Центр экологического образования и воспитания "МБОУ СОШ №84" г.Северска

Актуальность

      В начале 70-х годов прошлого столетия научные приоритеты стали концентрироваться на фундаментальных исследованиях механизмов биологического действия так называемых “малых доз ионизирующей радиации”, возможные эффекты которых получили название стохастических (вероятностных) отдалённых последствий действия радиации.

    Развитие атомной индустрии увеличивает численность контингента лиц, контактирующих с источниками ионизирующего излучения (ИИ): «профессионалов» и населения, что повышает актуальность изучения медико-биологических эффектов «малых» доз ИИ. Одной из наиболее актуальных проблем современной радиационной медицины остается проблема генетических  и онкологических эффектов действия  ионизирующего излучения.

Действие ИИ проявляется на всех уровнях организации – от одноклеточных организмов до растений, организма млекопитающих и человека.
Неопределенность в отношении действия малых доз облучения обусловливает отрицательное отношение общественности к любым радиационным технологиям и давление на государство со стороны общественности, требующей снижения допустимых уровней радиационного воздействия.

Критерием опасности облучения люди считают учащение случаев онкологических заболеваний и генетических нарушений по отношению к спонтанному уровню. Дополнительный рост числа таких недугов становится значимым в экономическом плане. Возможный риск возникновения заболеваний не должен превышать риск их возникновения в благополучных отраслях производства.

В радиационной генетике всё отчётливее проявляется интерес к группе заболеваний в связи с высокой распространённостью и возможностью получения наиболее значимых оценок генетического радиационного риска.

 В этой связи представляется важным изучение заболеваемости потомства облученного населения такими формами патологии, как недифференцированная олигофрения, синдром Дауна, заболеваниями с нарушением иммунитета.

Цели и задачи

Исходя из вышеизложенного, целью данного реферата является предварительная оценка  влияния малых доз радиации на     генетический аппарат человека и появление онкологических заболеваний. Задачи исследования:

1.Знакомство с литературными источниками.

 2. Анализ архивных материалов Биофизического института по онкологическим и генетическим заболеваниям

3. Сравнение частоты ВПР в городах Северске и Томске

4. Сравнение частоты онкологических заболеваний в городе Северске

                                         Литературный обзор

 Образованное население знает, что радиоактивное излучение – природный фактор, что радиоактивные вещества всегда были, есть и будут в составе организмов, и в том числе в организме человека. Планета Земля содержит в своём составе десятки радиоактивных элементов, которые поэтому имеются и в организме всех жителей Земли, парадигма опасности от действия ионизирующих излучений (ИИ) превалирует независимо от количества излучателя. Забыт главный жизненный постулат о том, что «только доза определяет, быть веществу ядом или лекарством» (Парацельс, 1490–1541). Ведь любое химическое соединение становится опасным после превышения порогового количества. Таким свойством обладают и ИИ, при полном отсутствии которых жизнь ухудшается или полностью прекращается. 
В системе приоритетов относительной опасности различных видов антропогенного воздействия на человека первые два места принадлежат тяжелым металлам и химическим токсинам (в настоящее время общее число канцерогенов достигло 228, еще 12 соединений рассматриваются как потенциально канцерогенные), радиация находится на 26-м месте. Однако критерии для сопоставления канцерогенного действия этих агентов и радиации не разработаны. Никто не знает, каков интимный механизм инициирования злокачественных опухолей экзогенного происхождения. Доминирует конъюнктура нестабильности генома для радиобиологии и радиоэпидемиологии малых доз, поскольку этот феномен теоретически остается единственным возможным молекулярным механизмом радиационного канцерогенеза  в данной области. Декларации об индукции радиационно-индуцированной нестабильности генома (РИНГ) входят в основные работы по малым дозам радиации, включая объяснения канцерогенных и мутагенных эффектов аварии на ЧАЭС. Гипотетически нелинейная зависимость от дозы и мощности дозы при малых дозах возможна только в том случае, если для возникновения наблюдаемого эффекта (онкологического заболевания) произойдет второе событие передачи энергии слабоионизирующего излучения в том же объеме в той области клетки, которая наиболее подвержена ИИ. Для меньших доз отрицательное влияние не отмечено и не доказано. Обычный человек практически не имеет возможности получить высокую дозу. Даже для сотрудников атомной отрасли допустимый предел установлен на уровне 20 миллизивертов. Мало кто задумывается, что риск смерти от проживания рядом с крупной ТЭЦ примерно в тысячу раз выше, чем в случае с АЭС. Важно, что действие на организм излучения природных и техногенных радионуклидов никак не различается. Величина, позволяющая оценить влияние радиации на организм, называется эффективной дозой. Соответственно, значение для нас имеет вовсе не происхождение источника излучения, а полученная от него эффективная доза. И оказывается, что в среднем житель нашей страны основную часть дозы получает от природных источников радиации – 3,3 миллизиверта в год. Естественно, это абсолютно безопасный уровень.

