Studien av strålningens långsiktiga effekter började på 20-talet av 1900-talet. Studier har visat att joniserande strålning är orsaken till kromosomala mutationer. En studie av hälsan hos invånarna i de japanska städerna Hiroshima och Nagasaki visade att 12 år efter kärnvapenbombningen ökade förekomsten av cancer hos de människor som exponerades för strålning. Dessutom är risken att utveckla cancer inte associerad med tröskelmodellen, när sjukdomen uppstår som ett resultat av att det "kritiska" värdet av den mottagna dosen överskrids. Den ökar linjärt, även vid kortvarig bestrålning. Dessa fenomen är förknippade med den stokastiska effekten av strålning. Enligt forskare ökar varje dos av strålning risken för maligna tumörer och genetiska störningar.
Vilken är den stokastiska effekten av joniserande strålning?
Strålning har en destruktiv effekt på biologiska vävnader. I modern vetenskap finns det två varianter av sådana konsekvenser: deterministiska och stokastiska effekter. Den första typen kallas ocksåförutbestämd (från det latinska ordet determino - "bestämma"), det vill säga konsekvenserna inträffar när doströskeln nås. Om den överskrids ökar risken för avvikelser.
Patologier som härrör från deterministiska effekter inkluderar akut strålningsskada, strålningssyndrom (benmärg, gastrointestinal, cerebral), försämring av reproduktionsfunktionen, grå starr. De noteras så snart som möjligt efter att ha fått en dos strålning, mindre ofta - på lång sikt.
Stokastiska, eller slumpmässiga, effekter (från det grekiska ordet stochastikos - "att veta hur man gissar") är sådana effekter, vars svårighetsgrad inte beror på stråldosen. Dosberoende manifesteras i en ökning av förekomsten av patologi bland en population av levande organismer. Potentialen för negativa effekter finns även vid kortvarig exponering.
Differences
Skillnaderna mellan den stokastiska strålningseffekten och den deterministiska beskrivs i tabellen nedan.
| Criterion | Deterministiska effekter | Stokastiska effekter |
| Tröskeldos | Manifesteras vid höga doser (>1 Gy). Om tröskelvärdet överskrids är sjukdomen oundviklig (förutbestämd, bestämd). Skadans svårighetsgrad ökar med ökande dos | Observeras vid låga och medelstora doser. Patogenes är dosoberoende |
| Mechanism of damage | Celldöd som leder till dysfunktion av vävnader och organ | Bestrålade celler förblir vid liv, men förändras och ger muterande avkomma. Kloner kan undertryckas av kroppens immunförsvar. Annars utvecklas cancer, och om könsceller påverkas minskar ärftliga defekter livslängden |
| Spawn-tid | Inom timmar eller dagar efter exponering | Efter latensperioden. Sjukdomen är slumpmässig |
En av egenskaperna hos stokastiska fenomen är att de kan uppstå samtidigt med kronisk strålningssjuka.
Visningar
Stokastiska effekter inkluderar 2 typer av förändringar beroende på vilken typ av cell som påverkas:
- Somatiska effekter (maligna tumörer, leukemi). De avslöjas under långtidsobservationer.
- Ärvda effekter registrerade hos avkomma till utsatta individer. Uppstår på grund av skador på arvsmassan i könsceller.
Båda typerna av defekter kan förekomma både i kroppen på en utsatt person och i hans avkomma.
Cellmutation
Mutationsprocesser i en cell som utsätts för strålning leder inte till dess död, utan stimulerar genetisk transformation. Det finns en så kallad strålningsinducerad mutation – en artificiellt inducerad förändring i strukturerceller som ansvarar för överföringen av ärftlig information. De är permanenta.
Cellulära mutationer finns alltid i naturliga mekanismer. Som ett resultat är barn annorlunda än sina föräldrar. Denna faktor är mycket viktig för den biologiska utvecklingen. Spontana cancersjukdomar och genetiska patologier är ständigt närvarande i den mänskliga befolkningen. Joniserande strålning är ett ytterligare medel som ökar sannolikheten för att sådana förändringar inträffar.
