Польза радиации в малых дозах
Всегда считалось, что большие дозы облучения наносят серьезный вред организму, а маленькие — практически никакого. Но если первое бесспорно, то с малыми дозами не все так однозначно.
Заместитель директора института биохимической физики имени Н. Эмануэля Елена БУРЛАКОВА рассказывает о малоизвестных закономерностях взаимодействия живых организмов с малыми и сверхмалыми дозами облучения.
— Елена Борисовна, давайте сразу уточним, какие дозы радиации считать малыми?
— Научный комитет по атомной энергии при ООН относит к малым дозам излучение менее 20 рентген. Но такого рода определения не подходят , например, для радиоустойчивых организмов. На мой взгляд, более удачное определение дал А.М.Кузин, назвав малыми те дозы, при которых эффект меняет знак — скажем, когда подавление клеточного роста сменяется стимуляцией.
— Итак, в чем же заключается феномен низкоинтенсивного излучения?
— Исследованиями доказано, что облучение в малых дозах вызывает многочисленные структурные перестройки в клетках, приводя к изменению их функциональной активности. Более того, когда мы воздействуем на клеточную мембрану, облучая весь организм, практически одинаковые изменения происходят и при очень больших, и при очень малых дозах. То есть малыми дозами радиации можно, например, убить клетку также, как и большими. Разумеется, речь идет не о разовом, а длительном воздействии.
Никакого противоречия с фундаментальной наукой здесь нет: в силу биологической организации любого живого существа организм может давать разные ответы на разные концентрации. И не обязательно они будут подчиняться линейной зависимости «доза —эффект». В большинстве случаев максимальный эффект наблюдается именно в определенных интервалах малых доз, разделенных между собой «мертвыми зонами»,в которых не происходит никаких изменений. Есть, кстати, такие интервалы малых доз облучения (иногда их называют окнами), на которые организм реагирует даже сильнее, чем на более высокие дозы.
— Чем это объясняется?
— На малые дозы не реагируют наши системы репарации (восстановления). Человек, в принципе, лучше подстраивается под средние воздействия: справиться с очень сильным, как правило, не хватает ресурса, а слишком слабое мы просто не чувствуем. Наш организм не распознает малые дозы облучения как опасность, не мобилизуется, не пытается адаптироваться, словом, не защищается.
Одно из глубочайших заблуждений – полагать, что в нашем организме хорошо развиты все репарационные системы. Мол, если мы при 100 рентгенах можем что-то восстановить, то уж при 1 рентгене обязательно ликвидируем повреждения. Но 99 процентов неприятностей, которые мы можем «снять» при высокой дозе и мощности, остаются при малых. Стоит чуть увеличить мощность, и мы попадаем в более благоприятные условия—организм начинает работать, спасать себя.
— А почему мы не воспринимаем слабое облучение как вред?
— Это «программная» ошибка. А вернее, это и есть естественный отбор. Мы запрограммированы на жизнь в определенных условиях – атмосферное давление, ионизирующее излучение, состав воздуха и т.д. Организм не может отвечать на любое отклонение от нормы набором защитных реакций. Поэтому выживает тот, у кого все-таки получается адаптироваться.
— От чего зависит радиочувствительность?
— От очень многих факторов, например от объема ДНК, от работы ферментов, отвечающих за репарацию. Я бы связала все эти факторы в систему адаптации. Ее состоянием и определяется радиочувствительность конкретного человека: в работе системы появляется сбой — радиочувствительность повышается. Кстати, постоянное низкоинтенсивное облучение может сделать нас более чувствительными к действию самых разных повреждающих факторов помимо радиации. Известно ведь, что на облученных территориях больше не только лейкозов, но и инфарктов, инсультов…
— Каков механизм действия малых доз радиации?
— Слабое облучение действует опосредованно, запуская механизмы геномной регуляции. Например, можно спровоцировать апоптоз – запрограммированную гибель клетки. Просто высокие дозы радиации приводят к гибели, непосредственно повреждая молекулу ДНК, а малые – через экспрессию гена и появление белков, которые и запустят механизм запрограммированной гибели.
