Радиационная патология животных

Установлено, что пороговая  доза для возникновения катаракты  после однократного рентгеновского облучения глаза человека -- 2 Гр, а при дозе 5 Гр наблюдается прогрессирующее  развитие катаракт. При фракционированном облучении наблюдается ослабление катарактогенного эффекта, что может быть обусловлено процессами восстановления, протекающими в организме.

Выяснилось, что между  облучением и возникновением злокачественных  новообразований проходит длительный латентный период. При этом ионизирующие излучения сами по себе, независимо от их вида и способа воздействия  вызывают самые разнообразные опухоли  и лейкозы. Накопленный к настоящему времени обширный экспериментальный  материал и клинические наблюдения показали, что под влиянием облучения  могут возникать новообразования  практически во всех органах. Однако наиболее частыми следует считать  злокачественные опухоли кожи и  костей, эндокринно-зависимые опухоли (рак молочной железы и яичников) и лейкозы. При этом кожные и костные  опухоли возникают чаще всего  при местном облучении, а остальные, как правило, в результате тотального воздействия.

Вероятность возникновения  радиационно обусловленных опухолей и лейкозов определяется, кроме поглощенной  дозы, рядом других факторов, например генетическими, конституционными особенностями, полом и др.

Опыты по индукции опухолей молочной железы у крыс подтвердили, что частота их возникновения  растет пропорционально дозе. При  экранировании животных опухоли  возникают только в облученных молочных железах. Вероятность возникновения  опухолей после облучения половины тела снижается вдвое по сравнению  с вероятностью их возникновения  после тотального облучения, т. е. снижается  пропорционально уменьшению массы облученной ткани.

У мышей легко индуцируются опухоли яичников. Обязательным условием их образования является нарушение  функции обеих желез. Если облучен  лишь один яичник, то ни в нем, ни в  необлученном опухоли не возникают.

Удаление необлученного  яичника способствует появлению опухоли в оставшемся.

Особенностью возникновения  опухолей и лейкозов после тотального облучения является то, что для  их появления требуются меньшие  дозы, чем при местном воздействии.

Большое значение в развитии отдаленной патологии при действии радиации имеет влияние нелучевых  факторов, таких как химические вещества, механические повреждения. Сочетание  радиации и других болезнетворных факторов увеличивает частоту появления опухолей у животных.

 

 

Глава 2. Морфологические  изменения органов растений при  воздействии ионизирующих излучений

1. Генетическое  действие ионизирующих излучений

Вопросы действия ионизирующих излучений на наследственность имеют  громадное значение. В настоящее  время ими занимается специальный  раздел науки - радиационная генетика.

К генетическим эффектам относятся  наследственные заболевания, уродства и другие пороки развития, возникающие  в потомстве облученных родителей, как следствие радиационных мутаций в их зародышевых клетках.

Еще в 30-тых годах 19-го века было обнаружено, что рентгеновские  лучи вызывают повышенную частоту появления  мутантных потомков у дрозофил, родителей  которых подвергали облучению. К 60-м  годам были сформулированы некоторые  общие принципы действия радиации на живые системы:

1. принцип отсутствия пороговой дозы;

2. принцип накопления дозы в течение жизни особи;

3. принцип удваивающей  дозы.

Первый принцип свидетельствует, что абсолютно безопасных для  живых организмов доз излучения  не существует и любое радиационное воздействие может вызвать генетические изменения у потомков облученного  родителя. Суть второго принципа состоит  в том, что дозы, полученные организмом в течение жизни накапливаются, поэтому, чем больше ее продолжительность, тем более тяжелые последствия  как для организма, так и его потомства следует ожидать.

Принцип удваивающей дозы введен для сопоставления относительного эффекта генетических нарушений, возникших  в результате естественного мутационного процесса и индуцированного радиационным воздействием.

Все эти данные были получены в опытах на дрозофиле. Их попытались перенести на млекопитающих, и, естественно, человека. Считалось, что закономерности радиационного мутагенеза, установленные  на дрозофиле, имеют универсальный  характер. Некоторые эксперименты, проведенные на млекопитающих, пошатнули эту идею.

