- •Список сокращений
- •Содержание
- •Часть 1. Понятие о малых дозах радиации ......................................14
- •Часть 2. Радиационно-индуцированная нестабильность генома (ринг) и малые дозы радиации ………...............................75
- •Предисловие
- •От автора
- •Часть 1. Понятие о малых дозах радиации
- •1.1. Большое, малое и низкое
- •1.2. Микродозиметрическая теория «малых доз» радиации
- •1.2.1. Чувствительные мишени (“sensitive volume”) биологических систем
- •1.2.2. Разработка понятия о малых дозах радиации в микродозиметрии. Конкретные величины малых доз для излучений с различной лпэ
- •1.2.3. Целесообразность использования микродозиметрических построений о малых дозах радиации в практике радиобиологии и радиационной медицины
- •1.3. Радиобиологический подход к понятию «малые дозы» радиации
- •1.4. Медицинский (эпидемиологический) подход к понятию «малые дозы» радиации
- •1.5. Новая граница «малых доз» радиации в XXI в. — 100 мГр
- •1.5.1. Комитет по биологическим эффектам ионизирующей радиации ан сша (beir)
- •1.5.2. Министерство энергетики сша (doe — Department of Energy)
- •1.5.3. Документ нкдар о немишенных эффектах ионизирующей радиации от 2006 г.
- •1.5.4. Физический факультет в Гарварде (Harvard Physics Department) и Медицинский радиологический центр в Обнинске
- •1.5.5. Институт безопасности развития атомной энергетики ран (ибраэ ран) и др.
- •1.5.6. Понятие о малых дозах радиации в мкрз
- •1.6. «Малые» и «низкие» дозы в соответствии с конъюнктурой исследований
- •1.7. Понятие малой мощности дозы
- •1.8. Чего придерживаться
- •Часть 2. Радиационно-индуцированная нестабильность генома (ринг) и малые дозы радиации.
- •2.1. Спонтанный мутагенез
- •2.2. Феноменология ринг
- •2.3. Гипотетические механизмы индукции и передачи ринг
- •2.3.1. Инициация ринг: непосредственные повреждения днк или эпигенетические механизмы
- •2.3.2. Индукция ринг активными формами кислорода
- •2.3.3. Ринг и теломеры
- •2.3.4. Дефектность имеющихся теорий о механизмах ринг в свете сути этого феномена
- •2.4. Устоявшиеся обыденно-научные представления о ринг
- •2.4.1. Кармела Мазерсилл с соавторами
- •2.4.2. Дж. Б. Литтл
- •Подпись к рис. 2.4.1
- •2.4.3. Другие авторитетные зарубежные исследователи
- •2.4.4. Авторы из России, Белоруссии и Украины
- •2.5. Почему для ринг при малых дозах радиации складывается конъюнктура в современной радиобиологии и радиационной эпидемиологии
- •2.5.1. Парадоксальность биологического действия ионизирующего излучения
- •2.5.2. Кластерный эффект ионизирующих излучений и малые дозы радиации
- •2.5.3. Ничтожная вероятность индукции канцерогенных мутаций при непосредственном воздействии излучения на гены-мишени в области малых доз
- •2.6. Дозовые закономерности индукции ринг in vitro
- •2.6.1. Факты
- •2.6.2. Те, кто искал дозовый порог для ринг, обычно его и находили
- •2.6.3. Аномалии клеточных систем in vitro
- •2.7. Ринг in vivo
- •2.7.1. Трудность корректной регистрации ринг in vivo. Аберрации хромосом, обнаруживаемые спустя длительные сроки после облучения, не являются однозначным доказательством ринг
- •2.7.2. Экспериментальные подходы для выявления истинной ринг in vivo
- •2.7.3. Ринг in vivo при относительно корректных методических подходах. Возможные артефакты
- •2.8. Ринг после облучения in utero
- •2.9. Кажущиеся «исключения»
- •2.9.1. Линия tk6 лимфобластоидных клеток
- •2.9.3. Клетки HeLa
- •2.9.4. Линия ооцитов китайского хомячка (клетки cho)
- •2.9.5. Мыши линии balb/c
- •2.10. Ринг в документах международных организаций (мкрз, beir и нкдар)
- •Список использованных источников
1.2. Микродозиметрическая теория «малых доз» радиации
Сразу представляется читатель из России, Белоруссии или с Украины, который имел и имеет дело с современной радиобиологией и радиационной медициной (может, он даже работает в этих областях). И который, поэтому, бессчетное число раз сталкивался с обсуждением «проблемы малых доз». Когда-то, лет десять назад, он слышал или читал про «чувствительный объем клеточной мишени», про «отдельные акты ионизации», про «элементарную дозу» и всякое подобное прочее, что в то время неотъемлемо сопутствовало любой дискуссии на тему «что же следует строго понимать под малыми дозами радиации». Отлично помнится, как вплоть до начала XXI в., если кто в аудитории, содержащей близких к облучению биофизиков, математиков или даже цитогенетиков, заикался про малую дозу, то его обязательно осаживали и поправляли, благоговейно упоминая про «независимость отдельных событий», «единичные акты пролета» и т.д. И говорили, что без учета всего этого никто не должен и думать о «малых дозах», не то что произносить эти слова. В самом деле: в то время без микродозиметрии и не пробовали обсуждать границы и природную суть малых доз, будь то хоть в молекулярно-клеточной радиобиологии и цитогенетике, хоть в радиационной медицине. Словом, в радиационном научном сообществе имело место некое смещение понятий, когда биофизические построения и выводы, сделанные для мертвой материи (причем состоящей из условных, модельных частиц-клеток), да еще для крайне малых доз радиации, смело распространялись на облучение живой материи, и даже целого организма. Мало кто углубленно изучал малодоступные тогда документы НКДАР-1993, где уже в тот период строго разделили уровни понятий о малых дозах на «физические» и «биологические» (последние включали еще и «эпидемиологические», т.е., медицинские») [AU8]18.
