Биологические и эпидемиологические эффекты облучения в малых дозах

Вид материала

Документы

Содержание 5. Подкрепляющие свидетельства 6. Обсуждение и заключение От автора Возможные профессиональные радиационные риски 1. Цель и возможности 2. Данные о воздействии 3. Смертность от рака в хиросиме и нагасаки 4. Эффективность интенсивности облучения (мощности дозы) 5. Риск при дозах менее 10 рэм 6. Фактор ожидания 7. РИСК В США (1970–2000 гг.) 8. Рак от естественных причин и от образа жизни 9. Риск на реакторную единицу 11. Внутренняя радиоактивность

Подобный материал:

• Эффекты облучения в твердых телах, 247.82kb.
• Алкоголь… Практически все мы употребляем алкоголь, кто-то очень редко, исключительно, 78.97kb.
• Статья Общие положения > Настоящие Требования к выдаче Свидетельства о допуске к работам, 138.38kb.
• Трии, служит тезис о принципиальной допустимости, приемлемости, а порой даже благотворности,, 411.15kb.
• Курсовая работа тема: «Алкалоиды и история их открытия», 101.03kb.
• Некоторые нерешенные вопросы в исследовании сенсорной системы у человека и ее обусловленности, 144.69kb.
• Тверской Государственный Университет Химико-Биолого-Географический факультет Кафедра, 103.37kb.
• Травы Гекаты в роли целителей, 2705.54kb.
• Дозы излучения и единицы измерения, 180.6kb.
• Болезнь, характеризующаяся непреодолимым влечением к наркотикам (напр., морфину), вызывающим, 19.62kb.

5. ПОДКРЕПЛЯЮЩИЕ СВИДЕТЕЛЬСТВА (Supporting evidence)

Существует множество современных прямых результатов исследований, непосредственно или косвенно подкрепляющих подобные заключения³⁴. Приведем только несколько примеров:

1) Относительный риск рака легких для внешних редкоионизирующих (X- и -излучение) воздействий снижается (вопреки гипотезе МКРЗ) вплоть до пороговой величины около 2 Гр [19] (рис. 5).

2) Недавние тщательные экспериментальные исследования в Великобритании демонстрируют для индукции рака легких -излучением значение ОБЭ, равное 2, вместо величины 20, которая рекомендуется МКРЗ [20].

3) Далее. Экспериментальные свидетельства определенно нелинейного эффекта радона (составляющие, тем не менее, базу для официальной сверхоценки радонового риска в жилых помещениях), недавно подтвердились в исследовании группы из Колумбийского Университета (Нью-Йорк) [23]. При облучении ядер клеток млекопитающих одной-единственной -частицей³⁵ было обнаружено (рис. 6) что частота трансформаций не изменяется одной такой частицей на клетку (что соответствует малой дозе радона), но повышается, как только происходят многократные попадания (бóльшая доза радона) [23].

4) Относительно таких -излучателей, как радий и плутоний, имеются свидетельства (для людей и животных) о пороге обнаруживаемых эффектов типа карциномы или саркомы кости, который составляет около 2–4 Гр. Два британских исследователя рассмотрели эти данные в новой книге [24], где они предлагают совершенно новую концепцию для дозиметрии при радиационной защите, не основанную на поглощенной дозе. Они приходят к следующим заключениям: «Отрицание порога для индукции рака радиацией должно улетучиться перед лицом большого массива свидетельств, поддерживающих его существование. Постулат линейной зависимости от дозы, в лучшем случае, является грубым приближением а, в худшем — чрезвычайно дорогим способом сверхоценки риска» {14}.

5) Имеются отчетливые признаки того, что не только риск рака легких, но также лейкозов и других типов рака значительно меньше в областях Саксонии с высоким уровнем радона по сравнению с областями с низким уровнем [25] (см. рис. 7).

Можно привести и другие примеры для поддержания впечатления, что, по кусочкам, наконец-то собирается отчетливая картина, проясняющая загадку радона.