  Однако в последнее время всё больший вес набирает пороговая гипотеза. Её основной тезис прост и более чем логичен: если для малых доз радиации не удалось зафиксировать отдалённые негативные последствия, значит, этих последствий в принципе не существует. Если сравнивать с допустимыми дозами, то порог расположен достаточно высоко. Это значит, что ни одна исследовательская группа в мире, пользуясь самой современной аппаратурой, не смогла обнаружить никаких признаков вредного воздействия на организм при дозах ниже 100 мЗв. Разовая эквивалентная доза не выше 0,1 Зв – малая, при этом накопленная мощность эквивалентной дозы за жизнь не должна превышать 1 Зв.       

 В процессе жизнедеятельности человека на него могут влиять как медицинские, так и другие источники ионизирующих излучений, изменяющих естественный радиационный фон. Многолетние экспериментальные исследования, проводимые на различных организмах, показали, что радиоактивное облучение в малых дозах может не иметь видимых последствий для облученного организма.

     Анализ литературных данных свидетельствует о противоречивом характере полученных результатов, особенно при оценке мутагенного эффекта «малых» доз   ионизирующего излучения.

Рисунок 1. Источники радиации

В атомной энергетике есть предел, до которого излучения не только не приносят вреда, но и бывают полезными. Вы не будете отрицать, что радиоактивные излучения в природе так же естественны, как солнечная активность? Существует такое понятие, как естественный радиоактивный фон. И радиоактивное излучение подчиняется тем закономерностям, которые описывают действие других физических факторов на человека. Есть люди, которые, загорая часами напролёт, хорошо себя чувствуют, а есть те, которые обгорают после получасового пребывания под солнцем.

  До определенного уровня ультрафиолет полезен, а выше нормы - вреден. Точно также и с радиацией. Уровень радиационный ни в Северске, ни в Томске не превышает естественный фон радиации. И для людей, которые там проживают, он абсолютно безвреден. За его уровнем следят специальные службы радиационной защиты. Они независимы не от кого, и относятся к Госатомнадзору. Эта организация создана в 1994 году и контролирует все предприятия Минатома, подчиняясь ему напрямую.

Недавно американцы опубликовали данные о действии радона на заболеваемость раком легких. В США много жилых домов с повышенным содержанием радона. Однако реальные научные данные показали, что в тех домах, где повышено содержание радона, заболеваемость раком легких раза в два ниже, чем в домах, где его мало. Кстати, у нас довольно широкое распространение получило ошибочное представление о том, что Белокурихинский радон оказывает вредное воздействие. Бояться этого не следует, особенно тем, у кого проблемы с легкими: малые дозы радона уменьшают риск заболевания раком легких и оказывают общее оздоравливающее воздействие на организм.

Поскольку раковые заболевания вызываются различными причинами, то линейная беспороговая зависимость «малые дозы - эффект» не поддается проверке облучения.

Наконец, имеются неопределенности, связанные с воздействием низких доз и скорости их накопления при облучении низкоинтенсивной ионизирующей радиацией. Выводы, сделанные BEIR, ICRP и рядом других организаций, свидетельствуют о том, что низкие дозы и скорости их накопления при облучении низкоинтенсивной ионизирующей радиацией менее опасны с точки зрения заболеваемости раком, прежде всего, лейкемией, чем это вытекало бы из линейной экстраполяции данных по низкоинтенсивной радиации при высоких дозах и высоких темпах их накопления. К сожалению, эпидемиологическая база данных для оценки правильности указанных поправок весьма отрывочна.