— Большие дозы – плохо, и малые – плохо…
— Нет, облучение в малых дозах может вызвать самые разные эффекты — не только повреждения. Кстати, тот же апоптоз для организма в целом может быть очень положительным явлением, например, когда самоуничтожается раковая клетка. На слабое облучение организм может дать «адаптивный ответ» – клетки перестроят свой метаболизм таким образом, чтобы встретить большую дозу во всеоружии. Малые дозы могут вызвать и стимулирующий эффект – гормезис.
Радиоактивность в принципе не надо воспринимать исключительно как вред. Благодаря наличию радиационного фона в нашем организме индуцируются очень важные процессы. — Но ведь под действием радиоактивности образуются свободные радикалы, а это—плохо!
— Нет. Так считали очень долгое время, но на самом деле свободнорадикальные реакции необходимы нам, как воздух. На них строятся регуляторные системы организма, а также фагоцитоз, например. В ДНК без участия свободных радикалов не восстанавливаются повреждения. Известно, что животные, которых экранировали от радиационного фона в специальных клетках, не могли нормально развиваться.
— И все-таки, раз уж малые и даже сверхмалые дозы могут привести к повреждениям, стоит, наверное, пересмотреть беспороговый подход к оценке радиационного риска? — Риск нельзя вычислять для всего интервала доз, которые получила та или иная популяция. Риск будет разным в разных дозовых интервалах и рассчитывать его надо для определенной дозы и мощности излучения.
Для наглядности приведу такой пример. Можно получить 100 рентген за один раз, а можно растянуть эту дозу на длительное время. И в этом случае 100 рентген единовременно – это хуже. Доза в 15 рентген – и сразу, и частями – даст примерно одинаковые последствия. А вот 1 рентген, полученный за раз, может нанести меньший вред, чем та же доза, растяну тая на несколько приемов, скажем, в течение месяца.
— Почему наши нормы радиационной безопасности до сих пор этого не учитывают?
— Долгое время вся радиобиология занималась именно большими дозами, потому что в первую очередь продумывалась защита от атомного оружия. Малые дозы интересовали в основном специалистов, изучающих стимулирующий эффект радиации. Многие и это считали глупостью –явления гормезиса не воспринимали всерьез.
И сегодня полученные нами результаты далеко не всех убеждают. Во-первых, у нас действительно нет достоверной статистики по заболеваемости, а это основная доказательная база для того, чтобы менять НРБ. Мы располагаем лишь качественными результатами экспериментов, хотя они и неоспоримы. А во-вторых, есть же ведомственные интересы. Большинство наших радиобиологов и атомщиков не заинтересованы пересматривать нормы, ведь в этом случае за ущерб, нанесенный здоровью, придется платить компенсацию. — Вы пока проигрываете этот «бой»?
— Истина может проиграть сражение, но не войну. С эффектами, которые возникают при действии малых доз облучения, нельзя не считаться. Все равно к этому придут. Я недавно получила письмо от австралийских коллег, которые совершенно независимо от нас изучали влияние малых доз на организм и получили те же результаты, один к одному. Никита Николаевич Моисеев, создавший вместе с Владимиром Александровым модель «ядерной зимы», уже в конце своей жизни пришел к выводу, что не менее опасно малое, но постоянное воздействие самых разных факторов, в том числе и радиации. Он полагал, что при больших дозах биосфера «срывается» из-за нехватки сил на адаптацию, а при малых -погибает, потому что не знает о том, что должна адаптироваться, и не запускает защитные механизмы.
Беседу вела Мария НАДЕЖКИНА
Журнал “Барьер безопасности” №2 2005
Недавно итальянские ученые обнаружили, что малые дозы рентгеновского излучения не только не вредят организму, а, наоборот, приносят пользу. Благодаря им организм вырабатывает большое количество глутатиона — аминокислоты, защищающей нас от ионизирующего излучения. Возможно, скоро появится такая профилактическая мера, как “прививка от радиации”.
