Badanie długofalowych skutków promieniowania rozpoczęło się w latach 20. XX wieku. Badania wykazały, że promieniowanie jonizujące jest przyczyną mutacji chromosomowych. Badanie zdrowia mieszkańców japońskich miast Hiroszima i Nagasaki wykazało, że 12 lat po bombardowaniu atomowym wzrosła zachorowalność na raka u osób narażonych na promieniowanie. Ponadto ryzyko zachorowania na raka nie jest związane z modelem progowym, gdy choroba pojawia się w wyniku przekroczenia „krytycznej” wartości otrzymanej dawki. Zwiększa się liniowo, nawet przy krótkotrwałym napromieniowaniu. Zjawiska te są związane ze stochastycznym efektem promieniowania. Według naukowców każda dawka promieniowania zwiększa ryzyko nowotworów złośliwych i zaburzeń genetycznych.
Jaki jest efekt stochastyczny promieniowania jonizującego?
Promieniowanie ma destrukcyjny wpływ na tkanki biologiczne. We współczesnej nauce istnieją 2 warianty takich konsekwencji: efekty deterministyczne i stochastyczne. Pierwszy typ jest również nazywanyz góry określone (od łacińskiego słowa determino - „określić”), to znaczy konsekwencje występują po osiągnięciu progu dawki. Jeśli zostanie przekroczony, wzrasta ryzyko odchyleń.
Patologie wynikające z efektów deterministycznych obejmują ostre uszkodzenie popromienne, zespoły popromienne (szpik kostny, przewód pokarmowy, mózg), pogorszenie funkcji rozrodczych, zaćmę. Odnotowuje się je jak najszybciej po otrzymaniu dawki promieniowania, rzadziej - w dłuższej perspektywie.
Skutki stochastyczne, czyli przypadkowe (od greckiego słowa stochastikos – „umieć zgadywać”) to takie efekty, których nasilenie nie zależy od dawki promieniowania. Zależność od dawki objawia się wzrostem częstości występowania patologii w populacji organizmów żywych. Potencjał negatywnych skutków istnieje nawet przy krótkotrwałym narażeniu.
Różnice
Różnice między efektem promieniowania stochastycznego a deterministycznym zostały opisane w poniższej tabeli.
| Kryterium | Deterministyczne efekty | Efekty stochastyczne |
| Dawka progowa | Manifestuje się w wysokich dawkach (>1 Gy). Jeśli wartość progowa zostanie przekroczona, choroba jest nieunikniona (z góry określona, określona). Nasilenie urazu wzrasta wraz ze wzrostem dawki | Obserwowane przy niskich i średnich dawkach. Patogeneza jest niezależna od dawki |
| Mechanizm uszkodzeń | Śmierć komórek prowadząca do dysfunkcji tkanek i narządów |
Napromieniowane komórki pozostają żywe, ale zmieniają się i dają mutujące potomstwo. Klony mogą być tłumione przez układ odpornościowy organizmu. W przeciwnym razie rozwija się rak, a jeśli komórki rozrodcze są zaatakowane, wady dziedziczne skracają oczekiwaną długość życia |
| Czas odrodzenia | W ciągu godzin lub dni od ekspozycji | Po okresie utajenia. Choroba jest losowa |
Jedną z cech zjawisk stochastycznych jest to, że mogą one występować jednocześnie z przewlekłą chorobą popromienną.
Wyświetlenia
Efekty stochastyczne obejmują 2 rodzaje zmian w zależności od typu komórki, na który mają wpływ:
- Skutki somatyczne (guzy złośliwe, białaczka). Ujawniają się podczas długotrwałej obserwacji.
- Skutki dziedziczne zarejestrowane u potomstwa narażonych osobników. Powstają z powodu uszkodzenia genomu w komórkach zarodkowych.
Oba rodzaje defektów mogą pojawić się zarówno w ciele osoby narażonej, jak i u jej potomstwa.
Mutacja komórkowa
Procesy mutacyjne w komórce wystawionej na promieniowanie nie prowadzą do jej śmierci, ale stymulują transformację genetyczną. Istnieje tak zwana mutacja wywołana promieniowaniem – sztucznie wywołana zmiana w strukturachkomórki odpowiedzialne za przekazywanie informacji dziedzicznych. Są trwałe.
