РАДИАЦИОННАЯ БИОЛОГИЯ. РАДИОЭКОЛОГИЯ, 2011, том 51, № 5, с. 576-594
_ МАТЕРИАЛЫ VI СЪЕЗДА ПО РАДИОБИОЛОГИЧЕСКИМ _
--ИССЛЕДОВАНИЯМ (РАДИОБИОЛОГИЯ, -
РАДИОЭКОЛОГИЯ, РАДИАЦИОННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ) (МОСКВА, 25-28 ОКТЯБРЯ 2010 ГОДА)
УДК [57+61]::539.1.04
ПОРОГ СТОХАСТИЧЕСКИХ ЭФФЕКТОВ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ: АРГУМЕНТЫ "PRO" И "CONTRA". ПРИКЛАДНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ
© 2011 г. Л. М. Рождественский*
Федеральный медицинский биофизический центр имени А.И. Бурназяна ФМБА России, Москва
В статье анализируются данные литературы и собственных разработок, касающиеся проблемы формы дозовой зависимости радиационных стохастических эффектов (данные радиоэпидемиологических регистров и экспериментальных исследований на животных) в области низких уровней радиационного воздействия. Рассмотрены аргументы как "pro", так и "contra" аппроксимации этих зависимостей линейной функцией (линейная беспороговая концепция) или в виде (квази)плато (пороговая концепция). Сделан вывод о большей обоснованности пороговой концепции с позиций постулатной базы, общетеоретических парадигм научного мировоззрения, механизмов реализации радиобиологических эффектов, данных эпидемиологических и экспериментальных исследований. Предлагается отказаться от практики расчета канцерогенных рисков в рамках линейной беспороговой концепции в пользу раздельной оценки рисков для низких и высоких уровней радиационного воздействия.
Стохастические эффекты, канцерогенный риск, малые дозы ионизирующего излучения, радиационная эпидемиология, радиационно-эпидемиологические регистры, пороговая концепция, линейная беспороговая концепция.
Проблема пороговости радиобиологических эффектов тесно связана с разделением этих эффектов на детерминированные и стохастические. Для первых наличие порога признано (например, для острой лучевой болезни в районе 1 Гр), для вторых — нет. Причина этого якобы заключается в том, что детерминированные эффекты связаны с множественностью предшествующих событий, а именно с массовой гибелью клеток, в то время как для стохастических эффектов (рак и наследственные эффекты) считается достаточным поражение небольшого числа клеток, в пределе — одной, становящейся источником злокачественной опухоли или врожденного дефекта [1]. Подтверждением такого взгляда, казалось бы, является то, что многие опухоли имеют моноклональную природу.
Отметим, однако, что моноклональность проявляется лишь примерно в половине опухолей [2]. Другими отличительными признаками двух видов эффектов являются тяжесть поражения и сроки проявления. В основе детерминированных эффектов лежат более грубые повреждения, приводящие клетку к гибели, и они оказываются бо-
* Адресат для корреспонденции: 123182 Москва, Живописная ул., 46, ФМБЦ им. А.И. Бурназяна; тел.: (499) 193-0185; e-mail: lemrod@mail.ru.
лее ранними проявлениями лучевого воздействия, чем стохастические эффекты.
Но вот вопрос о единичности или множественности поражений на клеточном уровне при реализации стохастического эффекта представляется не столь очевидным. Даже то обстоятельство, что примерно половина опухолей имеет моноклональную природу, не может интерпретироваться в том смысле, что для развития рака достаточно поражения одной клетки. Не надо путать специфику реализации окончательного события и численность предшествовавших событий.
В настоящее время система расчета риска неблагоприятных стохастических эффектов воздействия ионизирующей радиации на организм человека основывается на линейной беспороговой концепции. В то же время все чаще высказываются мнения о том, что такой подход приводит к завышению оценки радиационных рисков в области малых доз как острого (в пределах 100—200 мГр), так и пролонгированного (в пределах 2-3-го порядков над уровнем фона) радиационного воздействия. Это, в свою очередь, ведет к ужесточению нормативов допустимого радиационного воздействия на человека, которые (20 мЗв/год для профессионалов и 1 мЗв/год для населения) впечатляют своей сверхнадежностью в предотвращении вредных биологических эффек-
Рис. 1. Физическое поле ионизирующего излучения в координатах мощность дозы — доза и связанная с ним структура действительных и вероятных биологических эффектов, а также конкурирующих факторов по реализации/элиминации радиационных поражений.
тов. Впрочем, организации, обеспечивающие на уровне рекомендаций радиационную безопасность профессионалов и населения, не скрывают того, что вся система расчета рисков зиждется не на научно обоснованной теории, а на сложившейся практике таких расчетов, когда во главу угла поставлены принципы удобства расчетов (линейность) и их сверхнадежности (беспороговость, приемлемый риск).
