Das Studium der Langzeitwirkung von Strahlung begann in den 20er Jahren des 20. Jahrhunderts. Studien haben gezeigt, dass ionisierende Strahlung die Ursache für Chromosomenmutationen ist. Eine Studie über die Gesundheit der Einwohner der japanischen Städte Hiroshima und Nagasaki zeigte, dass 12 Jahre nach dem Atombombenangriff die Krebsinzidenz bei Menschen, die Strahlung ausgesetzt waren, zugenommen hat. Darüber hinaus ist das Risiko, an Krebs zu erkranken, nicht mit dem Schwellenmodell verbunden, wenn die Krankheit als Folge der Überschreitung des „kritischen“Werts der erh altenen Dosis auftritt. Sie steigt auch bei kurzzeitiger Bestrahlung linear an. Diese Phänomene sind mit der stochastischen Strahlungswirkung verbunden. Laut Wissenschaftlern erhöht jede Strahlendosis das Risiko für bösartige Tumore und genetische Erkrankungen.
Was ist die stochastische Wirkung ionisierender Strahlung?
Strahlung hat eine zerstörerische Wirkung auf biologisches Gewebe. In der modernen Wissenschaft gibt es 2 Varianten solcher Konsequenzen: deterministische und stochastische Effekte. Der erste Typ wird auch genanntvorbestimmt (vom lateinischen Wort determino - „bestimmen“), dh die Folgen treten ein, wenn die Dosisschwelle erreicht wird. Wird sie überschritten, steigt das Risiko von Abweichungen.
Pathologien, die sich aus deterministischen Wirkungen ergeben, umfassen akute Strahlenschäden, Strahlensyndrome (Knochenmark, Magen-Darm-Trakt, Gehirn), Verschlechterung der Fortpflanzungsfunktion, Katarakte. Sie werden so schnell wie möglich nach Erh alt einer Strahlendosis festgestellt, seltener - langfristig.
Stochastische oder zufällige Effekte (vom griechischen Wort stochastikos - "wissen, wie man rät") sind solche Effekte, deren Schweregrad nicht von der Strahlendosis abhängt. Die Dosisabhängigkeit manifestiert sich in einer Zunahme des Auftretens von Pathologien in einer Population lebender Organismen. Das Potenzial für Nebenwirkungen besteht auch bei kurzfristiger Exposition.
Unterschiede
Die Unterschiede zwischen dem stochastischen Strahlungseffekt und dem deterministischen sind in der folgenden Tabelle beschrieben.
| Kriterium | Deterministische Effekte | Stochastische Effekte |
| Schwellendosis | Manifestiert bei hohen Dosen (>1 Gy). Wird der Schwellenwert überschritten, ist die Erkrankung unausweichlich (vorbestimmt, bestimmt). Die Schwere der Verletzung nimmt mit steigender Dosis zu | Beobachtet bei niedrigen und mittleren Dosen. Pathogenese ist dosisunabhängig |
| Schadensmechanismus | Zelltod, der zu Funktionsstörungen von Geweben und Organen führt |
Bestrahlte Zellen bleiben am Leben, verändern sich aber und geben mutierende Nachkommen. Klone können vom körpereigenen Immunsystem unterdrückt werden. Sonst entsteht Krebs, und wenn Keimzellen betroffen sind, verkürzen Erbfehler die Lebenserwartung |
| Spawnzeit | Innerhalb von Stunden oder Tagen nach der Exposition | Nach der Latenzzeit. Die Krankheit ist zufällig |
Ein Merkmal stochastischer Phänomene ist, dass sie gleichzeitig mit chronischer Strahlenkrankheit auftreten können.
Aufrufe
Stochastische Effekte umfassen 2 Arten von Veränderungen, je nachdem welcher Zelltyp betroffen ist:
- Somatische Wirkungen (bösartige Tumore, Leukämie). Sie zeigen sich bei Langzeitbeobachtung.
- Vererbte Wirkungen bei den Nachkommen exponierter Personen. Entstehen durch Schädigung des Genoms in Keimzellen.
Beide Arten von Defekten können sowohl im Körper einer exponierten Person als auch bei ihren Nachkommen auftreten.
Zellmutation
Mutationsprozesse in einer strahlenexponierten Zelle führen nicht zu deren Tod, sondern regen die genetische Transformation an. Es gibt eine sogenannte strahleninduzierte Mutation – eine künstlich herbeigeführte Veränderung von StrukturenZellen, die für die Übertragung von Erbinformationen verantwortlich sind. Sie sind dauerhaft.
