УДК 504.055:504.064
РАДИАЦИОННЫЕ КАТАСТРОФЫ И КОНЦЕПЦИЯ МАЛЫХ ДОЗ ОБЛУЧЕНИЯ: ИСТОРИКО-ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВАНИЯ
И. С. Макарова
зам. начальника отдела Министерства природных ресурсов и экологии Российской Федерации, imakarova@mnr.gov.ru,
Министерство природных ресурсов и экологии Российской Федерации
В статье обсуждается методологический вопрос радиобиологии о пороговом воздействии радиации на организм. Это базовый вопрос и радиационной безопасности, и оценки воздействия радиационных катастроф на человека и биоту. В классической радиобиологии была принята линейная пропорциональная зависимость «доза — эффект»,устанавливающая некоторый порог радиационного воздействия, ниже которого отрицательных влияний на организм не отмечалось. Влияние малых доз облучений, отличавшихся от естественного фона всего в 2—4 раза, выпадало из поля зрения. По мнению ряда авторов, зависимость радиационного эффекта от облучения малыми дозами оказывается нелинейной: в определенных интервалах низкоинтенсивное облучение вызывает более значительный эффект, чем большее по силе.
The article discusses the methodological question of Radiobiology threshold effects of radiation on the body. This is a basic question, and radiation safety, and assess the impact of radiation accidents on man and biota. In classic radiobiology adopted a linear proportional relationship «dose — effect», which sets a threshold of radiation exposure below which adverse effects on the body were noted. Effect of low doses of radiation, different from the natural background of 2—4 times, dropped out of sight. According to some authors, the dependence of the radiative effects of low doses of radiation is non-linear: in the definiteness intervals of low-intensity irradiation causes a significant effect indeed, the greater the strength.
Ключевые слова: малые дозы радиации, радиационные катастрофы, пороговая концепция, репарационные процессы, доза — эффект.
Keywords: small doses of radiation, radiation accident, the threshold concept, repair processes, the dose — effect.
Основным методологическим вопросом современной радиобиологии, наиболее обсуждаемым и разделившим научную общественность приблизительно пополам, является вопрос о пороговом воздействии радиации на организм. Это ключевой вопрос и радиационной безопасности, и оценки воздействия радиационных катастроф на человека и на биосферу в целом. В радиобиологии прошлых десятилетий, которую принято называть классической, в качестве доктрины, имевшей солидное экспериментальное подтверждение при больших дозовых нагрузках, была принята монотонная пропорциональная зависимость «доза — эффект»: чем выше доза, тем выше биологический эффект ее влияния. При этом устанавливался некоторый порог радиационного воздействия, ниже которого отрицательных влияний на организм не отмечалось. Тем самым влияние малых доз облучений, отличавшихся от естественного фона всего в 2—4 раза, выпадало из поля зрения. Пороговая концепция, казавшаяся незыблемой, на долгие годы утвердилась в теоретическом фундаменте радиобиологии, в практике лечения пострадавших от радиационных поражений (в основном — лучевой болезни) и в нормировании допустимых уровней радиационной безопасности. Она проникла в сознание многих радиобиологов как определенная мировоззренческая парадигма, но, став догмой, неизбежно ограничивала свободу выбора других научных воззрений.
Одними из первых исследователей, еще в середине 50-х годов прошлого века высказавших представление о принципиально ином — беспороговом воздействии малых доз облучения на организм (в отличие от действия больших доз), были академик Н. М. Эмануэль и представители его школы, прежде всего профессор Е. Б. Бурлакова [1]. Их работы положили начало новой фундаментальной общебиологической теории мощного действия малых доз радиации на организм животных и человека [2—4]. Эта концепция, открывающая принципиально новую систему взглядов, новые методологические подходы и уже сейчас имеющая важные практические приложения, разрабатывается в России большим коллективом ученых под руководством Е. Б. Бурлаковой в течение последних несколько десятилетий. Больше всего исследований было проведено в первое десятилетие после Чернобыльской катастрофы (1986—1996 годы); они обобщены в серии работ и в коллективной монографии [5—6]. По своим общебиосферным
следствиям концепция малых воздействий выходит за пределы действия только радиационного облучения и относится ко всем физико-химическим, а возможно, и гравитационным, и иным воздействиям на живые организмы биосферы.
Спустя более полутора десятка лет после опубликования работ Н. М. Эмануэля, Е. Б. Бур-лаковой, Б. Н. Тарусова и их коллег эффект ионизирующего воздействия малых доз был заново «переоткрыт» в 1971 г. канадским ученым украинского происхождения А. Петко, по-видимому самостоятельно, хотя объект исследований и общее направление работ были поразительно близки к ранее опубликованным работам советских ученых. А. Петко показал, что при действии малых доз радиации (0,7 рад) на искусственные фосфолипидные мембраны в них возникает такой же разрушительный эффект, как и при высоких дозах (3500 рад). Таким образом, исходя из этих экспериментальных данных, интенсивность воздействия малых доз радиоактивного облучения оказывается в 5000 раз более эффективной, чем для высоких доз.