Но возникает парадоксальная ситуация – на Земле есть территории, где люди на протяжении многих поколений проживают в условиях воздействия более высоких доз природного радиационного фона:  Бразилия (5 мЗв/год), Франция (1,8-3,5 мЗв/год), Индия (13 мЗв/год), остров Ниуэ (10 мЗв/год), Египет (4 мЗв/год). Обследования состояния здоровья жителей этих регионов не выявили корреляции между уровнем природного радиационного фона и заболеваемостью раком.

В литературе многочисленные  исследования показывают, что вблизи АЭС экологическое благополучие и здоровье людей даже лучше, поскольку жесткий контроль безопасностью традиционно сочетается с тщательным медицинским обследованием населения, проживающего в 30-километровой зоне. A.M. Кузин (1991, 1995) предложил гипотезу, объясняющую различные эффекты больших и малых доз облучения. В соответствии с этой гипотезой большие дозы облучения влияют на радиочувствительные ткани, разрушая главным образом ДНК клеточных ядер, а малые дозы изменяют регуляторные функции радиоустойчивых тканей. Существование феномена радиационного гормезиса подтверждено во многих работах и на различных объектах.

Что же касается возможных механизмов гормезиса, то известно, что малые дозы радиации могут активировать иммунную систему (Sugahara et al., 1992), способствующую разрушению раковых клеток. Малые дозы радиации могут активировать как репарационную систему, своевременно устраняющую возникающие мутации, так систему белков клеточного ответа на неблагоприятные воздействия, что повышает устойчивость клеток организма в целом к более высоким дозам облучения.

В научном мире существует теория влияния малых доз радиации на организм человека. Во множественных экспериментах показано (Е.Б. Бурлакова «Сверхмалые дозы – большая загадка природы», журнал «Экология и жизнь», 2002г, №2, стр. 38-42), малые дозы ускоряют рост молодых животных, увеличивают продолжительность жизни у животных (правда, почему-то только у самцов). Биохимические механизмы этого явления объясняют включение при малой дозе облучения неких генов, которые кодируют белки, помогающие справится клетке с более сильным облучением. Кроме того, при низкой дозе облучения замедляется репарация и организм лучше справляется с последствиями облучения, если деление пораженных клеток будет замедлено.

В работах В.П. Лютых и А.П. Долгих  и А.Р. Тукова с соавторами  рассмотрены эффекты воздействия на иммунную, нейроэндокринную и кроветворную системы. Авторы пришли к выводу, что в случае хронического облучения при разовых или изоэффективных дозах, составляющих 0,02-0,08 Гр, нарушений здоровья не наблюдается. При дозах 0,08-0,3 Гр появляется вероятность общесоматических заболеваний, когда радиация играет роль дополнительного фактора. Лишь при дозах в диапазоне 0,3-0,6 Гр появляется вероятность начала заболевания или наступления предболезни в результате облучения (табл. 5).

Таблица 1. Номинальные коэффициенты вероятности стохастических эффектов (при малых дозах и мощностях дозы)

В радиационной генетике всё отчётливее проявляется отчётливее  интерес к группе мультифакторных заболеваний в связи с их высокой распространенностью и возможностью получения наиболее статистически значимых оценок генетического радиационного риска.

Полученные результаты обследования в целом у потомков населения, подвергшегося хроническому облучению на побережье реки Теча, не свидетельствуют о влиянии радиационного фактора на увеличение заболеваемости олигофренией. Вместе с тем в литературе обсуждается вопрос о различии в механизмах происхождения лёгких и тяжёлых форм умственной отсталости.

Методика

 До настоящего времени не существует единого методического подхода к учёту ВПР. Различные критерии термина «порок развития», возможности диагностики, сроки наблюдения больных приводят к несопоставимости данных, полученных разными исследователями. Следует, однако, отметить, что наличие разработанных стандартизированных систем регистрации ВПР существенно облегчает задачу исследования их распространенности в тех или иных странах или на отдельных территориях проведение сравнительного анализа.

С целью выявления возможных генетических и онкологических эффектов ядерно-химического производства в популяции г. Северска по фенотипическим нарушениям у потомства проанализированы истории болезней   за период с 1992-2012 г.