Zelluläre Mutationen sind in natürlichen Mechanismen immer vorhanden. Dadurch unterscheiden sich Kinder von ihren Eltern. Dieser Faktor ist sehr wichtig für die biologische Entwicklung. Spontane krebsartige und genetische Pathologien sind in der menschlichen Bevölkerung ständig vorhanden. Ionisierende Strahlung ist ein zusätzlicher Wirkstoff, der die Wahrscheinlichkeit erhöht, dass solche Veränderungen auftreten.
In der medizinischen Wissenschaft ist es allgemein anerkannt, dass bereits eine transformierte Zelle die Entwicklung eines Tumorprozesses initiieren kann. DNA-Brüche und Chromosomenaberrationen können nach einem einzigen Ionisationsvorfall auftreten.
Krankheiten
Ein zuverlässiger Zusammenhang zwischen bestimmten Krankheiten und zufälligen Strahleneinwirkungen wurde erst in den 90er Jahren des 20. Jahrhunderts nachgewiesen. Nachfolgend sind die stochastischen Wirkungen ionisierender Strahlung aufgeführt:
- Bösartige Tumore der Haut, des Magens, des Knochengewebes, der Brustdrüsen bei Frauen, der Lunge, der Eierstöcke, der Schilddrüse, des Dickdarms. Neoplastische Erkrankungen des blutbildenden Systems.
- Nicht-Tumorerkrankungen: Hyperplasie (übermäßige Zellreproduktion) oder Aplasie (umgekehrter Prozess) von Organen, die aus Bindegewebe bestehen (Leber, Milz, Bauchspeicheldrüse und andere), sklerotische Pathologien, hormonelle Störungen.
- Genetische Folgen.
Erbliche Anomalien
In der Gruppe der genetischen Effekte werden 3 Arten von Anomalien unterschieden:
- Veränderungen im Genom (Anzahl und Form der Chromosomen), die zur Entwicklung verschiedener Anomalien führen - Down-Syndrom, Herzfehler, Epilepsie, grauer Star und andere.
- Dominante Mutationen, die sofort in der ersten oder zweiten Generation von Kindern auftreten.
- Rezessive Mutationen. Sie treten nur auf, wenn bei beiden Elternteilen dasselbe Gen mutiert ist. Andernfalls treten möglicherweise genetische Aberrationen über mehrere Generationen hinweg nicht oder gar nicht auf.
Ionisierende Strahlung führt zu genetischer Instabilität in der Zelle aufgrund von Störungen im Reparatursystem beschädigter DNA. Eine Änderung des normalen Verlaufs der Biosynthese führt zu einer Abnahme der Lebensfähigkeit und dem Auftreten von Erbkrankheiten. Die Instabilität des Zellgenoms ist auch ein frühes Anzeichen für die Krebsentstehung.
Grad der Onkopathie und Latenzzeit
Da stochastische Effekte zufälliger Natur sind, ist es unmöglich, zuverlässig zu wissen, wer sie entwickeln wird und wer nicht. Die natürliche Krebsrate in der menschlichen Bevölkerung liegt lebenslang bei etwa 16 %. Dieser Wert ist mit zunehmender kollektiver Strahlendosis höher, genaue Daten hierzu gibt es in der Medizin aber nicht.
Da die Entwicklung bösartiger Tumore ein mehrstufiger Prozess ist, haben Onkopathologien aufgrund stochastischer Effekte eine ziemlich lange latente (verborgene) Periode, die der Erkennung der Krankheit vorausgeht. Mit der Entwicklung von Leukämie beträgt diese Zahl also durchschnittlich etwa 8 Jahre. Nach NuklearBombenanschläge in den japanischen Städten Hiroshima und Nagasaki wurde Schilddrüsenkrebs nach 7-12 Jahren und Leukämie nach 3-5 Jahren diagnostiziert. Wissenschaftler glauben, dass die Dauer der Latenzzeit bösartiger Erkrankungen an einer bestimmten Lokalisation von der Strahlendosis abhängt.
Folgen genetischer Mutationen
Die Folgen erblicher Mutationen werden je nach Schwere des Verlaufs in drei Gruppen eingeteilt:
- Major Aberrations - Tod in der frühen embryonalen und postpartalen Phase, schwere angeborene Fehlbildungen (Schädelbruch, Fehlen von Knochen des Schädeldaches, Mikro- und Hydrozephalus; Unterentwicklung oder völliges Fehlen des Augapfels, Anomalien des Skelettsystems - zusätzliche Finger, fehlende Gliedmaßen und andere), Entwicklungsverzögerung.
- Körperliche Behinderung (Instabilität in Bezug auf die Speicherung und Übertragung von genetischem Material von Generation zu Generation, Verschlechterung der Widerstandskraft des Körpers gegenüber schädlichen äußeren Faktoren).
- Erhöhtes Risiko für bösartige Tumore durch erbliche Veranlagung.