6. ОБСУЖДЕНИЕ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Возможно, что кое-что неверно, или, по крайней мере, неполно не только в текущей «официальной» оценке рисков радона в жилых помещениях, но, что более важно, и в нашем научном понимании эффектов низкой дозы, коллективной дозы и ОБЭ, а также в административных и регулирующих мерах, связанных с такими важными и дорогостоящими вопросами. Ключом для понимания эффектов радиации низкого уровня (включая, естественно, и радон), являются, по-видимому, появившееся данные относительно огромной силы процесса репарации ДНК клетки, механизмов адаптивного ответа и апоптоза.

Могут иметься простые объяснения для данных некоторых эпидемиологических обследований (например, в Швеции и Юго-западной Англии), в которых обнаружено небольшое увеличение частоты рака легких при повышенных уровнях радона в жилых помещениях. Очевидно, что эти данные имеют много неясностей и неопределенностей по целому ряду причин, в особенности потому, что дозиметрия радона связана с существенными ошибками — по крайней мере, в 50% в полевых условиях, а часто — и намного большими, в зависимости от методов и специфических обстоятельств. Кроме того, число случаев в группах, подвергавшихся воздействию наиболее высоких уровней радона, относительно мало, что приводит к значительной статистической неопределенности при обнаружении критического повышения частоты рака легких и, поэтому, к низкой статистической значимости (a low statistical power).




Рис. 5. Относительный риск развития рака легких у человека как функция от внешнего воздействия Х- и -излучения [19].



Рис. 6. Частота канцерогенной трансформации клеток млекопитающих после воздействия единственной -частицы на клетку (слева), и распределение Пуассона (включающие многократные попадания) — справа [23], {12, 13}.


Даже команда, ответственная за 9 миллионов евро, отпущенных на радоновые исследования в жилых помещениях Германии, недавно заявила в своей статье (на тему рака легких у молодых взрослых людей [26]), что «Радон не рассматривался как фактор риска, потому что он — слабый фактор риска. Чтобы обнаружить риск, необходимы большие выборки и высокие уровни радона».

Кстати: как было сначала показано для Германии в 1966 г. [31], ²¹⁰Po в дыме сигарет также обеспечивает -облучение бронхиального тракта, но — «Он не отвечает за повышение риска рака легких у курильщиков» [32].



Рис. 7. Распределение «кластеров» случаев миелоидной лейкемии у женщин всех возрастов между 1980 и 1990 гг. в Саксонии показывает, что подобные кластеры в регионах с высоким радиационным фоном (урановые разработки) отсутствуют, но высокая плотность их характерна для индустриальных областей [25].


Возможно, что наиболее важна ретроспективная оценка привычки к курению — курение — основная причина рака легких и приблизительно третьей части всех смертных случаев от рака в Европе. И, в то же время, данный факт все еще является предметом большой неопределенности. Продемонстрировано, что при потреблении сигарет (подобно потреблению алкоголя, наркотиков и некоторых лекарств) наркоманы недооценивают их потребление. Неоднократно указывалось, что, когда заядлые курильщики (или их выжившие родственники³⁶ недооценивают свое курение только на одну сигарету в день, это уже может привести к тому, что контрольные исследования радона в жилых помещениях превращаются в ущербные (this could already make a case control residential radon study invalid).

Что касается дорогих программ по переселению из-за радона в жилых помещениях, как в Европе, так и в других странах мира, которые уже выполняются или намечаются для выполнения в будущем, каждый может спросить, не лучше ли выделенные фонды использовать для сокращения более очевидных, ясно доказуемых рисков в богатых (и, еще более, в менее богатых), странах.

Кстати: председатель МКРЗ Р. Кларк также заявил, что эффекты радона в жилых помещениях остаются одной из срочных открытых проблем его организации. И только потому, что рекомендуемый уровень в жилых помещениях превышает дозу внешней радиации для населения (1 мЗв в год) с фактором 10.

Затем Р. Кларк предложил новую концепцию «контролируемой дозы», без учета коллективной дозы и пределов дозы для населения, а также концепцию приемлемого риска на основе долей или многократных ЕРФ [30].

