a1.gif (1118 bytes)
a.gif (150 bytes) 1.gif (544 bytes)
  2.gif (445 bytes)
  3.gif (438 bytes)
  4.gif (570 bytes)
  5.gif (769 bytes)
  6.gif (515 bytes)
  7.gif (501 bytes)
  8.gif (450 bytes)

2.10. Изменения, обусловленные "горячими" частицами
Термин "горячая" частица (ГЧ) применятся в научной и популярной литературе, особенно после чернобыльской аварии, по отношению к высокорадиоактивным аэрозолям. Последние были выброшены из разрушенного аварийного блока реактора в окружающую среду в двух модификацих: в виде мелких (от долей до десятков микрон) частиц топлива, содержащего большое количество радионуклидов осколочной смеси, образовавшихся из ядер урана в процессе их деления, и частиц конденсационного происхождения. Поэтому воздушная среда населенных пунктов зоны радиоактивного загрязнения в течение примерно 2-4 недель была источником поступления радиоактивных аэрозолей, включая и ГЧ, в органы дыхания людей. Возникла проблема оценки опасности ГЧ, которая предположительно могла заключаться в их высокой канцерогенной способности. Можно было ожидать, что риск локального облучения легких и индуцирования опухоли от ингалированной частицы выше, чем таковой от равномерно распределенной по органу той же активности.
Для ответа на вопрос об опасности ГЧ потребовалась серия экспериментальных и теоретических исследований физико-химических, дозиметрических и радиобиологических характеристик ГЧ, привлечение материалов эпидемиологических наблюдений, моделей канцерогенеза, наконец, понимание анатомического строения и функций легких. По общепринятой модели легкие представляются как разветвленная система трубок, состоящая из трахеи, крупных, средних и мелких бронхов и бронхиол, завершающихся альвеолами. Чем больше диаметр аэрозоля, тем меньше вероятность проникновения его в мелкие структурные отделы легкого, тем выше вероятность отложения на стенке трахеи или крупных и средних бронхов. Частица, осевшая на стенке слизистой дыхательных путей, перемещается под действием механизма эпителиальной экскалации, благодаря чему легочная система самоочищается. Процесс очищения происходит достаточно быстро, в течение 30 - 40 ч. Частицы, проникшие в альвеолярный отдел легких, могут длительное время оставаться неподвижными либо перемещаться в лимфоузлы.
Дозовое поле, создаваемое ГЧ чернобыльского происхождения, образуется за счет альфа- и бета-частиц. Радиус действия первых лежит в пределах 10 - 20мкм, а радиус действия бета-компоненты распространяется до 1,5 см. Мишенью облучения в пределах радиуса действия ГЧ являются эпителиальные клетки слизистой трахеи и бронхов. Эти клетки в отличие от альвеолярных обладают высокой пролиферативной активностью. Именно по этой причине, как показывают данные эпидемиологических наблюдений, преобладающее число раков легких развивается из клеток трахеобронхиального отдела.
Клетки, попадающие в дозовое поле ГЧ, облучаются неравномерно. Мощности дозы или накопленная доза существенно зависит от расстояния до ГЧ, степень их различий может достигать десятков тысяч раз для первого (ближайшего) и последнего (в пределах радиуса действия ГЧ) клеточных слоев. Этим обусловлены два типа эффектов облучения ГЧ: гибель клеток либо их злокачественное перерождение. Важнейшей характеристикой процесса онкогенеза является коэффициент онкотрансформации - величина, показывающая долю переродившихся клеток из общего числа выживших после облучения в дозовом поле ГЧ. Величина этого коэффициента для реальных частиц чернобыльского происхождения с известными дозовыми функциями была получена в эксперименте на монослойной культуре клеток. В эксперименте оценивалась выживаемость клеток, а после пересева культуры (по числу образовавшихся колоний) - количество трансформированных клеток. На рис. II.2.4 представлены результаты этого исследования. Зная поглощенную дозу, общее количество облученных клеток (для движущейся или неподвижной ГЧ), можно на основе полученного в эксперименте коэффициента рассчитать возможное число трансформированных клеток.
Следующим важнейшим параметром, характеризующим риск отдаленных последствий и потенциальную опасность ГЧ, является вероятность возникновения опухоли из некоторого количества образовавшихся в результате облучения трансформированных клеток. Известно, что в результате воздействия факторов окружающей среды ворганизме постоянно происходит процесс онкотрансформаций но на пути развития опухоли стоит иммунная система, которая распознает переродившиеся клетки и избавляет от них организм. В то же время всегда существует некоторая вероятность, что конкурентный процесс деления первоначально трансформированных клеток выйдет из под контроля защитных функций организма.



Рис. II.2.4. Коэффициенты бластгрансформации при облучении: ГЧ(I)в эксперименте и равномерным излучением(2)


Рис. 11.2.5 Вероятность возникновения опухоли легких при облучении равномерны излучением (1) и ГЧ (2)

Принципиальным допущением в логической цепи дальнейших рассуждений об опасности ГЧ является предположение о том, что риск образования опухоли пропорционален общему количеству трансформированных клеток независимо от типа облучения и его локализации, т. е. при одном и том же числе трансфомированных клеток образовавшихся в поле облучения ГЧ или общем равномерном облучении легких, риск образования опухоли одинаков. Тогда, используя данные эпидемиологических наблюдений о числе раков легкого на величину коллективной дозы общего облучения легких, можно рассчитать число трансформируемых клеток. Этот расчет можно выполнить, сославшись на общее количество клеток легких и коэффициент трансформаций для равномерного облучения клеток.
На рис.II.2.5представлены графики зависимости коэффициентов риска рака легких от дозы их общего или локального облучения ГЧ Показано, что риск облучения от отдельной движущейся ГЧ несопоставимо меньше, чем от общего облучения легких. Однако следует учитывать возможность попадания в органы дыхания десятков тысяч 1 ч. Такое их количество моделирует уже картину равномерного облучения тканей легких и, следовательно, для такой ситуации адекватной будет стандартная дозиметрическая модель равномерного облучения и соответствующая ей величина риска, оцениваемая по суммарной активности, ингалированной в легкие.
При фиксированном положении ГЧ в легких количество облучаемых клеток будет меньшим, чем при ее продвижении по бронхиальному дереву, но степень лучевого воздействия на клетку значительно увеличится и может достигнуть величины, приводящей к гибели клеток, в том числе и подвергшихся бластной трансформации. В этом случае риск развития опухоли еще меньше.

ДАЛЕЕ

up.gif (200 bytes) m.gif (2186 bytes)up.gif (200 bytes)