Результаты Петко были подтверждены рядом других ученых при изучении различных радиобиологических процессов, включая рак, а сам феномен действия малых доз получил наименование «эффекта Петко» [7]. К сожалению, приоритет советской и российской науки был незаслужено забыт. И только в последние годы на Западе проявился повышенный интерес к работам группы Е. Б. Бурлаковой, выразившийся в серии переводов работ русских ученых в США, европейских странах и Японии на английский язык [8—10].
Утверждению концепции воздействия низких доз радиации на организм человека, животных и растений во многом способствовали исследования российских генетиков, в первую очередь профессора В. А. Шевченко и его сотрудников, которые установили высокую эффективность малых мощностей доз радиации (в 10—100 раз) при изучении генетических последствий Кыштымской, а позже — и Чернобыльской радиационных катастроф [11—19].
В публикации Международной комиссии по радиологической защите (МКРЗ) № 60 [20] была принята концепция линейной и беспороговой зависимости радиационных эффектов от дозы облучения. Беспороговая концепция основывается на следующих положениях: существует не равная 0 вероятность стохастических соматических и генетических эффектов
облучения при сколь угодно малой дозе облучения; вероятность эффекта облучения линейно зависит от дозы. Это положение представляется спорным при уровнях доз, близких к естественному фоновому облучению.
Сознавая спорность такого подхода, специалисты МКРЗ в публикации № 26 [21] ввели некоторые оговорки. Они написали, что допущение о линейности и беспороговости радиационных воздействий «может привести к переоценке (т. е. к завышению) возможного радиационного риска» и что «при низкой дозе об лучения реальный риск может быть ниже, чем риск, оцениваемый при намеренно острожном предположении о прямой пропорциональности между дозой и эффектом».
Вокруг гипотезы о линейном беспороговом воздействии малых доз радиации на биологические объекты уже несколько десятилетий идут острые дискуссии. Имеются как противники, так и сторонники этой гипотезы. Так, Бурлакова Е. Б. и ее коллеги [22] утверждают: «...Есть основания полагать, что низкоинтенсивное облучение способно вызвать непредсказуемые и значительные по последствиям эффекты в состоянии биологических объектов и систем».
По мнению ряда авторов, зависимость радиационного эффекта от облучения малыми дозами оказывается нелинейной: в определенных интервалах низкоинтенсивное облучение вызывает более значительный эффект, чем большее по силе [23 и др.]. Выяснилось, что число повреждений хромосом и уровень злокачественной трансформации клеток при малых дозах примерно на порядок выше, чем можно было бы ожидать при простой (линейной) экстраполяции влияния от высоких доз к малым [24]. То же наблюдается при реакции иммунной системы: низкоинтенсивное облучение вызывает неадекватно сильную реакцию, более серьезное нарушение пространственной организации иммунной системы [25].
Сейчас становятся более понятными механизмы такого неожиданно сильно го влияния малых доз. Радиация (как и другие неблагоприятные факторы) не только нарушает функционирование живых структур, но и активизирует имеющиеся в каждом организме защитные системы (цитогенетические, иммунологические и др.).
Все эти защитные системы активизируют деятельность организма и устраняют те повреждения, которые можно устранить (так называемый процесс репарации). Репарационные
процессы, несомненно, зависят от мощности и дозы облучения. Но в самом начале повреждающего воздействия мощности и дозы облучения могут быть столь малыми (сравнимыми с уровнем естественной радиации), что сигнальные системы разных уровней — от молекуляр-но-генетических до клеточных — еще не улавливают такого воздействия и не запускают механизмов репарации. В таких случаях механизмы репарации или не включаются, или начинают работать с задержкой, или работают не в полную силу. В результате проявляются все полученные организмом радиационные повреждения (которые при более значительных дозах, вероятнее всего, стали бы активно исправляться репарационными системами), а наблюдаемый при этом эффект будет более значительным, чем при воздействии даже многократно большей дозы [26—28].
Если доза облучения будет нарастать, то механизм репарации включится на полную мощность. В результате внешний эффект влияния радиации в следующем за малыми дозами диапазоне должен уменьшиться, и, пока не исчерпан резерв репарации, внешне график реакции будет выглядеть как плато (при увеличении дозы эффект не нарастает). Наконец, когда возможности репарации будут исчерпаны, будет проявляться линейная зависимость эффекта от дозы (больше доза — больше эффект). Сложение взаимодействия перви
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.