В 1972 году ученый А. Петко из Ядерного исследовательского учреждения Вайтшелл Канадской Комиссии по атомной энергии в Манитобе сделал случайное открытие. Петко облучил искусственные клеточные фосфолипидные мембраны, похожие на мембраны живых клеток. Он открыл, что, если облучение продолжалось длительное время, мембраны прорывались при более низком общем уровне поглощенной дозы радиации, чем если бы эта доза была одномоментной. И для получения разрушительного эффекта при длительном облучении оказывалась достаточной доза, меньшая в 5 тысяч раз. Известно, что клеточные мембраны не только удерживают водянистую плазму, но выполняют многие важные функции в биологических процессах. Поэтому неповрежденные клеточные мембраны являются существенными для здоровой жизни. Повторяя эксперименты большое число раз, Петко всегда приходил к одному и тому же выводу: чем более затяжным было облучение, тем меньше была величина общей дозы, необходимой для прорыва мембраны. Это показало, что малые хронические дозы облучения могли быть более опасными по последствиям, чем большие дозы краткосрочного облучения. Это открытие находится в резком противоречии с генетическим эффектом при действии облучения на ядро клетки. Во всех исследованиях по облучению ядра клетки не обнаруживалось различий по эффекту между общей дозой, полученной за короткий период или за длительный период. В общем, чаще оказывалось меньшее воздействие малой дозы, растянутой во времени. Долгое время считалось, что молекула ДНК, которая несет генетическую информацию, впрямую разрушается в ядрах клеток под действием излучения. Петко открыл, что в случаях клеточных мембран действует иной механизм, производящий непрямые разрушения. Поражение мембраны скорее всего происходит непрямым образом под воздействием свободных радикалов, которые образуются при облучении в клеточной жидкости. Радикалы реагируют с клеточной мембраной. Происходят реакции, в которых молекулы мембраны избыточно окисляются, что ослабляет и даже разрушает мембрану. Чем меньше радикалов образуется в клеточной плазме, тем меньше вероятность их рекомбинации (образование вновь нейтральной молекулы) и больше вероятность того, что они достигнут клеточной мембраны и поразят ее. И напротив, чем больше свободных радикалов образуется в данном объеме ткани (а большая доза в единицу времени создаст их больше), тем быстрее они рекомбинируют и станут неэффективными, прежде чем они достигнут и поразят мембрану. Кроме того, имеется дальнейший эффект. Клеточные мембраны создают электрическое поле в плазме клетки, которая притягивает отрицательно заряженные молекулы, такие как высокотоксичный свободный радикал. Чем выше концентрация свободных радикалов, тем слабее притяжение электрическим полем мембраны. Таким образом, в отличие от ядер клеток клеточная мембрана менее сильно повреждается на единицу поглощенной радиации при мощной дозе ионизирующей радиации, чем при длительном или хроническом действии от естественного радиационного поля, радиоактивных осадков или выбросов от АЭС. Эффект Петко особенно важен при поражении тех клеток, которые ответственны за сопротивляемость заболеваниям, так как при этом возрастает риск инфекции, таким образом малые дозы радиации могут, в конце концов, привести к поражениям, о которых ранее не подозревали. Это могут быть инфекционные заболевания, такие как грипп и пневмония; болезни старения, как энфизема, сердечные заболевания, болезнь щитовидной железы, диабет. Особенно серьезным является поражение мозга у развивающегося плода и зародыша, которое приводит к снижению умственных способностей. Пристальное изучение биологических эффектов радиоактивных выпадений и выбросов от ядерных установок привело американских ученых (Штернгласса и Шеера) к гипотезе, что эпидемия СПИДа могла быть следствием массивных радиоактивных выпадений от атмосферных испытаний атомных бомб в 50–60–х годах. Они считают, что это предположение может объяснить два загадочных момента происхождения эпидемии: крутой рост случаев заболевания СПИДом в 1980–82 гг. и его первоначально высокую концентрацию в Центральной Африке, на Карибских островах и на западном и восточном побережьях США, где высок уровень осадков. С осадками, как известно, попадают на землю 90% радиоактивных выпадений, включая и стронций–90. Как считают Штернгласс и Шеер, именно бета–излучение, вызываемое стронцием–90 и другими радиоактивными изотопами, накапливаемыми в костях и воздействующими на костный мозг, привело к мутации вируса, подобного вирусам иммунного дефицита человека или животных, который затем имел долгую историю. Таким образом, ученые, признающие открытие Петко, считают, что непрямое поражение клеточной мембраны при малых дозах радиации является не менее значительным, чем прямое действие радиации на ядро клетки и ее ДНК. В соответствии с естественной целью эволюции – развитием жизни все более высокого уровня – механизмы восстановления ядер клеток должны быть более эффективными, чем механизмы восстановления клеточных мембран. Поражение клеточных мембран вызывает только болезни, но не генетические поражения (Р. Грейб. 1994). Выводы Петко находятся в противоречии с традиционными представлениями о значимости влияния на здоровье только больших и средних доз радиации. Однако на третьем съезде по радиационным исследованиям были представлены многочисленные сообщения по результатам экспериментальных исследований о различных эффектах малых доз и роли нарушения мембран в этих эффектах. Эффекты, как оказалось, могут быть неожиданными, как например, в сообщении “Влияние малых доз на транспорт витамина А” (Донченко, Чернухина, Четыркин, 1997). Ранее авторами было доказано, что хроническое облучение крыс малыми дозами радиации – примерно 600 бк цезия–137 в сутки – на животное с начальное массой 100–120 г на протяжении до 9 месяцев вызывает существенное снижение содержания витамина А в организме. Пониженное содержание витамина А наблюдалось и в крови людей, проживающих в зоне аварии на ЧАЭС. Причиной этого нарушения является повреждение мембранных структур при внутреннем облучении. На съезде обсуждались практически все проблемы современной радиобиологии. Из них наиболее актуальными для жителей Челябинской области являются особенности комбинированного лучевого поражения, включающего широкий спектр радионуклидов, попадающих внутрь организма; взаимодействие низкого уровня ионизирующего излучения с другими факторами (загрязнение атмосферы, воды, пищи продуктами промышленности, выбросами транспортных средств, тяжелыми металлами, сельскохозяйственными химикатами и т.д.); поиск принципиально новых противолучевых средств, нетоксичных и мобилизующих собственные защитные силы организма.
Обновление...