Тот гипотетический читатель-практик, радиобиолог или медик, о котором было упомянуто выше, как раз и помнит все сказанное биофизиками и математиками, хотя о разных «линейных моделях», «чувствительных объемах» и пр. и тогда имел, и сейчас имеет понятие смутное19. Но у него в голове твердо засело, что термин «малые дозы» до сих пор базируется на строгом теоретическим обосновании из биофизики. Странным образом во многих головах при этом совмещается несовместимое (для редкоионизирующего излучения) — уровни доз, которые определены как «малые» с позиций биофизики, с теми уровнями, что залихватским образом называют «малыми» некоторые радиобиологи России, Украины и Белоруссии. И о тех, и о других уровнях — ниже.
* * *
Итак, биофизический («физический», согласно НКДАР-1993 [AU8] и НКДАР-2000 [AU13]), вернее, микродозиметрический критерий понятия малых доз. Как он появился? Кажется целесообразным представить здесь выдержку из цитированного выше обзора С.А. Гераськина за 1995 г. [РГ3]. В целом следует согласиться с его рассуждениями, но — только если стоять исключительно на позициях физики и математики, хотя сам С.А. Гераськин — радиационный цитогенетик (выделено мною — А.К.):
«Интуитивно ясно, что малая доза — это такая доза, эффект которой еще может быть достоверно зафиксирован с помощью используемых в эксперименте биологических тест-систем. Поскольку определенные таким образом дозы для разных биологических эффектов и тест-систем будут сильно различаться, а само определение не затрагивает природу и механизмы действия низких уровней радиации, необходим физический критерий, который, задавая минимально возможное количество действующего начала, позволил бы определить малые дозы объективным образом».
Вот чего пытались достичь российские радиобиологи в 1990-х гг. [РГ3, РГ4, РК2, РК3, РС15, РС16, РЭ1] — определить границы малых доз объективным образом, чтобы, проводя свои биологические исследования, делать выводы об эффектах названных доз с научных позиций, когда все строго «расставлено по полочкам». Правда, С.А. Гераськин был не совсем прав, когда утверждал, что если брать для выработки критерия биологические тест-системы, то дозы будут сильно различаться, поэтому биологический подход, дескать, безнадежен. Для организма человека при отсутствии детерминированных эффектов в данной области доз20 теоретическое значение имеют эффекты стохастические — раки и наследственные генетические изменения. А основа этих патологий — преимущественно формирование повреждений ДНК в клетках критических органов, реализующееся в цитогенетические нарушения, которые и будут наиболее чувствительной к радиации биологической тест-системой для определения малых доз в живых объектах.
Искомый физический критерий «с минимально возможным количеством действующего начала» появился в 1976 г., когда профессор А.М. Келлерер (А.М. Kellerer) дал первоначальное определение малой дозы облучения как дозы, соответствующей одному событию пролета частицы сквозь заданный чувствительный объем [AK12, AK15]. При переходе к клетке в качестве подобного чувствительного объема выступает ядро, содержащее генетический материал. Эта позиция была зафиксирована в 1979 г. Национальной комиссией по радиационной защите США (NCRP-1979) [AN10]21.
Далее углубленная разработка микродозиметрической концепции малой дозы связана с профессором Людвигом Файнендегеном (L.Е. Feinendegen) из США. В качестве основных соавторов выступили Виктор Бонд (V.P. Bond) и Йохен Буз (Jochen Booz).
Ниже еще будет заострено внимание на имени профессора Людвига Файнендегена, стоявшего у истоков понятия «малые дозы радиации». Его главные публикации на данную тему (с названными выше соавторами) давно стали фундаментальными и цитировались всеми (включая НКДАР-1993 и 2000 [AU8, AU13]), кто излагал теорию малых доз с биофизических (микродозиметрических) позиций в официальных документах, или же просто пытался поведать, что такое «малые дозы» в строго научном понимании [РГ3, РГ4, РК2, РК3, РС15, РС16, AR16].
Но профессор Людвиг Файнендеген издавна является одним из самых известных мировых сторонников гормезиса и преимущественно положительных эффектов облучения в малых дозах [AB23, AF5, AF6, AF7, AF9, AF13, AF14, AF15, AF16, AF17, AF18, AL32, AP15, AP16, AP17, AP18, AP19, AP20]. Поэтому в научных дискуссиях прошлых лет весьма удивляло, когда физики и математики, специалисты по дозиметрии и нормированию, пытались подкреплять ЛБК и, одновременно, опровергать саму возможность гормезиса для биологических объектов с помощью именно микродозиметрических построений Л.Е. Файнендегена с соавторами. Да и профессор А.М. Келлерер (A.M. Kellerer) известный своим определением понятия малой дозы, сделанным в 1976 г. [AK12, AK15], не поддерживает ни естественнонаучную обоснованность ЛБК, подвергая ее абсолютизацию критике, ни доказанность стохастических эффектов в области доз ниже 100–200 мЗв [AK13]. А профессор А.М. Келлерер, это — величина22.
Л.Е. Файнендеген с соавторами опубликовали биофизическое обоснование концепции «малая доза радиации и облучение низкой интенсивности» уже в 1985 г., но, так сказать, «для ограниченного круга читателей» [AF10, AF12]. Наибольшую же, можно сказать, мировую известность получили соответствующие статьи в № 1 “International Journal of Radiation Biology” за 1988 г. [AB22, AB24, AF8], две из которых широко цитируются. Они называются: «Что такое малые дозы радиации?» и «Микродозиметрическое понятие об эффектах малых доз радиации» [AB22, AB24].