Современная ситуация с радоном в жилых помещениях может быть суммирована следующим образом:

1) Линейная экстраполяция от высоких уровней воздействия на шахтеров до низких уровней в домах невыполнима как из-за различных сопутствующих факторов, так и из-за механизма биологического ответа.

2) Некоторые эпидемиологические исследования, которые показывают увеличение относительного риска при повышенных уровнях радона в жилых помещениях, могут быть связаны с большими ошибками в ретроспективном определении привычки к курению (недооценка потребления сигарет пациентами с раком легких) и с определением доз.

3) Имеется значимое свидетельство U-образной формы кривой зависимости от дозы с (биопозитивным) минимумом в диапазоне 200–1000 Бк м^–3, который может также объяснить радоновую бальнеологию и заслуживает дальнейшего исследования.

4) Во всех случаях, кроме нескольких исключительных (таких, как очень высокие уровни радона в домах заядлых курильщиков), отношение стоимости /выгоды для программ переселения (remediation), обусловленных радоном в жилых помещениях, не оправдывает инвестиций общественных или частных фондов.

5) Имеются очевидные следствия из приведенных соображений и для других направлений (помимо радона), связанных с оценкой риск /выгода для малых доз и для регулирующих (нормирующих) и контролирующих органов. Искусственно созданные, недоказуемые статистические болезни не требуют дорогих средств. Это также может относиться и к другим мирным применениям радиации и ядерной энергии, к ненужным программам транспортировки радиоактивных материалов и т.д.

Таким образом, исследования радона, если их рассматривать в более широком и этическом контексте, важны для поиска правильных ответов на некоторые вопросы, которые справедливо являются критическими не только для будущего ядерной энергии [27]:

• Действительно ли мы должны быть озабочены проблемами потенциальных рисков радиации в диапазоне менее 100 мГр, которые (риски) если и существуют вообще, то являются слишком малыми, чтобы быть обнаруженными, несмотря на усилия исследователей в течение десятилетий?
  
• Какая часть наших ограниченных фондов должна быть отдана на дальнейшее сокращению гипотетических рисков? Следует помнить, что эти фонды, в подобных случаях, не будут доступны для мер против реальных общественных и индивидуальных опасностей для здоровья в богатых и, в особенности, в развивающихся странах.
  
• Как отношение стоимость /выгода при дальнейшем сокращении малых «искусственных» и естественных доз скажется на сокращении других искусственных и естественных опасностей?
  
• Если сверхконсервативные концепции типа ЛБК и коллективной дозы, первоначально созданные, чтобы упростить бухгалтерию, выродились в руках администраторов, адвокатов и политических деятелей в социально-экономическую проблему, не имеющую научного оправдания, как такая ситуация может быть исправлена, и как подобных проблем можно избежать в будущем?
  
• Возможно ли будет, путем создания программ исследования порога и биопозитивных эффектов малых доз радиации (например Министерством энергетики США (U.S Dept. of Energy) [33] и предприятиями коммунального обслуживания Японии (Japanese utilities) [34]), изменить доминирующую в настоящее время парадигму относительно оценки риска /выгоды малых доз? Передача таких непредубежденных результатов товарищами учеными управляющим органам, политическим деятелям и СМИ будет важным фактором в этой попытке.
  

От автора

Значимая информация и комментарии некоторых коллег, в частности Prof. W. Schüttmann & J. Conrady с сотрудниками, заслуживают высокой оценки. Фрагмент этой статьи был представлена также на форуме ICONE-7 в Токио в апреле 1999 г. и может быть опубликован в другом месте.

ЛИТЕРАТУРА

1. Birchall, A., Radon experts concentrate on Japan, Radiol. Protect. Bull. 203, 25-28, July 1998

2. Swejdemark, G.A., Conferences held during 1997 on indoor radon, Radiat. Protect. Dos. 76, 211-213 (1998)

3. Natural and enhanced environmental radon, Special issue of Radiat. Protect. Dos. 78, No.1 (1998)

4. Radon-Statusgesprach Neuherberg, May 18/19, 1998, BMU Bonn 1998 (ISSN 09848-308X)

5. Winter, M., Henrichs, K., Doerfeld, H. (Edit.), Radioaktivitat und Umwelt, Vol. 1 and 2, Verlag TUV Rheinland, Koln 1998 (ISBN 3-8248-0494-2)