К началу 21-го века генетики убедились в необходимости пересмотра многих положений, укрепившихся в радиационной генетике 30-50 годов. Первая методологическая ошибка заключалась в том, что  выводы о последствиях облучений, экстраполированные на человека, были получены в экспериментах  на дрозофиле. Впоследствии оказалось, что особенности метаболизма  насекомых и млекопитающих глубоко  различны, поэтому утверждение «что справедливо для дрозофилы справедливо и для человека» по меньшей мере некорректно.

Для оценки радиационных, генетических рисков в США осуществлён проект «Мега-мышь» или, как еще называют, «Грандиозная мышь». Количество использованных животных составило почти 7 миллионов  особей инбредных мышей обоего пола.

Результаты этой грандиозной работы показали:

1) Различия в индивидуальной  чувствительности разных особей  к радиационному воздействию достигали 20-кратных значений.

2) Если доза радиации  растягивается во времени, то  одномоментное облучение вызывает  более значительный эффект, чем  та же доза, полученная через  определенные периоды - то есть  на протяжении времени доза  не накапливается и принцип  кумулирования дозы, установленный  на дрозофиле, на млекопитающих не распространяется.

3) Особи мужского пола  более чувствительны к радиационным  последствиям облучения, чем самки.

4) Чем больше промежуток  времени между временем облучения  и оплодотворением, тем меньшее  количество мутаций вызывает  радиация у потомства. (У мышей  интервал в два месяца достаточен  для максимального снижения эффекта  облучения. Для человека, достаточно  шести месяцев, чтобы свести  до минимума генетические последствия,  вызванные радиационным воздействием).

Следует признать, что до настоящего времени не удалось выявить  какого-то значимого нарушения в  кариотипах людей (т.е. генетических последствий), пострадавших от взрывов атомных  бомб в Японии и их потомков. Цитологические исследования, проведенные в Японии у детей, родители которых уцелели  после взрывов атомных бомб в  Хиросиме и Нагасаки (анализировали  семьи, в которых один из родителей  был облучен дозой не менее 100 рад и имевшие детей, рожденных  до и после взрыва; было исследовано 185 детей из 98 семей, в которых 57 детей  появились до взрыва бомбы, а 128 - после) показали, что кариотипы детей  оказались нормальными, за исключением  трех случаев, которые были связаны  с генетическими нарушениями, возникшими до взрыва.

Международные коллективы генетиков  и врачей обследовали 72216 детей, родители которых пережили бомбардировку, и  не выявили ни увеличения числа случаев  врожденных дефектов, ни аномалий хромосом, ни увеличения количества раковых заболеваний  по сравнению с нормой.

Единственным эффектом, о  котором можно говорить с уверенностью, является то обстоятельство, что у  людей, облученных в широком диапазоне  доз (1-1700 р) в результате взрыва атомных бомб, при авариях в профессиональных условиях или облученных с терапевтическими целями, могут возникнуть изменения только в соотношениях полов у потомства облученных. Последствия Чернобыльской аварии не привели к генетическим нарушениям: мутаций у человека обнаружить не удалось. Надо только чётко понимать, что речь не идет о тератогенных эффектах - врожденных уродствах у детей, подвергшихся облучению в утробе матери. Такие уродства надо рассматривать как разновидность соматических последствий облучения плода.

Все вышесказанное о генетических последствиях облучения вовсе не должно убеждать, что радиационное воздействие безопасно для человека.

Необходимо различать, как  это принято для большинства  физических и химических факторов, с которыми контактирует человечество в техногенной среде, биологические  последствия их воздействий, которые  зависят от мощности дозы и продолжительности контакта.

Среди поставленных современной  наукой вопросов о негативных генетических последствиях воздействия ионизирующих излучений на живой организм, которые, по всей вероятности, расширят в ближайшем  будущем наши представления об опасности  облучения человеческого организма, - вопрос о влиянии так называемых малых мутаций (как реакции на малые дозы радиации).

Проблема малых мутаций  пока не учитывается в должной  мере при исследовании генетических эффектов радиации. Дело в том, что  таких мутаций может быть многократно  больше, чем выявляемых и изучаемых  в экспериментах на животных и  учитываемых при ярко выраженных наследственных заболеваниях человека.

Решение проблемы «малых доз» со временем, возможно, поставит вопрос об ужесточении принятых в настоящее  время допустимых доз радиации.

