Действие малых доз радиации на развитие соматических заболеваний

Аннотация. К 1902-1903 гг. появились первые сообщения, описывающие рак кожи у рук рентгенологов, и менее чем через десятилетие саркомы были вызваны у крыс при повторном облучении. Исследования в области рентгенологии и о системных клеточных и молекулярных эффектах ионизирующего излучения продолжались на различных видах животных, параллельно с постоянным наблюдением за воздействием радиации на людей, потому что во многих отношениях данные о человеке и данные о животных являются взаимодополняющими.
В ходе данного исследования представлены данные, свидетельствующие о воздействии ионизирующего излучения на внутренние органы и ткани лабораторных животных, в частности, крыс.
Ключевые слова: крыса, малые дозы радиации, ионизирующее излучение, соматические заболевания.
Abstract
By 1902-1903 the first reports appeared describing skin cancer at the hands of radiologists, and in less than a decade after, sarcomas were caused in rats after repeated exposure. Studies in the field of radiology and on the systemic cellular and molecular effects of ionizing radiation have continued in various animal species, in parallel with constant monitoring of the effects of radiation on humans, because in many respects human data and animal data are complementary.
This study presents data showing the influence of ionizing radiation on internal organs and tissues of laboratory animals, in particular, rats.
Key words: rat, low doses of radiation, ionizing radiation, somatic diseases.
Введение
Радиация - это излучение, которое применяется не только в отношении радиоактивности, но и для ряда других физических явлений, например: солнечная радиация, тепловая радиация и др. Таким образом, в отношении радиоактивности необходимо использовать принятое МКРЗ (Международной комиссией по радиационной защите) и правилами радиационной безопасности словосочетание "ионизирующее излучение".
Ионизирующее излучение - излучение (электромагнитное, корпускулярное), которое вызывает ионизацию (образование ионов обоих знаков) вещества (среды). Вероятность и количество образованных пар ионов зависит от энергии ионизирующего излучения.
В целом радиация включает в себя различные виды излучений, которые могут быть как природными, так и созданные искусственно.
Наблюдения за последствиями от ионизирующего излучения начали проводиться вскоре после открытия рентгеновских лучей в 1895 году. Уже в 1896 году были сообщения о дерматите и алопеции у тех, кто экспериментировал с рентгеновскими генераторами [4].
Эксперименты по радиационно-индуцированной гибели клеток привели к ряду радиобиологических принципов и концепций. Предполагается, что многие из этих принципов и концепций применимы к мутагенезу и канцерогенезу, а также к гибели клеток, хотя многие из вышеуказанных последствий невозможно смоделировать, поскольку невозможно провести все виды сопоставимых экспериментов в лабораторных условиях.
Основные результаты
На сегодняшний день имеются обширные экспериментальные данные, касающиеся радиационного воздействия на эмбриогенез, в частности, в отношении развития грубых нарушений центральной нервной системы и нарушения пролиферации нейробластов, миграции, дифференцировки и создания нервных путей у крыс [5,6]. Измерения влияния воздействия во время эмбриогенеза на неврологическую функцию, включая способность к обучению и познание, менее распространены и более трудны для экспериментальных животных.
Исследования И. Бычковской и соавт. показали, что частота встречаемости поврежденных эндотелиоцитов в капиллярах миокарда крыс в различные сроки после общего облучения рентгеновскими лучами в дозе 0,5 Гр вызывает серьезное морфологическое переустройство в сосудистом эндотелии крыс, а именно, были выявлены клетки с изолированными повреждениями митохондрий, отечной дегенерации, внутриклеточного лизиса [1].
Н. Попова отмечает, что по результатам лабораторных исследований, в которых рассматривалось воздействие различных доз облучения на организмы крыс (n=100), в дозах (≥0,5 Гр) развитие опухолей различных типов может быть результатом мутации в генах, играющих ключевую роль в регуляции пролиферации и дифференцировки клеток [3]. Результатами эксперимента у группы подопытных животных стало выявление:
аллергического энцефалита/энцефаломиелита;
аутоиммунного тиреоидита;
микрофтальмии, анофтальмии;
опухолей различных типов (лейкемия; аденома гипофиза; карцинома щитовидной железы; опухоль молочной железы; трансплантируемые гепатомы; интерстициально-клеточных опухолей семенников).