Mutacje komórkowe są zawsze obecne w naturalnych mechanizmach. W rezultacie dzieci różnią się od swoich rodziców. Ten czynnik jest bardzo ważny dla rozwoju biologicznego. Spontaniczne patologie nowotworowe i genetyczne są stale obecne w populacji ludzkiej. Dodatkowym czynnikiem zwiększającym prawdopodobieństwo wystąpienia takich zmian jest promieniowanie jonizujące.
W naukach medycznych powszechnie przyjmuje się, że nawet jedna transformowana komórka może zainicjować rozwój procesu nowotworowego. Pęknięcia DNA i aberracje chromosomowe mogą wystąpić po pojedynczym incydencie jonizacji.
Choroby
Niezawodny związek między niektórymi chorobami a przypadkowymi skutkami promieniowania udowodniono dopiero w latach 90. XX wieku. Poniżej wymieniono stochastyczne efekty promieniowania jonizującego:
- Złośliwe nowotwory skóry, żołądka, tkanki kostnej, gruczołów sutkowych u kobiet, płuc, jajników, tarczycy, okrężnicy. Choroby nowotworowe układu krwiotwórczego.
- Choroby nienowotworowe: hiperplazja (nadmierna reprodukcja komórek) lub aplazja (odwrócony proces) narządów składających się z tkanki łącznej (wątroba, śledziona, trzustka i inne), patologie miażdżycowe, zaburzenia hormonalne.
- Konsekwencje genetyczne.
Anomalie dziedziczne
W grupie efektów genetycznych wyróżnia się 3 rodzaje anomalii:
- Zmiany w genomie (liczba i kształt chromosomów), prowadzące do rozwoju różnych nieprawidłowości - zespół Downa, wady serca, epilepsja, zaćma i inne.
- Dominujące mutacje, które pojawiają się natychmiast w pierwszym lub drugim pokoleniu dzieci.
- Mutacje recesywne. Występują tylko wtedy, gdy ten sam gen jest zmutowany u obojga rodziców. W przeciwnym razie aberracje genetyczne mogą nie pojawiać się przez kilka pokoleń lub wcale.
Promieniowanie jonizujące prowadzi do niestabilności genetycznej w komórce z powodu zaburzeń w systemie naprawy uszkodzonego DNA. Zmiana normalnego przebiegu biosyntezy pociąga za sobą spadek żywotności i pojawienie się chorób dziedzicznych. Niestabilność genomu komórki jest również wczesną oznaką rozwoju raka.
Poziom onkopatii i okres utajony
Ponieważ efekty stochastyczne mają charakter losowy, nie można wiarygodnie wiedzieć, kto je rozwinie, a kto nie. Naturalna częstość występowania raka w populacji ludzkiej wynosi około 16% przez całe życie. Liczba ta jest wyższa wraz ze wzrostem zbiorowej dawki promieniowania, ale w medycynie nie ma dokładnych danych na ten temat.
Ponieważ rozwój nowotworów złośliwych jest procesem wieloetapowym, onkopatologie ze względu na efekty stochastyczne mają dość długi okres utajony (ukryty) poprzedzający wykrycie choroby. Tak więc, wraz z rozwojem białaczki, liczba ta wynosi średnio około 8 lat. Po nuklearnymzamachy bombowe w japońskich miastach Hiroszima i Nagasaki, rak tarczycy zdiagnozowano po 7-12 latach, a białaczkę po 3-5 latach. Naukowcy uważają, że czas trwania okresu utajonego dla chorób nowotworowych w określonej lokalizacji zależy od dawki promieniowania.
Konsekwencje mutacji genetycznych
Konsekwencje mutacji dziedzicznych są podzielone na trzy grupy w zależności od ciężkości przebiegu:
- Poważne aberracje - śmierć we wczesnym okresie embrionalnym i poporodowym, poważne wady wrodzone (przepuklina czaszkowo-mózgowa, brak kości sklepienia czaszki, mikro- i wodogłowie; niedorozwój lub całkowity brak gałki ocznej, anomalie układu kostnego - dodatkowe palce, brak kończyn i inne), opóźnienie rozwoju.
- Niepełnosprawność fizyczna (niestabilność związana z przechowywaniem i przekazywaniem materiału genetycznego z pokolenia na pokolenie, pogorszenie odporności organizmu na niekorzystne czynniki zewnętrzne).
- Zwiększone ryzyko rozwoju nowotworów złośliwych w wyniku dziedzicznej predyspozycji.