6. Mossman, K. L., Is Indoor Radon a Public Health Hazard? The BEIR VI Report. Radiat. Prot. Dos 80, No. 4, 357-360, 1998

7. Deetjen, P., and Falkenbach, A. (Ed.), Radon and Health, Proceed. Internal. Symp. Bad Hofgastem. Sept. 28-30, 1998, in press

8. Falkenbach, A. Radon und Gesundheit, Strahlenschutzpraxis 1999, in press

9. Umweltgift als Stimulans, Test, Jan. 1999 85-88

10. Dortelmann, A. Arge Radonbeilbader, pers. comm. Dec. 17, 1998

11. Genet, M. Radium: A miracle cure, Radiat. Protect. Dosim. 79, 1-4, 1998

12. Senfiner, V., Verfahren zur Herstellung radioaktiver Schokolade, German Patent 633959, applic 8.11.1931

13. Becker, K., and W. Schuttmann, Was 1st eigentlich aus dem Radon geworden? Strahlenschutzpraxi? 1/1998,54-58

14. Becker, K., Wie teuer 1st uns Radon, und weshalb? atw 41, 108-109 (1996)

15. W. Schuttmann, and K. Becker: Residential radon in Saxony: Another test for the LNT hypothesis? Submitted to Radiat. environm. Biophysics (1998)

16. Bogen, K.T., Mechanistic Model Predicts a U-shaped Relation of Radon Exposure to Lung Cancer Risk Reflected in Combined Occupational and U.S. Residential Data, Human Experim. Toxicol. 17, 691-696, 1998

17. Abelson, Ph. H., Editorial, Science 254, 777, 1991

18. Mills, W.A., letter to the author, July 7, 1993

19. Rossi, H.H., Zaider, M., Radiogenic lung cancer: The effect of low-doses of low-LET radiation. Radiat. Environm. Biophys. 36, 85-88 (1997)

20. Kellington, J.P., Eldred, T.M., Ambrose, K., Brooks, P.M., Priest, N.D., Effects of radiation quality on the lung cancer in CBA/Ca mice. Proceed. Internat. Conf Health Effects of Low Level Radiation. Stratford-upon-Avon, BNED London, p.44-51 (1997)

21. Cohen, B.L., Test for the linear no-threshold theory of radiation carcinogenesis for radon decay products. Health Phys. J., 68, 157-174 (1995)

22. Toth, E., Lazar, I., Selmeszi, D., Marx, O.: Lower cancer risk in medium high radon, Pathol. Oncol. Res. 4, 126-129 (1998)

23. Miller, R. C., et al. The oncogenic transforming potential of the passage of single alpha particles through mammalian cell nuclei. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 96, 19-22, 1999

24. Simmons, J. A., and Watt, D. E.., Radiation protection dosimetry - a radical reappraisal. Medic. Phys. Publish., 4513 Vernon Blvd., Madison WI 53707-4964 (1999)

25. Conrady, J., Nagel, N., Martin, K., Vergleichende Analyse der raumlichen und zeitlichen Verteilung von Krebserkrankungsfallen, Staatsminist. fur Umwelt etc., Freistaat Sachsen, Dresden 1997 - see also paper, Ann. Meet., German Nucl. Society, Munich 1998

26. Kreuzer, M., Kreienbrock, L., Gerken, M., Heinrich, M., Bruske-Hohlfeld, I., Muller, K.M., and Wichmann, H.E., Risk Factors for Lung Cancer in Young Adults, Am. J. Epidemiol. 147 (11), 1028-1037, 1998

27. Becker, K., paper, IAEA/WHO Internat. Conf. "Low doses of ionizing radiation: Biological effects and regulatory control", Seville/Spain, Nov. 1997

28. Letourneau, L., J. Americ. Medic. Assoc., Aug. 7, 578, 1987

29. Jagger, J., Natural background radiation and cancer death in Rocky Mountain States and Gulf Coast states, Health Phys. 75 (4), 428-430, 1998