Как бы ни ссылались сторонники такого подхода на обеспокоенность человеческого сообщества своей безопасностью и на оправданность в этих условиях любых ограничений допустимого уровня лучевого воздействия, необходимость научного рассмотрения проблемы порогово-сти/беспороговости биологического действия радиации представляется неопровержимой. В конце концов, речь идет не просто о научной обоснованности принятия решений в одной из важнейших областей человеческой деятельности, касающейся перспектив развития мировой энергетики, но и о фундаментальных основах научного знания, которые едины для разных дисциплин и не предполагают возможности отклонения от этих основ в разных областях науки. Не должна быть исключением и область радиационной безопасности. Если же в этой области открыты какие-то новые закономерности, то не стоит ли пересмотреть прежние фундаментальные научные законы и принципы?
Проблема пороговости/беспороговости стохастических эффектов радиации (далее проблема порога) по существу должна быть центральной проблемой радиобиологии, но фактически таковой, особенно в отечественной науке, не является. Причина этого, по-видимому, лежит в превалировании частных и узкоприкладных аспектов исследований над базовыми, которые к тому же для радиобиологии до сих пор достаточно четко не сформулированы.
Почему же проблема порога так важна для развития радиобиологии как самостоятельной науки, а не просто конгломерата исследований, решающих пусть и очень важные, но сугубо прикладные задачи? Потому что любая самостоятельная научная дисциплина должна иметь свою фундаментальную составляющую. В качестве таковой логично мыслить структурирование поля всевозможных воздействий ионизирующей радиации по вызываемым этими воздействиями биологическим эффектам. Такое поле радиационных воздействий в самом простом варианте редкоионизирующего излучения в координатах мощности дозы по оси абсцисс и дозы по оси ординат с естественно возникающей сеткой линий, фиксирующих временные координаты, представлено на рис. 1.
Какая же структура биологических эффектов будет соответствовать этому физическому полю? Наклонная плоскость, монотонно спадающая из верхних квадрантов с сильными, хотя и разновре-
менными эффектами поражения (острая и хроническая лучевая болезнь) в нижние квадранты с эффектами слабыми, отсроченными и почти исчезающими, но биологически вредными (ослаб-ленность иммунитета, гемопоэза)? Или более сложная конфигурация с различиями в эффектах не столько количественными, сколько качественными, когда нижним квадрантам соответствуют адаптивный ответ и гормезис? Если же прицельно говорить о канцерогенном эффекте радиации как о наиболее опасном ее отдаленном последствии, то опять выявляются два принципиально разных подхода: с утверждением сколь угодно малой, но вероятности такого эффекта даже от малых доз радиации вплоть до влияния фонового излучения, и с аргументацией в пользу разграничения действия малых и больших уровней излучения по этому показателю неким промежуточным диапазоном, условно называемым порогом (рис. 1).
Первый из этих подходов реализуется в оформившейся линейной беспороговой концепции (ЛБК), второй только еще формируется в виде пороговой концепции (ПК). Существование двух конкурирующих концепций биологического действия радиации можно было бы только приветствовать, если бы не одно обстоятельство. На деле заметного противоборства между ЛБК и ПК, особенно в поле теоретико-экспериментальных исследований, нет. ЛБК превратилась в удобный аппарат для расчета рисков (программа Амфит) и далека от решения фундаментальных задач биологического действия радиации в разных ее видах и особенно в малых дозах. Область низкоуровневой радиации обозначается сторонниками ЛБК как зона неопределенности по вызываемым эффектам и как таковая фактически выведена за скобки научного анализа. Основной упор делается на увеличение объема выборок или, что то же самое, на число чел.-лет наблюдения за лицами, подвергшимися радиационным воздействиям разного вида и протяженности.
Наоборот, пороговая концепция динамично развивается, ее сторонники находят новые аргументы против упрощений ЛБК и в пользу более сложной картины биологических последствий воздействия разных уровней ионизирующего излучения. Насколько оправдан новый подход и какие последствия для практики расчета рисков и регламентации допустимых уровней облучения он несет, должен показать представленный ниже анализ данных литературы с привлечением собственных работ. Статья представляет собой расширенный вариант пленарного доклада автора на 6-м съезде по радиационным исследованиям [3].
Оговоримся сразу, что в данной статье речь идет прежде всего об эффектах на уровне организма и о вреде/пользе для здоровья человека, хотя и с привлечением данных из нижележащих уровней биологической организации.
Рассмотрение проблемы порога должно иметь системный характер, т.е. охватывать все аспекты отношений между уровнем радиационного воздействия и наблюдаемым видом биологического эффекта. Такими аспектами, на наш взгляд, являются постулатная база, общетеоретические парадигмы научного мировоззрения, механизмы реализации радиобиологических эффектов, данные эпидемиологических и экспериментальных исследований.
ПОСТУЛАТНЫЕ БАЗЫ ЛБК И ПК
В основание ЛБК лег прежде всего дозиметрический аргумент Росси и Келлерера, согласно которому "прохождение каждого электрона через ядро клетки может вызвать разр
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.