Studium dlouhodobých účinků záření začalo ve 20. letech 20. století. Studie ukázaly, že ionizující záření je příčinou chromozomálních mutací. Studie zdravotního stavu obyvatel japonských měst Hirošima a Nagasaki ukázala, že 12 let po jaderném bombardování vzrostl výskyt rakoviny u těch lidí, kteří byli vystaveni radiaci. Navíc riziko rozvoje rakoviny není spojeno s prahovým modelem, kdy se onemocnění objeví v důsledku překročení "kritické" hodnoty přijaté dávky. Zvyšuje se lineárně i při krátkodobém ozáření. Tyto jevy jsou spojeny se stochastickým účinkem záření. Podle vědců jakákoli dávka záření zvyšuje riziko zhoubných nádorů a genetických poruch.
Jaký je stochastický účinek ionizujícího záření?
Záření má destruktivní účinek na biologické tkáně. V moderní vědě existují 2 varianty takových důsledků: deterministické a stochastické efekty. První typ je také tzvpředem určené (z latinského slova determino - „určit“), to znamená, že důsledky nastanou při dosažení prahu dávky. Pokud je překročena, zvyšuje se riziko odchylek.
Patologie vyplývající z deterministických účinků zahrnují akutní radiační poškození, radiační syndromy (kostní dřeň, gastrointestinální, cerebrální), zhoršení reprodukčních funkcí, šedý zákal. Jsou zaznamenány co nejdříve po obdržení dávky záření, méně často - dlouhodobě.
Stochastické neboli náhodné efekty (z řeckého slova stochastikos – „umět odhadnout“) jsou takové efekty, jejichž závažnost nezávisí na dávce záření. Závislost na dávce se projevuje zvýšením výskytu patologie mezi populací živých organismů. Možnost nepříznivých účinků existuje i při krátkodobé expozici.
Rozdíly
Rozdíly mezi efektem stochastického záření a efektem deterministickým jsou popsány v tabulce níže.
| Criterion | Deterministické účinky | Stochastické efekty |
| Prahová dávka | Projevuje se při vysokých dávkách (>1 Gy). Při překročení prahové hodnoty je onemocnění nevyhnutelné (předem určené, určené). Závažnost poranění se zvyšuje se zvyšující se dávkou | Pozorováno při nízkých a středních dávkách. Patogeneze je nezávislá na dávce |
| Mechanismus poškození | Buněčná smrt vedoucí k dysfunkci tkání a orgánů |
Ozářené buňky zůstávají živé, ale mění se a dávají mutující potomstvo. Klony mohou být potlačeny imunitním systémem těla. V opačném případě se vyvine rakovina a pokud jsou postiženy zárodečné buňky, dědičné vady zkracují očekávanou délku života |
| Čas tření | Do hodin nebo dnů od expozice | Po uplynutí doby latence. Nemoc je náhodná |
Jedním z rysů stochastických jevů je, že se mohou vyskytovat současně s chronickou nemocí z ozáření.
Zobrazení
Stochastické efekty zahrnují 2 typy změn podle toho, který typ buňky je ovlivněn:
- Somatické účinky (zhoubné nádory, leukémie). Jsou odhaleny během dlouhodobého pozorování.
- Zděděné účinky zaznamenané u potomků exponovaných jedinců. Vznikají v důsledku poškození genomu v zárodečných buňkách.
Oba typy vad se mohou objevit jak v těle exponované osoby, tak u jejího potomstva.
Buněčná mutace
Mutační procesy v buňce vystavené záření nevedou k její smrti, ale stimulují genetickou transformaci. Dochází k tzv. radiací indukované mutaci – uměle vyvolané změně strukturbuňky, které jsou zodpovědné za přenos dědičné informace. Jsou trvalé.
Buněčné mutace jsou vždy přítomny v přirozených mechanismech. V důsledku toho jsou děti jiné než jejich rodiče. Tento faktor je velmi důležitý pro biologický vývoj. V lidské populaci jsou neustále přítomny spontánní rakovinné a genetické patologie. Ionizující záření je další činidlo, které zvyšuje pravděpodobnost výskytu takových změn.
V lékařské vědě se obecně uznává, že i jedna transformovaná buňka může iniciovat vývoj nádorového procesu. Rozbití DNA a chromozomální aberace mohou nastat po jediném ionizačním incidentu.
Nemoci
Spolehlivá souvislost mezi určitými nemocemi a náhodnými účinky záření byla prokázána až v 90. letech 20. století. Níže jsou uvedeny stochastické účinky ionizujícího záření:
- Maligní nádory kůže, žaludku, kostní tkáně, mléčných žláz u žen, plic, vaječníků, štítné žlázy, tlustého střeva. Neoplastická onemocnění hematopoetického systému.
- Nenádorová onemocnění: hyperplazie (nadměrná reprodukce buněk) nebo aplazie (reverzní proces) orgánů skládajících se z pojivové tkáně (játra, slezina, slinivka a další), sklerotické patologie, hormonální poruchy.
- Genetické důsledky.
Dědičné anomálie
Ve skupině genetických vlivů se rozlišují 3 typy anomálií:
- Změny v genomu (počet a tvar chromozomů), vedoucí ke vzniku různých abnormalit - Downův syndrom, srdeční vady, epilepsie, šedý zákal a další.
- Dominantní mutace, které se okamžitě objevují u první nebo druhé generace dětí.
- Recesivní mutace. Objevují se pouze tehdy, když je u obou rodičů mutován stejný gen. Jinak se genetické aberace nemusí objevit po několik generací nebo se nemusí objevit vůbec.
Ionizující záření vede ke genetické nestabilitě v buňce v důsledku poruch v systému opravy poškozené DNA. Změna normálního průběhu biosyntézy má za následek snížení životaschopnosti a výskyt dědičných onemocnění. Nestabilita buněčného genomu je také časným znakem rozvoje rakoviny.
Úroveň onkopatie a latentní období
Vzhledem k tomu, že stochastické efekty jsou náhodné povahy, není možné spolehlivě určit, kdo je vyvine a kdo ne. Přirozený výskyt rakoviny v lidské populaci je v průběhu života asi 16 %. Toto číslo je vyšší s rostoucí kolektivní dávkou záření, ale v lékařské vědě o tom neexistují žádné přesné údaje.
Vzhledem k tomu, že vývoj zhoubných nádorů je vícestupňový proces, mají onkopatologie v důsledku stochastických efektů poměrně dlouhou latentní (skrytou) dobu před zjištěním onemocnění. Takže s rozvojem leukémie je toto číslo v průměru asi 8 let. Po jadernébombové útoky v japonských městech Hirošima a Nagasaki, rakovina štítné žlázy byla diagnostikována po 7-12 letech a leukémie po 3-5 letech. Vědci se domnívají, že trvání latentního období u maligních onemocnění v konkrétní lokalizaci závisí na dávce záření.
Důsledky genetických mutací
Důsledky dědičných mutací se dělí do tří skupin podle závažnosti průběhu:
- Velké aberace - smrt v časném embryonálním a poporodním období, závažné vrozené vývojové vady (kraniocerebrální kýla, absence kostí lebeční klenby, mikro- a hydrocefalus; nevyvinutí nebo úplná absence oční bulvy, anomálie kosterního systému - další prsty, absence končetin a další), vývojové zpoždění.
- Fyzické postižení (nestabilita ve vztahu k ukládání a přenosu genetického materiálu z generace na generaci, zhoršení odolnosti organismu vůči nepříznivým vnějším faktorům).
- Zvýšené riziko vzniku zhoubných nádorů v důsledku dědičné predispozice.
