РАДИАЦИЯ И НАСЛЕДСТВЕННОСТЬ ЧЕЛОВЕКА

Важнейшим результатом воздействия ионизирующих излучений на организм является их генетическое действие. Мутагенное воздействие радиации впервые было установлено в 1925 году советскими учеными Г. А. Надсоном и Г. С. Филиповым в опытах на дрожжах. В 1927 году этот эффект был подтвержден Г. Меллером на мушке-дрозофиле.

Ионизирующие излучения способны вызывать все виды наследственных изменений – мутаций (мутацией называют всякое изменение наследственных структур). К ним относятся геномные мутации (изменение генома[23]), хромосомные мутации (изменения структуры или числа хромосом) и генные мутации (изменения молекулярной структуры генов).

Многочисленные опыты с лабораторными животными показали, что частота генных мутаций в половых клетках возрастает прямо пропорционально дозе ионизирующего излучения. В работах Н. В. Тимофеева-Ресовского и др. ученых в 30-е годы XX века было показано, что фракционирование дозы не влияет на частоту возникновения мутаций. А именно, в случаях облучения одной и той же дозой рентгеновского излучения, набранной за один сеанс облучения, либо набранной фракционно с интервалами в несколько суток и даже недель, наблюдается одинаковый выход мутаций. Однако позже появились сообщения об экспериментах на мышах, в которых было обнаружено, что фракционирование дозы повышает частоту генных мутаций по сравнению с однократным облучением. Для объяснения этих результатов была выдвинута гипотеза, что повышение мутагенной эффективности при дроблении дозы может быть обусловлено тем, что повторные облучения приходятся на наиболее чувствительные стадии цикла клеточного деления (митоза).

В результате действия ионизирующего излучения на хромосомы возникает большое количество хромосомных перестроек[24]. Различные типы хромосомных перестроек по-разному зависят от дозы ионизирующего излучения. Частота хромосомных перестроек, происходящих в результате одиночного разрыва хромосомы, прямо пропорциональна дозе. Частота же хромосомных перестроек, возникших в результате двух независимых разрывов, возрастает пропорционально квадрату дозы. Последний факт обусловлен тем, что вероятность совпадения двух независимых событий равна произведению их вероятностей.

Прямыми цитологическими исследованиями – подсчетом числа клеток с нарушенными хромосомами – показано, что возникновение хромосомных аберраций (численного изменения числа хромосом) зависит от плотности ионизации. Излучения с меньшей энергией и, соответственно, большей плотностью ионизации более эффективно вызывают хромосомные перестройки.

Цитогенетические эффекты облучения целесообразно рассматривать отдельно для зародышевых и для соматических клеток. Цитогенетические эффекты облучения зародышевых клеток состоят в образовании гамет[25] с измененным набором хромосом. Это проявляется в гибели зигот[26] и эмбрионов на разных стадиях развития (несостоявшаяся беременность, самопроизвольные аборты, появление мертворожденных детей) или в рождении детей с хромосомными заболеваниями. Поэтому одним из количественных показателей воздействия радиации на половые клетки человека является частота возникновения хромосомных заболеваний. Можно считать, что частота хромосомных заболеваний у людей в известной степени отражает частоту мутаций под действием радиации.

О частоте возникновения хромосомных аберраций в некоторой степени можно судить по числу появления потомства с врожденными уродствами у родителей, подвергшихся облучению, хотя далеко не всегда регистрируемые аномалии связаны с хромосомными нарушениями. Сравнение частоты спонтанных абортов у пациенток до и после рентгенотерапии показывает, что частота спонтанных абортов после облучения увеличивается.

Наиболее изученным последействием радиации на геном половых клеток человека является изменение количественного соотношения полов в потомстве у лиц, подвергшихся облучению. Так, исходя из механизма хромосомного определения пола у человека, можно ожидать уменьшение числа новорожденных мальчиков у облученных матерей в результате возникновения рецессивных летальных[27] мутаций в X-хромосоме облученной матери. В потомстве облученных отцов следует ожидать уменьшение числа новорожденных девочек за счет возникновения доминантных леталей, сцепленных с X-хромосомой.

Известно, что у человека большинство вновь возникающих мутаций имеет патологический характер. Поэтому любое дополнительное облучение может повлечь за собой увеличение частоты наследственных заболеваний. Устойчивое повышение радиации в окружающей среде на величину 0,1 рад повлечет в последующих поколениях появление дополнительных наследственных заболеваний у 0,04% человек, что составляет 1 млн. заболеваний в расчете на 2,5 млрд. людей. Научный комитет ООН по действию атомной радиации указывает, что доза, удваивающая спонтанный темп мутирования у человека, лежит между 10 и 100 Р.

ДЕЙСТВИЕ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА МНОГОКЛЕТОЧНЫЙ ОРГАНИЗМ

Действие ионизирующего излучения на многоклеточный организм проявляется не только в развивающихся в отдельных клетках и тканях нарушениях, но и в общих реакциях, присущих организму как единой сложной биологической системе, обусловленных взаимозависимостью физиологических функций различных органов и тканей. Существует определенная зависимость между уровнем развития организмов и их радиочувствительностью. Одноклеточные организмы значительно устойчивее многоклеточных; особенно высокой радиочувствительностью обладают млекопитающие. Холоднокровные животные обладают меньшей радиочувствительностью по сравнению с теплокровными, что объясняется более низкой температурой тела и, соответственно, замедленным протеканием биохимических реакций в организме.

Устойчивость к облучению насекомых и ракообразных объясняется повышенным содержанием в их организмах ряда веществ, обладающих защитным действием, например, расщепляющих перекиси.

Чувствительность млекопитающих к ионизирующему излучению зависит от физиологического состояния организма, условий существования и индивидуальных особенностей. Наиболее радиочувствительными являются новорожденные млекопитающие и старые особи: первые – за счет повышенной митотической активности клеток (особенно чувствителен к облучению эмбрион), вторые – за счет ухудшения способности клеток и тканей к восстановлению. Существенно повышается радиочувствительность при беременности.