30. Clarke, R., lecture at the BfS, SaIzgitter/Germany, on Feb. 19, 1999

31. Rajewsky, B., and Stahlhofen, W., Po-210 activity in the lungs of cigarette smokers. Nature 5030. 1312-1313, March 26, 1966

32. Cross, F. T., Radioactivity in cigarette smoke issue, Health Phys. 46 (1), 205-208, 1984

33. Pollycove, M., Review of the DOE Low Dose Radiation Research Program, Internat. Workshop on Low dose Radiation Effects, Susono Kenshu Center, Japan April 22/23, 1999

34. Hattori, S., Radiation hormesis research: Findings and Program, ICONE-7, Tokyo, April 21, 1999.


ВОЗМОЖНЫЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНЫЕ РАДИАЦИОННЫЕ РИСКИ

Dr. Ralph E. Lapp

Президент Lapp, INC, США


Lapp R.E. Potential occupational radiation risk. In: “The Effects of Low and Very Low Doses of Ionizing Radiation on Human Health”, ed. by WONUC. 2000. Elsevier Science B.V. P. 241–246.


Dr. Ralph E. Lapp

President, LAPP, INC.; 7215 Park Terrace Drive; Alexandria. VA 22307; Phone (703) 768-2611


1. ЦЕЛЬ И ВОЗМОЖНОСТИ

В статье проведена профессиональная оценка риска для американских работников ядерной отрасли, облучавшихся ионизирующей радиацией с 1970 по 2000 г. Данные по потенциальной смертности от рака представлены для 700.000 работников, заметно облучавшихся локально (on-site). Риск для них в течении жизни прогнозируется к 2050 г.


2. ДАННЫЕ О ВОЗДЕЙСТВИИ

Каждый год Комиссия по ядерному регулированию США (U.S. Nuclear Regulatory Commission) издает статистические данные об облучении работников [NUREG-0713]. Эти сообщения суммируют сведения относительно коллективной дозы для работников с измеренными дозами. Представлено число работников, умноженное на их среднюю дозу. Данные выражаются в единицах человеко-рэм. К концу этого столетия все работники ядерной индустрии США накопят почти 1.000.000 человеко-рэм. (10.000 человеко-Зв).


3. СМЕРТНОСТЬ ОТ РАКА В ХИРОСИМЕ И НАГАСАКИ

Считается, что коллективная доза для оставшихся в живых после атомных бомбардировок составляет, грубо говоря, 1.000.000 человеко-рэм. В сообщении BEIR V проанализированы смертные случаи от рака, относящиеся к радиации после атомных бомбардировок. Рассчитано, что 1.000.000 человеко-рэм дали бы 500 избыточных смертных случаев от рака или 1 смерть на 2000 человеко-рэм. Это относится к взрослым мужчинам США.


4. ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИНТЕНСИВНОСТИ ОБЛУЧЕНИЯ (МОЩНОСТИ ДОЗЫ)

Работники подвергались длительным воздействиям, которые, как полагают, являются менее биологически эффективными, чем краткосрочное облучение (Хиросима). Принято, что указанные воздействия относятся друг к другу с фактором 2. Это изменяет риск для работников до 1 смерти от рака на 4000 человеко-рэм.


5. РИСК ПРИ ДОЗАХ МЕНЕЕ 10 РЭМ

Расчет подобного риска основан на экстраполяции (теоретическом предположении) от диапазона высоких доз к низким. Подобный подход предполагает, что доза ниже 10 рэм имеет тот же самый биологический эффект (в человеко-рэм), как и дозы более 10 рэм. Японские данные для оставшегося в живых жертв бомбардировки показали, что ионизирующая радиация в высоких дозах индуцирует возникновение раков. Но для малых доз статистическая основа данных неадекватна для выявления зависимости «Доза — эффект». Чтобы обезопасить себя, радиационная защита предполагает, что для любой дозы, даже малой, может иметься некоторый эффект. Возможно однако существование нижнего предела или порога, ниже которого доза не приводит ни к какому биологическому эффекту.


