Štúdium dlhodobých účinkov žiarenia sa začalo v 20. rokoch 20. storočia. Štúdie ukázali, že ionizujúce žiarenie je príčinou chromozomálnych mutácií. Štúdia zdravia obyvateľov japonských miest Hirošima a Nagasaki ukázala, že 12 rokov po jadrovom bombardovaní sa zvýšil výskyt rakoviny u tých ľudí, ktorí boli vystavení žiareniu. Okrem toho riziko vzniku rakoviny nie je spojené s prahovým modelom, keď sa ochorenie vyskytuje v dôsledku prekročenia „kritickej“hodnoty prijatej dávky. Zvyšuje sa lineárne aj pri krátkodobom ožiarení. Tieto javy sú spojené so stochastickým účinkom žiarenia. Podľa vedcov každá dávka žiarenia zvyšuje riziko zhubných nádorov a genetických porúch.
Aký je stochastický účinok ionizujúceho žiarenia?
Žiarenie má deštruktívny účinok na biologické tkanivá. V modernej vede existujú 2 varianty takýchto dôsledkov: deterministické a stochastické efekty. Prvý typ je tiež tzvvopred určené (z latinského slova determino - „určiť“), to znamená, že dôsledky nastanú, keď sa dosiahne prah dávky. Ak je prekročená, zvyšuje sa riziko odchýlok.
Patológie vyplývajúce z deterministických účinkov zahŕňajú akútne radiačné poškodenie, radiačné syndrómy (kostná dreň, gastrointestinálny, cerebrálny), zhoršenie reprodukčných funkcií, katarakta. Sú zaznamenané čo najskôr po podaní dávky žiarenia, menej často - dlhodobo.
Stochastické alebo náhodné účinky (z gréckeho slova stochastikos – „vedieť odhadnúť“) sú také účinky, ktorých závažnosť nezávisí od dávky žiarenia. Závislosť od dávky sa prejavuje zvýšením výskytu patológie medzi populáciou živých organizmov. Potenciál nepriaznivých účinkov existuje aj pri krátkodobej expozícii.
Rozdiely
Rozdiely medzi efektom stochastického žiarenia a deterministickým efektom sú popísané v tabuľke nižšie.
| Criterion | Deterministické účinky | Stochastické efekty |
| Prahová dávka | Prejavuje sa pri vysokých dávkach (>1 Gy). Pri prekročení prahovej hodnoty je ochorenie neodvratné (vopred určené, určené). Závažnosť poranenia sa zvyšuje so zvyšujúcou sa dávkou | Pozorované pri nízkych a stredných dávkach. Patogenéza je nezávislá od dávky |
| Mechanizmus poškodenia | Smrť buniek vedúca k dysfunkcii tkanív a orgánov |
Ožiarené bunky zostávajú živé, ale menia sa a dávajú mutujúce potomstvo. Klony môžu byť potlačené imunitným systémom tela. V opačnom prípade sa vyvinie rakovina a ak sú ovplyvnené zárodočné bunky, dedičné chyby skrátia očakávanú dĺžku života |
| Čas spustenia | V priebehu niekoľkých hodín alebo dní od expozície | Po uplynutí doby latencie. Choroba je náhodná |
Jednou z čŕt stochastických javov je, že sa môžu vyskytnúť súčasne s chronickou chorobou z ožiarenia.
Zobrazenia
Stochastické efekty zahŕňajú 2 typy zmien v závislosti od toho, ktorý typ bunky je ovplyvnený:
- Somatické účinky (zhubné nádory, leukémia). Odhalia sa počas dlhodobého pozorovania.
- Dedičné účinky zaznamenané u potomkov exponovaných jedincov. Vznikajú v dôsledku poškodenia genómu v zárodočných bunkách.
Oba typy defektov sa môžu objaviť v tele exponovanej osoby aj u jej potomstva.
Cunková mutácia
Mutačné procesy v bunke vystavenej žiareniu nevedú k jej smrti, ale stimulujú genetickú transformáciu. Dochádza k takzvanej radiačne indukovanej mutácii – umelo vyvolanej zmene štruktúrbunky, ktoré sú zodpovedné za prenos dedičnej informácie. Sú trvalé.