Вильгельм Рентген
Как мы помним, рентгеновское излучение (кстати, подобное название оно носит далеко не во всех странах, в США, например, и некоторых европейских государствах предпочитают название, данное самим В. Рентгеном — икс-излучение) представляет собой электромагнитные волны, длина которых находится в промежутке от 10-2 до 103 ангстрем (то есть от 10-12 до 10-7 метров). Таким образом, они находятся на шкале электромагнитных волн как бы между ультрафиолетовым и гамма-излучением. Носителем данного вида излучений являются фотоны.
Этот тип излучения обычно возникает при резком торможении электронов. Проще всего описать данный процесс на примере работы аппаратов, используемых людьми — рентгеновских трубок. Их основными конструктивными элементами являются хорошо знакомые нам электроды, металлические катод и анод. Так вот, при работе аппарата электроны, испущенные катодом, ускоряются под действием разности электрических потенциалов между электродами и ударяются об анод, где происходит их резкое торможение. При этом за счет тормозного излучения происходит генерация рентгеновских лучей. Причем подобное излучение не особенно мощное — показано, что в процессе ускорения-торможения лишь около одного процента кинетической энергии электрона идет на рентгеновское излучение, а 99 процентов энергии превращается в тепло.
О том, какую пользу рентгеновское излучение приносит человечеству, напоминать, думаю, не стоит. Однако не следует забывать, что сами по себе икс-лучи не являются безопасными, поскольку имеют ионизирующий эффект. То есть, проходя через организм, фотоны сталкиваются с атомами и, выбивая из них электроны, превращают их в ионы и свободные радикалы. Ну, а раз атомы изменяют свою структуру, то молекулы, в составе которых они находятся, тоже разрушаются.
Читайте также: Светящийся белок заменит рентген
Так что, как видите, и рентгеновское излучение может быть причиной возникноваения лучевой болезни, лучевых ожогов и злокачественных опухолей, а также вызывать опасные мутации. Именно поэтому врачи-рентгенологи обязаны соблюдать меры предосторожности и не допускать во время сеансов рентгенографии превышения безопасной дозы облучения (верхняя граница – 50 мЗв). Да и пациентам злоупотреблять рентгенологическими исследованиями, то есть ходить на сеанс каждый день, тоже, конечно, не стоит.
Однако недавно появились данные о том, что постоянное облучение малыми дозами рентгена не то что не вредит здоровью, но даже, наоборот, приносит некоторую пользу. Группа итальянских ученых взяла образцы крови у 10 кардиологов, которые облучаются четырьмя миллизивертами в год во время операций с рентгеновским наведением. Эта доза, конечно же, чуть выше среднего естественного уровня, но тем не менее находится в рамках допустимого.
Фото: AP
В результате выяснилось, что икс-лучи оказывают неоднозначное действие. С одной стороны, уровень перекиси водорода в крови был втри раза выше нормы. Этоговорило о том, что происходило массовое повреждение клеток. Также выяснилось, что среди “пострадавших” было много лейкоцитов — клеток иммунной системы. Очевидно, что это нанесло некоторый ущерб здоровью врачей. С другой стороны, в крови кардиологов было в два раза больше такого вещества, как глутатион, что, без сомнения, весьма полезно для организма.
Напомню, что аминокислота глутатион вырабатывается организмом, то есть представляет собой естественный антиоксидант. Кроме всего прочего, она защищает белки от окисления, восстанавливает Н2О2 и другие пероксиды (которые весьма опасны, так как разлагаясь высвобождают активный кислород, разрушающий многие белки), а также связывает уже имеющиеся в организме свободные радикалы. То есть как бы является естественным защитником живых существ от воздействия любого ионизирующего излучения (в том числе и того, которое называют радиоактивным).
Итак, малые дозы рентгеновского излучения, постоянно получаемого врачами при операциях, сыграли роль своеобразной “прививки от радиации”, то есть стимулировали естественные механизмы защиты. Что касается клеточных повреждений, то последующие опыты (уже проведенные на клеточных культурах) выяснили, что эти микродозы в первую очередь повреждали старые и больные клетки, а здоровые им успешно сопротивлялись. В итоге и тут все оказывалось к лучшему — массовая гибель престарелых лейкоцитов под воздействием икс-лучей стимулировала организм на срочное “производство” новых. В итоге иммунитет не ослабевал, а, наоборот, укреплялся.