Первый подход заключался в регистрации всех новорождённых г. Северска  таких форм ВПР, которых однозначно диагностируются врачами всех специальностей. К таким легко диагностируемым порокам развития отнесены 9 форм: анэнцефалия, спинномозговая грыжа, расщелина губы, полидактилия, редукционные пороки конечностей, стеноз пищевода, стеноз ануса, синдром  Дауна.

Второй подход основан на выявлении всех возможных форм ВПР у детей первого года жизни с целью оценки частоты и структуры всех форм ВПР в популяции. Регистрацию проводили на основании данных медицинской документации родильного дома, детской поликлиники

Результаты и обобщение

Известно, что в Северске естественный фон ниже, чем в городе Томске, но в Северске живёт больше людей, которые работают непосредственно на объектах комбината, получая более сильное облучение. На сегодня продолжительность жизни работников основного производства составляет 68,3 года. Это те люди, которые контактируют с источником ионизирующей радиацией каждый день. А средний показатель по Томской области -57,4 года. Эти показатели касаются мужчин, так как это 98% сотрудников основных производств.

В биофизическом институте  города Северска занимаются изучением влияния долговременного радиационного воздействия на организм человека и выявлением взаимосвязи между развитием каких-либо патологических изменений и действием радиационного фактора. При этом, учитывая специфику Северска, объектом  исследований являются в первую очередь персонал СХК и местное население.  Воздействие радиации сегодня изучают многие, но надо понимать, что достоверность полученных выводов определяется, прежде всего, полнотой и качеством имеющихся данных. Нельзя говорить о вреде или пользе радиации, абстрагируясь от величины полученной дозы, вида и характера облучения, не принимая в расчет другие сопутствующие факторы, такие как наследственность, образ жизни, состояние среды обитания и пр.

Данные о характере производственной деятельности каждого сотрудника, полученных дозах облучения и динамике их накопления по месяцам и годам, состоянии здоровья, причинах смерти и т.д.  имеются  в медико-дозиметрическом  центра.

Помимо медико-дозиметрического регистра центр обладает и одним из крупнейших в мире банков биоматериала, донорами которого являются лица, подвергшиеся долговременному радиационному воздействию в диапазоне малых доз. В банке содержатся образцы крови работников комбината, образцы ДНК, а также опухолевых тканей онкологических больных. На основе этих ресурсов сотрудники центра проводят генетические и эпидемиологические исследования, которые могут рассказать об истинном положении дел в отношении как генетического здоровья атомщиков, так и распространенности среди работников СХК и населения Северска онкологических заболеваний (прежде всего лейкозов) и врожденных пороков развития у потомков лиц, подвергавшихся длительному профессиональному облучению.

Изучая распространенность лейкозов, признанных маркеров воздействия радиации, сотрудники центра проанализировали данные состояния здоровья работников СХК и жителей ЗАТО в период с 1970 по 2004 год. Это достаточно большой срок, чтобы получить обоснованные выводы.

Частота случаев возникновения лейкоза у персонала СХК не превышает показателей не только по Северску, но и в целом по стране. Более того, среди сотрудников комбината этот показатель даже ниже, что, по нашему мнению, связано с так называемым эффектом здорового рабочего: к состоянию здоровья тех, кто занят на атомном производстве, изначально предъявляются повышенные требования (Карпов А. 2006).  Сравнительный анализ показал, что частота их возникновения у занятых на атомном производстве также не превышает показателей среди других категорий населения, никогда не контактировавших с источниками техногенного облучения. Вместе с тем исследования подтвердили: опухолевые заболевания действительно занимают одно из первых мест среди причин смертности населения Северска, уступая лишь сердечно-сосудистым заболеваниям.

Причина тому – совокупность негативных факторов, роль каждого из которых нужно изучать. К примеру, мировая наука уже доказала, что одним из главных факторов, повышающих риск возникновения рака, является возраст. У онкологов даже есть выражение: «Каждый человек имеет свой рак, но не каждый до него доживает». И в этом отношении Северск, где более четверти населения – люди старшего поколения, всегда будет выглядеть хуже, чем города, где превалирует молодежь и люди среднего возраста.

 Это можно подтвердить следующим:   в период пуска основных заводов СХК и отработки производственных технологий в 1960–1970-е годы в городе практически не было случаев онкологических заболеваний среди персонала, хотя дозы облучения были значительно выше, чем сейчас. (Карпов А).  Сегодня больных с каждым годом становится больше, но связано это исключительно со старением населения города.