Академик А.В.Яблоков считает, что на вопрос, "Есть ли приемлемый уровень облучения?" - ответ может  быть только такой: нет и не может  быть единого, для всех одинакового  приемлемо-опасного уровня облучения. В одних местностях для одних  групп населения приемлемо-опасный  уровень может быть один, в других местностях и для других групп - другой. Приемлемо-опасный уровень облучения  для одного человека в одной и  той же возрастно-половой и этнической группе будет одним, а для другого  человека из той же группы - другим. Наконец, в разное время дня и  в разные сезоны года радиочувствительность  одного и того же человека будет различной.

 

 

2. Хроника появления  морфозов у сосны возле ЧАЭС

Обследование сосновых древостоев в районе ЧАЭС показало, что острое радиационное воздействие пришлось на начальную фазу интенсивного роста  побегов, когда длина их составила, в среднем, 10 - 15 см.

В зоне максимального облучения, где расчетная накопленная доза радиации достигала 10 - 12 крад, насаждения сосны погибли полностью в  течение нескольких дней. Хвоя в  них приобрела коричнево-бурую окраску (“рыжий лес”).

В зоне сублетального повреждения  сосны, в которой суммарная накопленная  доза составила около 1 -2 крад к моменту  обследования общий радиационный фон  на обследованных участках составил 100-200 мР/час.

В этой зоне у 90--95% всех деревьев молодые побеги погибли полностью. На части ветвей у их основания, в  верхней части побегов предыдущего  года в пазухах хвоинок заложились боковые замещающие почки.

Большинство этих почек имело  овальную форму, с заостренным концом.

На отдельных деревьях верхушечные побеги частично продолжали рост, хотя их длина не превышала 10-12 см, тогда как прирост за предыдущие годы достигал 40 - 50 см и более.

Хвоя на таких побегах  сохранилась лишь частично, чаще всего  у основания или верхушки побега, либо только с одной стороны его.

Верхняя часть некоторых  побегов была полностью некротирована (мертвая ткань). На верхушечных побегах  в отдельных случаях заложились верхушечные почки, расположение которых  носило неупорядоченный характер. Часть  из заложенных в 1986 году почек к осени отмерла.

При обследовании сосновых древостоев в зоне с сублетальным повреждением (по состоянию в конце  вегетационного периода в год  поражения) было отмечено наиболее интенсивное  повреждение побегов в нижней части кроны, до высоты 2--2,2 м над  поверхностью почвы. На этих же участках наблюдалосьполное отмирание молодых  сосен, высота которых не превышала 1,2-1,5 м. Подобная картина четко проявлялась  на многих участках, особенно в слабо  сомкнутых и опушечных древостоях. Очевидно подобное явление вызвано  оседанием радиоактивных частиц и аккумуляцией их в напочвенном  покрове, что привело к образованию  высокорадиоактивного приземного слоя, около 2 метров высотой.

Зона со средней степенью повреждения сосны, суммарная доза в которой составляла около 0,4 - 0,8 крад, а в период обследования колебалась в пределах 40-70 мР/час, отмечалась наибольшим морфогенетическим эффектом.

В этой зоне у обследованных  деревьев погибла большая часть  молодых побегов, хотя на многих из них заложились замещающие почки.

На отдельных деревьях, на боковых ветвях побеги развились  нормально и на них заложились верхушечные почки. Наиболее пораженными  оказались верхушечные побеги, которые  в большинстве имели аномальное строение. Как правило, они отличались сильно укороченным приростом -- 5 - 15 см, искривленной формой, иногда с утолщением у основания .

В ряде случаев на верхушке дерева образовывались щетки сильно укороченных побегов, с густым охвоением. При этом, практически для всех сохранявшихся молодых побегов  верхушечных мутовках характерно изменение  тропизма роста - они приобретали  в основном вертикальную ориентацию, образуя своеобразную кисть с  сильно сгущенной, укороченной хвоей.

На большинстве верхушечных  побегов заложились многочисленные почки, чаще всего с нарушением характерной  для сосны ориентации, среди которых  трудно выделить доминирующую верхушечную  почку. На некоторых побегах наблюдалась  массовая пролиферация чешуй у вновь  заложившихся почек. Почечные чешуйки  при этом трансформировались в узколанцетные  ланцетообразные образования, содержащих хлорофилл.