В. Кузьмичёв и соавт. пришли к выводу, что наиболее уязвимым органом пищеварительной системы у крыс, в первую очередь страдающим от повреждающего действия ионизирующего излучения, является печень [2]. На второй месяц эксперимента количество клеток снижается с 790 до 700, поглотительно-выделительная и белковообразовательная функции печени угнетаются за счёт диффузных изменений паренхимы печени. С третьего месяца заметны значительные изменения клеточного состава тонкого кишечника, а именно – массовая гибель клеток эпителия, что приводит к необратимым последствиям по причине нарушения процессов всасывания и экскреции веществ, дегидратации всего организма и изъязвления слизистой оболочки.
Из предыдущих исследований мозга [7], подтвержденных Европейской комиссией, можно сделать вывод, что уровни дозы до 10 мГр могут вызывать небольшую (2%), но статистически значимую атрофию мозга крысы. Несмотря на пластичность мозга и его большую способность компенсировать потерю функции, такие небольшие изменения оказали значительное влияние на физиологию или функцию мозга. В ходе проекте было выявлено влияние облучения на развивающийся мозг в отношении: апоптоза и его основных молекулярных механизмов; экспрессии генов, факторов роста, образования и миграции клеток; анатомических показателей; кортикальных и комиссуральных диаметров, синаптогенеза и синаптического ремоделирования, а также поведения.
Заключение
Во многих отношениях человеческие данные и данные о животных дополняют друг друга. Существует несколько важных областей, в которых данные о человеке недостаточны для оценки риска и должны интерпретироваться в свете концепций, разработанных на основе экспериментов на животных. В частности, информация от экспериментальных животных полезна для оценки риска для человека в следующих областях:
1. прогнозирование воздействия внешних излучений;
2. выяснение механизмов радиогенного повреждения, включая мутагенез, канцерогенез и эффекты развития; это имеет решающее значение для разработки соответствующих интерпретаций и математических моделей воздействия излучения на человека;
3. прогнозирование поглощения, распределения, удержания, распределения дозы и биологического действия радионуклидов, осажденных изнутри, о которых у людей недостаточно данных.
Всесторонний современный анализ требует масштабных скоординированных усилий от междисциплинарной команды, владеющей обширными знаниями в науках о животных, радиационной биологии, опухолевой патологии, молекулярной генетике и статистике, а также технологиями молекулярной биологии. Хотя интерпретация и применение экспериментальных данных для оценки риска для человека требует тщательного сравнения эквивалентных стадий развития, эти данные ценны для дополнения скудной информации о человеке.
Библиографический список:
Бычковская И.Ф., Федорцева П.В., Антонов С.С., Алексанин А.М. Особые клеточные эффекты и соматические последствия облучения в малых дозах. М., 2017.
Кузьмичёв В.В., Кузьмин А.Ф., Стрелец Б.М., Пучков В.В., Вакорина, А.В. Влияние малых доз ионизирующего излучения на физиологические изменения в органах и тканях лабораторных животных. Вестник Костромского государственного университета, 20 (3), 2016. 46-50 с.
Попова Н. А. Модели экспериментальной онкологии. Соросовский образовательный журнал. Т.; 2000. 8 с.
Furth, J., and E. Lorenz. Carcinogenesis by ionizing radiations. in Radiation Biology, vol. I, part II, New York: McGraw-Hill, 1954. pp. 1145-1201.
Lins L. et al. Effects of low X-radiation doses on the central nervous system development: an experimental study in rats. Radiol Bras, São Paulo, v. 41, n. 1, p. 45-47, Feb. 2018.[Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0100-39842008000100012&lng=en&nrm=iso, свободный. – (дата обращения: 05.04.2020).
Roux C., Horvath C., Dapuis R. Effects of Preimplantation Low-dose Radiation on Rat Embryons // Health. Phys. V. 45. - № 5. 2011. pp. 993-999.
F. Stylianopoulou. In utero irradiation of the foetal rodent brain: early effects//Understanding the effects of radiation on health, Luxembourg, 2012. p.64.