Серьезные исследования были проведены центром и в отношении частоты врожденных пороков развития, репродуктивного здоровья женщин – работниц комбината, а также патологии щитовидной железы у детей и внуков персонала СХК. Полученные данные не подтвердили существования взаимосвязи между радиационным фактором и распространенностью данных заболеваний.

Сегодня четко установлены дозы, представляющие опасность для здоровья и жизни человека, – выше 1 зиверта. Такие дозы можно получить лишь в случае крупных радиационных аварий или инцидентов, вероятность которых ничтожно мала, либо при грубых нарушениях правил техники безопасности (что для персонала предприятий атомной отрасли, отличающегося высочайшим уровнем производственной дисциплины, является нонсенсом).

За 60 лет интенсивных исследований мировой наукой не было однозначно доказано пагубное воздействие на организм  малых доз. «Средняя годовая доза работника СХК сегодня не превышает 2–3 миллизивертов (то есть 2–3 тысячных 1 зиверта), при том что действующие нормы радиационной безопасности определяют годовую дозу для населения, не связанного с атомным производством, в размере 1 миллизиверта».

С целью выявление возможных генетических эффектов  ядерно-химического производства в популяции г.  Северска по фенотипическим нарушениям у потомства  проанализирован архивный материал за период 1972 -2000 гг.; историй развития новорождённых. Биологические последствия влияния ионизирующих излучений делятся на соматические, наблюдаемые у облучённых организмов, и генетические, возникающие у их потомства.

В СБН-центре создан банк ДНК уникального генетического и биологического материала работников СХК, их потомков и других жителей, ЗАТО Северска для оценки отдаленных последствий действия различных техногенных факторов с применением концептуальных достижений генетики, современных и развивающихся сверхчувствительных молекулярно-генетических технологий (таблица №2).

Таблица 2. Структура банка ДНК и биологического материала СБН центра

В течение 2003-2005 гг. лабораторией геномной медицины формируется банк ДНК и биологического материала работников основного производства СХК и их прямых родственников. Согласно разработанной методологии, для каждого человека банк должен содержать 3 единицы хранения: 1) образец ДНК, выделенный с помощью высокопроизводительного метода с использованием протеиназы К (основной образец); 2) образец ДНК, выделенный «экспресс-методом» (рабочий образец); 3) образец крови объемом 1,5 мл  (диаграмма №1).

В период 1990-2000 гг.  309 – с ВПР. Анализ динамики годовых показателей распространенности ВПР среди новорожденных показал, что изменения уровня данной характеристики носили волнообразный характер, но с достаточно выраженной тенденцией к росту. Таким образом, уровень частоты ВПР новорожденных в ЗАТО Северск в течение 10-летнего периода (1990-2000 гг.) колебался от 14 случаев в 1992 г. до 45 случаев в 1998 г., составив в среднем 30 случаев в год.

В структуре ВПР преобладают врожденные пороки сердца (ВПС) (203 случая), синдром Дауна (13 случаев), множественные ВПР и полидактилия (по 10 случаев). Выявленная тенденция к росту частоты ВПР в течение 10-летнего периода наблюдения позволила сделать предположения, что вероятными факторами такой динамики могут быть улучшение диагностики и регистрации патологии новорожденных в учреждениях здравоохранения.

Сравнительный анализ  частоты врождённых пороков в г. Северске и г. Томске представляет существенный интерес, так как эти города находятся в 15 и 30 –километровой зонах влияния СХК соответственно. Частота  9-ти форм ВПР (таблица №2) в Томск оказалась выше, чем  в Северске (7, 35) и 5.85% соответственно, р. меньше 0,001).

Эти две городские популяции отличались и по распространенности отдельных нозологических форм пороков развития. Так частота синдрома Дауна, множественных ВПР была более высокой в г. Томске, а в г. Северске достоверно чаще встречались расщелины губы и\или нёба, полидактилия  и редукционные пороки конечностей.

