Stochastyczny efekt promieniowania jonizującego

Badania nad późnymi skutkami promieniowania rozpoczęły się już w latach 20. Wykazano, że promieniowanie jonizujące powoduje mutacje chromosomalne. Badanie zdrowie Naukowcy z japońskich miast Hiroszima i Nagasaki wykazali, że 12 lat po zrzuceniu bomby atomowej wzrosła zachorowalność na raka u osób, które były narażone na promieniowanie. A ryzyko nowotworowe nie jest związane z modelem progowym, w którym choroba jest spowodowana przekroczeniem "krytycznej" wartości otrzymanej dawki. Wzrasta liniowo, nawet przy krótkotrwałej ekspozycji. Zjawiska te związane są ze stochastycznym efektem promieniowania. Naukowcy uważają, że każda dawka promieniowania zwiększa ryzyko wystąpienia nowotworów złośliwych i zaburzeń genetycznych.

Czym jest efekt stochastyczny promieniowania jonizującego?

Promieniowanie ma szkodliwy wpływ na tkanki biologiczne. Współczesna nauka wyróżnia 2 warianty takich efektów: efekty deterministyczne i stochastyczne. Pierwszy typ nazywany jest również predeterminowanym (od łacińskiego słowa determino - "określać"), czyli efekty występują po osiągnięciu progu dawki. Jeśli zostanie przekroczony, wzrasta ryzyko wystąpienia nieprawidłowości.

Patologie wynikające z efektów deterministycznych obejmują ostry uraz popromienny, zespoły popromienne (rdzeniowe, żołądkowe, mózgowe), upośledzenie funkcji rozrodczych, zaćmę. Są one odnotowywane tak szybko jak to możliwe po uzyskaniu Pierwszy typ nazywany jest również przedpotopowym (po dawce, rzadziej po dawce).

Efekty stochastyczne lub losowe (od greckiego słowa stochastikos - "ten, który może zgadywać") to takie, których nasilenie jest niezależne od dawki promieniowania. Zależne od dawki, powodujące zwiększoną częstość występowania patologii w populacji żywych organizmów. Potencjalnie szkodliwe skutki występują nawet przy krótkotrwałym narażeniu.

Różnice

Różnice między stochastycznymi i deterministycznymi skutkami promieniowania opisuje poniższa tabela.

Jedną z cech zdarzeń stochastycznych jest to, że mogą one występować jednocześnie z przewlekłą chorobą popromienną.

Rodzaje

Istnieją 2 rodzaje efektów stochastycznych, w zależności od tego, na jaki typ komórki oddziałują

• Efekty somatyczne (złośliwość, białaczka). Są one wykrywalne przy długotrwałej obserwacji.
• Efekty dziedziczne, pojawiające się u potomków osób napromieniowanych. Spowodowane uszkodzeniem genomu w komórkach rozrodczych.

Oba rodzaje wad mogą pojawić się u osoby napromieniowanej oraz u jej potomstwa.

Mutacja komórki

Procesy mutacyjne w komórce, poddanej działaniu promieniowania, nie powodują jej śmierci, ale stymulują transformację genetyczną. Następuje tzw. mutacja indukowana promieniowaniem - sztucznie wywołana zmiana w strukturach komórkowych, które są odpowiedzialne za przekazywanie informacji dziedzicznej. Mają one charakter trwały.

Mutacje komórkowe są zawsze obecne w mechanizmach naturalnych. Dzięki nim dzieci różnią się od swoich rodziców. Czynnik ten jest bardzo ważny dla rozwoju biologicznego. Spontaniczne nowotwory i patologie genetyczne są stale obecne w populacji ludzkiej. Promieniowanie jonizujące jest dodatkowym czynnikiem zwiększającym prawdopodobieństwo wystąpienia takich zmian.

W naukach medycznych uważa się, że nawet pojedyncza transformowana komórka może zainicjować rozwój procesu nowotworowego. Pęknięcie DNA i aberracje chromosomalne mogą wystąpić po pojedynczym incydencie jonizacji.

Choroby

Wiarygodny związek między niektórymi chorobami a przypadkowymi skutkami promieniowania został udowodniony dopiero w latach 90. Poniżej wymieniono stochastyczne skutki promieniowania jonizującego:

• Nowotwory złośliwe skóry, żołądka, tkanki kostnej, mutacje gruczołu piersiowego u kobiet, Płuca, jajniki, tarczyca, kolorektalna. Choroby nowotworowe układu krwiotwórczego.
• Choroby nienowotworowe: hiperplazja (nadmierne namnażanie się komórek) lub aplazja (proces odwrócenia) narządów zbudowanych z tkanki łącznej (wątroba, śledziona, trzustka itp.), patologie sklerotyczne, 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 - zespołu Downa, wad serca, padaczki, zaćmy i innych.
• Mutacje dominujące, pojawiające się natychmiast, w pierwszym lub drugim pokoleniu.
• Mutacje recesywne. Występują one tylko wtedy, gdy oboje rodzice mają zmutowany ten sam gen. W przeciwnym razie aberracje genetyczne mogą nie pojawić się przez kilka pokoleń lub mogą w ogóle nie wystąpić.

Promieniowanie jonizujące powoduje niestabilność genetyczną w komórce z powodu defektów w naprawie uszkodzonego DNA. Zmieniona biosynteza prowadzi do zmniejszenia żywotności i chorób dziedzicznych. Niestabilność genomu komórkowego jest również wczesnym objawem rozwoju nowotworu.

Wskaźniki zachorowań na raka i okres utajenia

Ponieważ efekty stochastyczne mają charakter losowy, nie można przewidzieć, u kogo te efekty wystąpią, a u kogo nie. Naturalna życiowa częstość występowania nowotworów w populacji ludzkiej wynosi około 16%. Jest ona wyższa przy zwiększaniu dawki zbiorczej, ale medycyna nie jest pewna.

Ponieważ rozwój nowotworu złośliwego jest procesem wieloetapowym, onkopatie spowodowane efektami stochastycznymi mają dość długi okres utajenia przed wykryciem. Na przykład w przypadku białaczki średni okres latencji wynosi około 8 lat. Po wybuchach bomb atomowych w Hiroszimie i Nagasaki w Japonii rozpoznanie raka tarczycy zajęło 7-12 lat, a białaczki 3-5 lat. Naukowcy uważają, że długość okresu latencji dla chorób złośliwych w danej lokalizacji zależy od dawki promieniowania.

Konsekwencje mutacji genetycznych

Skutki mutacji dziedzicznych dzieli się na trzy grupy w zależności od ciężkości ich przebiegu:

• Aberracje poważne - śmierć we wczesnym okresie embrionalnym i postnatalnym, ciężkie wady wrodzone (przepukliny czaszkowo-mózgowe, brak kości dachowych czaszki, mikro- i wodogłowie; niedorozwinięte lub nieobecne gałki oczne, anomalie kostne - dodatkowe palce, brak kończyn i inne), opóźnienie rozwoju.
• Gorszość fizyczna (niestabilność w zakresie przechowywania i przekazywania materiału genetycznego z pokolenia na pokolenie, pogorszenie odporności organizmu na niekorzystne czynniki zewnętrzne).
• Zwiększone ryzyko wystąpienia nowotworów złośliwych w wyniku predyspozycji dziedzicznych.