Inom medicinsk vetenskap är det allmänt accepterat att även en transformerad cell kan initiera utvecklingen av en tumörprocess. DNA-brott och kromosomavvikelser kan inträffa efter en enda joniseringsincident.
Sjukdomar
Ett tillförlitligt samband mellan vissa sjukdomar och oavsiktliga effekter av strålning bevisades först på 90-talet av XX-talet. Nedan listas de stokastiska effekterna av joniserande strålning:
- Maligna tumörer i hud, mage, benvävnad, bröstkörtlar hos kvinnor, lungor, äggstockar, sköldkörtel, tjocktarm. Neoplastiska sjukdomar i det hematopoetiska systemet.
- Icke-tumörsjukdomar: hyperplasi (överdriven cellreproduktion) eller aplasi (omvänd process) av organ som består av bindväv (lever, mjälte, bukspottkörtel och andra), sklerotiska patologier, hormonella störningar.
- Genetiska konsekvenser.
Äftliga anomalier
I gruppen genetiska effekter särskiljs tre typer av anomalier:
- Förändringar i arvsmassan (antal och form på kromosomer), vilket leder till utvecklingen av olika abnormiteter - Downs syndrom, hjärtfel, epilepsi, grå starr och andra.
- Dominanta mutationer som dyker upp omedelbart i den första eller andra generationen av barn.
- Recessiva mutationer. De uppstår bara när samma gen är muterad i båda föräldrarna. Annars kanske genetiska avvikelser inte uppträder på flera generationer, eller kanske inte inträffar alls.
Joniserande strålning leder till genetisk instabilitet i cellen på grund av störningar i systemet för reparation av skadat DNA. En förändring i det normala förloppet av biosyntes innebär en minskning av livsduglighet och uppkomsten av ärftliga sjukdomar. Instabilitet i cellgenomet är också ett tidigt tecken på cancerutveckling.
Onkopatinivå och latent period
Eftersom stokastiska effekter är slumpmässiga till sin natur är det omöjligt att tillförlitligt veta vem som kommer att utveckla dem och vem som inte kommer att göra det. Den naturliga cancerfrekvensen i den mänskliga befolkningen är cirka 16 % under hela livet. Denna siffra är högre med ökande kollektiv stråldos, men det finns inga exakta uppgifter om detta inom medicinsk vetenskap.
Eftersom utvecklingen av maligna tumörer är en process i flera steg, har onkopatologier på grund av stokastiska effekter en ganska lång latent (dold) period före upptäckten av sjukdomen. Så, med utvecklingen av leukemi, är denna siffra i genomsnitt cirka 8 år. Efter kärnkraftbombningar i de japanska städerna Hiroshima och Nagasaki diagnostiserades sköldkörtelcancer efter 7-12 år och leukemi efter 3-5 år. Forskare tror att varaktigheten av den latenta perioden för maligna sjukdomar i en viss lokalisering beror på stråldosen.
Konsekvenser av genetiska mutationer
Konsekvenserna av ärftliga mutationer delas in i tre grupper efter förloppets svårighetsgrad:
- Större avvikelser - död i tidig embryonal och postpartumperiod, allvarliga medfödda missbildningar (kraniocerebral bråck, frånvaro av ben i kranialvalvet, mikro- och hydrocefalus; underutveckling eller fullständig frånvaro av ögongloben, anomalier i skelettsystemet - extra fingrar, frånvaro lemmar och annat), utvecklingsförsening.
- Fysisk funktionsnedsättning (instabilitet i förhållande till lagring och överföring av genetiskt material från generation till generation, försämring av kroppens motståndskraft mot negativa yttre faktorer).
- Ökad risk att utveckla maligna tumörer till följd av ärftlig predisposition.