Таблица 3. Сравнительный анализ частоты 9-ти форм ВПР в г. Северске и г. Томске

Общая частота 9 – ти форм ВПР в г. Северск и г. Томске находится примерно на одном уровне- 12, 68% и 13,5% соответственно, однако по частоте отдельных форм пороков развития наблюдаются различия. При использовании первого подхода к регистрации ВПР у новорожденных г. Северска только за пе­риод с 1996 по 2000 год выявлено 24 ребенка. Частота легко диагностируемых 9-ти форм в 1996-2000 гг. у новорожденных г. Северска.

В 1996 г. наблюдается повышение частоты синдрома Дауна. Хорошо извест­но, что частота нерасхождения хромосом (а именно оно лежит в основе 96% случаев этого заболевания) существенно зависит от возраста женщины. В литературе накоплено достаточно данных о влиянии возрас­та матери старше 35 лет и отца старше 45 лет на увеличение частоты хромосомных аномалий у детей [Fergusson-Smith, Yates, 1984; Hassold, Chiu, 1985; Leisti et al.. 1985; Antonarakis et al.. 1991]. Отсюда следует, что частота синдрома Дауна в том или ином регионе будет тесно связана с возрастом супругов при дето­рождении. В данном исследовании оценка среднего возраста женщин, родивших детей с синдромом Дауна, показала, что более половины (65,3%) матерей были в возрасте до 30 лет, и поэтому возраст супругов в большинстве случаев не мог повлиять на частоту рождения детей с этим синдромом. По-видимому, всплеск частоты рождения детей с синдромом Дауна в 1996 г. (родилось трое детей) может быть обуслов­лен случайными процессами на фоне относительно малого числа рождений в последние годы вследствие известных социально-экономических преобразований в стране [Назаренко С.А. и др., 2004].

    Сравнение ре­зультатов данного исследования по частоте 9-ти легко диагностируемых форм ВПР с данными литературы показывает, что частота детей с ВПР в г. Северске оказывается на уровне средних значений для различных городов Европы и Азии, не подвергавшихся воздействию радиоактивных осадков. При приме­нении второго подхода к регистрации ВПР по системе EUROCAT в ЗАТО Северск только за период 1996-2000 гг. было выявлено 164 ребенка с ВПР. В городе Томске отсутствует влияние СХК, но показатели пот многим заболеваниям примерно на том же уровне, что и в городе Северске,  который находится под влиянием СХК. 

Таким образом, спектр врождённых аномалий развития в г. Северск и Томске различен. По-видимому, население двух городов испытывает давление разных факторов, индуцирующих ВПР. Однако нами не установлено влияние радиационного фактора на распространённость.

Выводы

1.Частота 9-ти форм ВПР, в течение 27 –летнего периода наблюдений, т.е. на протяжении жизни одного поколения, не изменялась.

2. Малые дозы радиации не влияют  на происхождение  врождённых заболеваний.

3. Проведён анализ архивных материалов.

4. Уровень онкологической заболеваемости ни в Северске не превышает российские показатели.

Список используемых источников

1.               Бочков Н.П., Жученко Н.А., Катосова Л.Д., Кириллова Е.А. Комплексная оценка частоты рождения детей с врождёнными пороками развития в экологически неблагоприятных районах. – Педиатрия, 1996, №5.

2.               Назаренко С.А., Попова Н.А., Назаренко Л.П., Пузырев В.П. Ядерно-химическое производство и генетическое здоровье. Томск: Печатная мануфактура, 2004 г.

3.               Ненашева С.А., Кузаева Н.Г. Анализ мониторинга врожденных пороков развития. – Медицинская генетика, М., 2003, т.2.

4.               Петрин А.Н. Генетическая структура популяций и отягощенность наследственной патологией. М.: Союзмединформ, 1989.

5.               Бурлакова Е.Б. Сверхмалые дозы – большая загадка природы. – Экология и жизнь, 2000, №2.

6.               Ярмоненко С.П. Радиобиология человека и животных. М.: Высшая школа, 1988.

7.               Руководство по изучению генетических эффектов в популяциях человека, 1989.

8.               Аклеев А.В. Частота хромосомных аберраций/ Медико-биологические и экологические последствия радиоактивного загрязнения реки Теча. М., 2001.

Косенко М.М., Остроумова Е.В., Вьюшкова Е.В. Перинатальные потери/ Медико-биологические и экологические последствия радиоактивного загрязнения реки Теча. М., 2001