Эти данные вызвали весьма неоднозначную реакцию в научном сообществе. “Вопрос о риске, связанном с низкими дозами радиации, очень спорный”, — комментирует Марк Хилл из Оксфордского университета (Великобритания). С одной стороны, говорит ученый, прежде всего повреждаются самые слабые клетки, и организм получает возможность избавиться от них, не дожидаясь, пока они вызовут рак или другие заболевания. С другой стороны, удаление клеток побуждает оставшиеся клетки делиться, и это тоже способно привести к раку. Кроме того, не совсем понятно, полезна ли организму постоянная высокая концентрация глутатиона.
Другие исследователи говорят, что данные о состоянии клеток крови еще не говорят о том, что воздействие малых доз икс-лучей полезны для всего организма. Следует также изучить эффект от данного воздействия на клетки других тканей, как то: кожная, мышечная и нервная. Также следует убедиться в том, что такие дозы рентгеновского излучения не вредят наиболее незащищенным, но очень важным клеткам организма — половым. И только после этого можно будет однозначно заявлять о пользе подобной “прививки от радиации”.
Читайте также: Зеленая ржавчина защитит от радиации
Однако в случае, если в результате всех этих исследований данные о том, что вреда другим системам организма нет, подтвердятся, тогда икс-лучи можно будет использовать в еще одном качестве. Например, как средство профилактики лучевой болезни у тех, кто работает в местах с повышенным радиационным фоном. И хоть добровольцев, ликвидирующих аварию на Фукусиме, эта мера все равно защитить не сможет, однако даже им не помешает иметь в организме лишний запас глутатиона…
Читайте самое интересное в рубрике “Наука и техника“
В условиях повышенного фона заболеваемость раком снижается, продолжительность жизни увеличивается.
Похоже, 2011 году суждено пройти под знаком радиации и, соответственно, мы обречены вздрагивать от очередных сообщениях об утечках. Только за последнее время появились новые объекты для народного беспокойства – еще одна японская АЭС под названием Цуруга и наш ледокол «Таймыр». Специалисты, правда, уверяют, что ничего страшного, повода для волнений нет. Но у нас достаточно граждан, склонных к радиофобии.
Между тем многие российские и зарубежные ученые, занимающиеся изучением воздействия радиации на человека, уверяют: малые дозы радиации ничего фатального за собой не несут. Наоборот, они могут достаточно благотворно влиять на здоровье человека. Об этом наш разговор с Вольдемаром ТАРИТОЙ, начальником Научно-исследовательской лаборатории спектрометрии излучений человека Всероссийского центра экстренной и радиационной медицины МЧС России, кандидатом медицинских наук.
– Серьезным изучением влияния радиоактивности на здоровье ученые занялись после смерти Марии Склодовской-Кюри (1867 – 1934) – дважды лауреата Нобелевской премии, автора основополагающих работ по радиоактивности. Предполагается, что причиной ее смерти стала острая лучевая болезнь. Ведь в те годы никто особенно не заботился о соблюдении техники безопасности при работе с радиоактивными веществами.
Что же касается так называемых малых доз, то до сих пор это понятие не имеет четкого определения. Но в целом можно считать малыми дозы, в десятки (но не в сотни!) раз превышающие естественный радиационный фон.
Влияние малых доз на здоровье было достаточно хорошо исследовано японскими и американскими специалистами за время, прошедшее после взрывов атомных бомб. Ведь с научной точки зрения этот ужас 1945 года можно рассматривать как некий эксперимент по выживанию в условиях облучения. Долгое время об отдаленных результатах «эксперимента» в открытой печати не сообщалось. Сейчас многие документы рассекречены.
Результаты вполне оптимистичны: у японцев, получивших малые дозы, а также у потомков этих людей (до четвертого поколения) уровень онкозаболеваемости и генетических нарушений ничуть не больше, чем среди граждан, облучению не подвергшихся. А уровень смертности от лейкоза и ряда других форм рака – даже ниже (но это, возможно, за счет более ранней выявляемости недугов). Эти данные согласуются и с нашими исследованиями состояния здоровья чернобыльцев, получивших малые дозы облучения.
Очень интересны исследования состояния здоровья людей, проживающих на большой высоте, в горах (где природный радиационный фон в десятки раз выше нашего). Получается, что в условиях повышенного фона заболеваемость раком снижается, увеличивается продолжительность жизни. Ведь именно в горах самое большое число долгожителей!
На планете есть места, где уровень естественной радиации в несколько сотен раз выше нашего. И ничего, живут люди. Да и средняя продолжительность жизни у них больше, чем у нас.
– Но одно дело – природная радиация, другое – искусственная, даже если они и в равных дозах…
– Нет, естественная и искусственная радиация не отличаются друг от друга (в равных дозах). Те же фотоны или кванты.
Кстати, дотошные японцы проанализировали состояние здоровья более 2 тысяч техников-радиологов. То есть людей, работающих с источниками излучения. Выяснилось, что средняя продолжительность жизни у рентгенологов – больше, смертность – значительно меньше.
– Как же малые дозы действуют на организм?
– Положительное действие низких доз ионизирующего излучения связано с активизацией перестройки на молекулярном уровне, особенно на уровне ДНК. В подвергшихся радиации тканях организма увеличивается антиоксидантный потенциал, что стимулирует активность ДНК. В результате повышается иммунитет, устойчивость организма к различным инфекциям, ускоряется процесс выведения поврежденных и предраковых клеток. Можно сказать, что происходит омоложение организма. Это так называемый эффект гормезиса (от греческого слова «hormesis» – «возбуждать»).
Здесь легко провести аналогию с эффектом гомеопатии. В гомеопатии используются в том числе и ядовитые вещества. В крайне малых дозах. Получается так, что, например, мышьяк, к которому любили прибегать отравители всех времен, в большой степени разведения используется во благо больного, для его выздоровления. Аналогично и с радиацией. Большие дозы калечат, малые – оздоравливают. Но это ни в коем случае не значит, что малые дозы радиации можно применять для продления жизни как загадочный эликсир бессмертия.
Я уж не говорю о том, что и достаточно большие дозы радиации могут быть на службе здоровья. Например, при лечении онкологии. А бывают и вовсе парадоксальные ситуации. Скажем, всем известно: большая доза радиоактивного йода может спровоцировать рак щитовидной железы. И при этом один из действенных методов лечения именно этой локализации рака – введение в организм больного… больших доз того же радиоактивного йода.
А возьмем радоновые ванны. Эффективные, широко применяемые в схемах санаторно-курортного лечения. Хотя радон – это продукт распада радия, и он, сами понимаете, радиоактивен (при принятии таких ванн нужно строго следовать предписаниям врача).
Так что не нужно делать из радиации этакое чудовище и впадать в панику от сообщений о том, что где-то в воздухе обнаружены следы радиоактивных йода с цезием.
– Но некоторые горожане, начитавшись информации о том, что при лучевой болезни слоятся ногти, выпадают волосы, портятся зубы и десны, – сразу же обнаружили эти признаки у себя лично. И вспомнили о радиоактивных дождичках и прочем…
– В Санкт-Петербурге радиационный фон не повышен и после Чернобыля не повышался. А вышеперечисленные признаки – это может быть обыкновенный весенний авитаминоз. Обратитесь к участковому терапевту за консультацией.
Бояться радиации не нужно, но она требует уважительного отношения к себе.
Одним из основных источников естественной радиации является радон – невидимый, не имеющий вкуса и запаха газ, который в 7,5 раза тяжелее воздуха. Радон высвобождается из земной коры повсеместно, но его концентрации в воздухе сильно варьируются в разных точках планеты. Интересно, что основную часть облучения от радона люди могут получить, находясь в закрытом непроветриваемом помещении.