6. ФАКТОР ОЖИДАНИЯ (latency factor)

Время ожидания (латентное) в годах — это время между облучением и диагнозом. Для лейкозов начало болезни обнаружено через несколько лет с пиком в срок от 5 до 8 лет после облучения. Для нелейкозных раковых образований латентное время изменяется от десятилетия до половины столетия. В случае оставшихся в живых после атомных бомбардировок потребовалась четверть века для проявления десятой части индуцированных радиацией смертных случаев от рака.


7. РИСК В США (1970–2000 гг.)

Риск одной смерти от рака на 4000 человеко-рэм дает потенциальное общее количество в 250 смертных случаев от рака, приписываемых профессиональному облучению работников в США с 1970 по 2000 гг. Профиль времени для экспрессии этих раковых образований показывает 12 избыточных смертных случаев от рака к 1990 г. Это только 5 процентов от общего количества, которое наблюдалось бы в конечном счете. Такие малые числа должны ставить препятствия даже наиболее ярому эпидемиологу при изучении здоровья американских работников ядерной отрасли. Тем не менее, Институт исследования электроэнергии (Electric Power Research Institute — EPRI) — чемпион по подобной эпидемиология. Временной профиль для риска рака достигнет 50% экспрессии опухолей к 2015 г. и закончится к середине столетия. Обратите внимание, что такое прогнозирование не делает никаких скидок ни на развитие медицины в области лечения рака, ни на изменения в образе жизни, отраженные в курении и диете.

8. РАК ОТ ЕСТЕСТВЕННЫХ ПРИЧИН И ОТ ОБРАЗА ЖИЗНИ

Смертность от рака в США из-за всех причин составит более чем 150.000 смертных случаев для исследуемых работников. 250 избыточных или профессиональных раковых образований представляют менее чем 0,2% от этого общего количества. Большинство раковых образований, по-видимому, вызвано образом жизни, в особенности — курением. Частота случаев рака для разных наций различна. В Шотландии, например, смертность от рака легких составляет 109 случаев на 100.000 человек, в то время как в Чили — в 4 раза меньше.


9. РИСК НА РЕАКТОРНУЮ ЕДИНИЦУ (Reactor unit risk)

Средняя коллективная доза в течение жизни составляет для ядерных реакторов США приблизительно 10.000 человеко-рэм. Это означает, что 2 или 3 смертных случая от рака могут возникать при работе предприятия. Недавнее сравнительное исследование «Фатальные профессиональные повреждения среди работников электроэнергетической компании» (American Journal of Industrial Medicine. 35, 302, 1999) идентифицировало 192 фатальных случая на 127.129 людей. Имелись 87 смертных случаев, обусловленных электроэнергией. Ясно, что ядерная радиация намного меньше угрожает жизни, чем другие опасности электростанций.


10. ЕРФ

На уровне моря космическая радиация и радиоактивность земли в сумме дают ежегодную дозу 0,3 рэм. Радон формирует 2/3 этой дозы, но его дозиметрию не будем учитывать при сравнениях рисков. ЕРФ принят за 0,1 рэм в год. Это составляет 26.000.000 человеко-рэм в год. Изменение коэффициента риска с учетом возраста и пола населения прогнозирует 1 смерть от рака на 2700 человеко-рэм. Отсюда вытекает ежегодное общее количество приблизительно в 10.000 смертных случаев от рака, вызванного ЕРФ. Это составляет приблизительно 2% для всех смертных случаев от рака в год. В течение жизни средний работник предприятий ядерной энергии получает 7 рэм из-за профессионального облучения.


11. ВНУТРЕННЯЯ РАДИОАКТИВНОСТЬ

Организм человека содержит разнообразные виды радиоактивных изотопов, типа ⁴⁰К. Последний поступает при приеме пищи. В целом организм подвергается внутреннему облучению с ежегодной дозой 0,035 рэм. Это равно 500.000 распадов в течении каждой минуты. Тем не менее, некоторые антиядерные активисты предупреждают, что 1 распад может индуцировать рак у человека. Немного атомной арифметики показывает, насколько крайне это утверждение. В течение единственного дня 330.000.000 атомов распадаются в моем организме.