V prirodzených mechanizmoch sú vždy prítomné bunkové mutácie. V dôsledku toho sú deti iné ako ich rodičia. Tento faktor je veľmi dôležitý pre biologický vývoj. V ľudskej populácii sú neustále prítomné spontánne rakovinové a genetické patológie. Ionizujúce žiarenie je ďalším činidlom, ktoré zvyšuje pravdepodobnosť výskytu takýchto zmien.
V lekárskej vede sa všeobecne uznáva, že aj jedna transformovaná bunka môže spustiť vývoj nádorového procesu. Rozbitie DNA a chromozomálne aberácie sa môžu vyskytnúť po jedinej ionizačnej udalosti.
Choroby
Spoľahlivá súvislosť medzi určitými chorobami a náhodnými účinkami žiarenia bola preukázaná až v 90. rokoch 20. storočia. Nižšie sú uvedené stochastické účinky ionizujúceho žiarenia:
- Zhubné nádory kože, žalúdka, kostného tkaniva, mliečnych žliaz u žien, pľúc, vaječníkov, štítnej žľazy, hrubého čreva. Neoplastické ochorenia hematopoetického systému.
- Nenádorové ochorenia: hyperplázia (nadmerná reprodukcia buniek) alebo aplázia (reverzný proces) orgánov pozostávajúcich z spojivového tkaniva (pečeň, slezina, pankreas a iné), sklerotické ochorenia, hormonálne poruchy.
- Genetické dôsledky.
Dedičné anomálie
V skupine genetických účinkov sa rozlišujú 3 typy anomálií:
- Zmeny v genóme (počet a tvar chromozómov), ktoré vedú k rozvoju rôznych abnormalít - Downov syndróm, srdcové chyby, epilepsia, šedý zákal a iné.
- Dominantné mutácie, ktoré sa okamžite objavia v prvej alebo druhej generácii detí.
- Recesívne mutácie. Vyskytujú sa iba vtedy, keď je rovnaký gén zmutovaný u oboch rodičov. V opačnom prípade sa genetické aberácie nemusia objaviť počas niekoľkých generácií alebo sa nemusia vyskytnúť vôbec.
Ionizujúce žiarenie vedie ku genetickej nestabilite v bunke v dôsledku porúch v systéme opravy poškodenej DNA. Zmena normálneho priebehu biosyntézy má za následok zníženie životaschopnosti a výskyt dedičných chorôb. Nestabilita bunkového genómu je tiež skorým znakom rozvoja rakoviny.
Úroveň onkopatie a latentné obdobie
Keďže stochastické efekty sú vo svojej podstate náhodné, nie je možné spoľahlivo vedieť, kto ich rozvinie a kto nie. Prirodzený výskyt rakoviny v ľudskej populácii je približne 16 % počas života. Toto číslo je vyššie so zvyšujúcou sa dávkou kolektívneho žiarenia, ale v lekárskej vede o tom neexistujú presné údaje.
Keďže vývoj malígnych nádorov je viacstupňový proces, onkopatológie v dôsledku stochastických účinkov majú pomerne dlhú latentnú (skrytú) periódu pred detekciou ochorenia. Takže s rozvojom leukémie je toto číslo v priemere asi 8 rokov. Po jadrovejbombové útoky v japonských mestách Hirošima a Nagasaki bola rakovina štítnej žľazy diagnostikovaná po 7-12 rokoch a leukémia po 3-5 rokoch. Vedci sa domnievajú, že trvanie latentného obdobia pre malígne ochorenia v konkrétnej lokalizácii závisí od dávky žiarenia.
Dôsledky genetických mutácií
Dôsledky dedičných mutácií sú rozdelené do troch skupín podľa závažnosti priebehu:
- Závažné aberácie - smrť v ranom embryonálnom a popôrodnom období, závažné vrodené vývojové chyby (kraniocerebrálna hernia, absencia kostí lebečnej klenby, mikro- a hydrocefalus; nedostatočne vyvinutie alebo úplná absencia očnej gule, anomálie kostrového systému - ďalšie prsty, chýbajúce končatiny a iné), vývojové oneskorenie.
- Fyzické postihnutie (nestabilita vo vzťahu k ukladaniu a prenosu genetického materiálu z generácie na generáciu, zhoršenie odolnosti organizmu voči nepriaznivým vonkajším faktorom).
- Zvýšené riziko vzniku malígnych nádorov v dôsledku dedičnej predispozície.
