая доза определяется как порог, который проявляет клинически значимый уровень поражения ткани. Ранее такие эффекты назывались "нестохастическими" [1] или "детерминированными" [2].

Биофизические аспекты воздействия радиации на клетку

Понимание ранних биофизических процессов в клетках и тканях после облучения существенно

углубилось после 1990 г. Наиболее важные выводы и заключения по радиационной биофизике и микродозиметрии представлены в Публикациях МКРЗ 92 [3] и 99 [4].

Представление о передаче энергии в треках ИИ при прохождении их через молекулы ДНК существенно улучшилось за счет компьютерного моделирования методом Монте-Карло. Наряду с новой радиобиологической информацией данные о структуре трека помогли осмыслить природу повреждения ДНК. В частности, стало очевидным, что большая часть радиационно-индуциро-ванных повреждений ДНК представляет собой комбинации (кластеры) двунитевых и одноните-вых разрывов (ДНР и ОНР), повреждений оснований ДНК, щелочно-лабильных сайтов, межмолекулярных сшивок и др., которые локализуются в определенных участках ДНК. Локальные множественные повреждения ДНК играют доминирующую роль в радиационной гибели клеток, возникновении генных мутаций, хромосомных аберраций и неопластической трансформации клеток.

Показано, что частота и сложность радиационных повреждений молекул ДНК зависят от линейной передачи энергии (ЛПЭ) излучения. Комплексные кластерные повреждения после действия излучений с низкой и высокой ЛПЭ могут достигать 60 и 90% соответственно от всех повреждений ДНК. Таким образом, в отличие от спонтанных повреждений ДНК, которые распределены случайным образом по длине молекулы ДНК и просты по своей химической структуре (чаще — это повреждения оснований), радиаци-онно-индуцированные — носят преимущественно комплексный и кластерный характер.

С использованием микропучков радиации, способных облучать отдельные компоненты клетки, получены прямые доказательства, что именно хромосомная ДНК является основной клеточной мишенью для ИИ. Кроме того, критическая важность повреждений хромосомной ДНК для индукции радиобиологических эффектов, включая рак, подтвердилась в большом числе исследований клеточных культур и экспериментов на животных генетически дефицитных по реакции на повреждение ДНК [5, 6].

Реакция клеток на повреждение ДНК и репарация

Существенные изменения произошли в понимании механизмов и последствий пострадиационных процессов в клетках. Они связаны со значительными достижениями молекулярной и клеточной биологии, а также генетики. Репарация ДНК, апоптоз и механизмы внутриклеточной передачи сигналов в настоящее время стали более понятными на молекулярном и биохимическом уровнях. Выделение и изучение генов, реагирующих на повреждение ДНК, например, ответ-

ственных за синтез протеинов ATM, NBS и PKcs, позволило понять структуру и функции наиболее важных биохимических путей, которые определяют механизмы распознавания и сигнализирования о наличии повреждения ДНК.

В настоящее время стал хорошо понятен процесс репарации повреждений ДНК, который является определяющим в развитии биологических эффектов после действия радиации в малых дозах. Получены доказательства того, что только определенные формы повреждения ДНК являются критически важными для развития радиобиологических эффектов. Показано, что неполная репарация (репарация с ошибкой) от ДНР наилучшим образом объясняет реакции клетки на облучение (индукция хромосомных аберраций и генных мутаций, гибель клетки). Хотя признается возможность безошибочной рекомбинационной репарации (гомологичная рекомбинация) радиа-ционно-индуцированных двунитевых разрывов ДНК, но так как этот процесс ограничивается последними фазами клеточного цикла, его влияние на суммарный радиационный риск вряд ли будет большим.

В клеточных исследованиях находит подтверждение предположение, что активность реакции ДНК на повреждение и процесс ее репарации являются главными детерминантами эффектов дозы/мощности дозы и качества излучения на уровне клетки.

Задержка клеточного цикла в облученных клетках, биохимически связанная со сложной системой сигнализации при повреждении ДНК, позволяет максимально повысить эффективность репарац

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком