Понятие малой мощности дозы

Согласно вышеназванному второму постулату (см. 1.2.2), для истинно малых доз излучения по микродозиметрическому критерию радиационные события должны быть независимыми не только в пространстве, но и во времени. Иными словами, в области микродозиметрических малых доз понятие мощности дозы не работает: как помним, растет только число пораженных мишеней, но не количество частиц, поразивших единые мишени. И для развития понятия о малой мощности дозы остаются только биологическое и эпидемиологическое (медицинское) поле деятельности. Здесь не выявляется ничего имеющего особо твердые теоретические основания. В Отчетах НКДАР за 1986 г. [AU5] и 1988 г. [AU7] без подробностей указано, что малой считается мощность дозы меньшая 0,05 мГр (Зв) в мин. Однако далее НКДАР развил обоснования, и соответствующий документальный материал мы вновь, как и в случае с понятием о величине малых доз, посчитали целесообразным привести аутентично (рис. 1.7.1 и 1.7.2).

Рисунок 1.7.1. Фрагмент Отчета НКДАР-1993 [AU8], посвященный определению малой мощности дозы.

Рисунок 1.7.2. Фрагмент Отчета НКДАР-2000 [AU13], посвященный определению малой мощности дозы.

Далее рассмотрены различные подходы НКДАР к определению малой мощности дозы.

«Абсолютный» микродозиметрический подход. Наиболее фундаментальный, первый подход, основанный, так сказать, на Гегелевском «абсолюте», заключается в том, что при малой интенсивности (мощности) дозы редкоионизирующего излучения ни одна клетка человека в течение жизни (в среднем взято 60 лет) не должна претерпевать более одного радиационного события. В подобном случае интенсивность воздействия оказывается малой при 10^–8 мГр/мин [AU8, AU13], в то время как средний ЕРФ в 453 раза интенсивнее (2,38 мГр/год [AU11], т.е., 4,53 10^–6 мГр/мин).

Зачем НКДАР повторял данное построение с 1993 по 2000 гг. (см. рис. 1.7.1 и 1.7.2), малопонятно. Ссылок на первоисточники в Отчетах 1993 и 2000 гг. [AU8, AU13] нет, и остается полагать, что кто-то из авторов НКДАР просто имеет склонность к отвлеченным полуфилософским рассуждениям. Вот если бы они представили при этом ссылки, как академик РАН А.М. Кузин [РК38, РК39], что при столь низком фоне, как 0,0053 мГр/год (соответствующем 10^–8 мГр/мин), животные и растения нормально жить не способны, то — да, был бы какой-то смысл. Смысл заключался бы в том, что отвлеченные теоретические построения и реальные, эмпирические биологические закономерности на Земле нередко имеют между собой мало общего.

По полноте репарации. Подход основан на том, что если ядро поражает вторая частица, то к этому моменту оно должно полностью восстановиться от последствий попадания первой. Время, которым располагает клетка для восстановления повреждений (репарации), учитывается параметром интенсивности облучения.

Малой считается такая интенсивность ионизирующего излучения, при которой период времени между двумя вероятными поражениями одной и той же ядерной мишени позволяет полностью репарировать повреждения, вызванные первым событием попадания.

В табл. 1.7.1 представлены временн'ые интервалы между двумя попаданиями в ядро клеток млекопитающих для рентгеновского излучения при различной интенсивности воздействия [AB22].

Таблица 1.7.1. Влияние интенсивности облучения на частоту поражения ядра клеток млекопитающих (рентгеновское излучение, 100 кэВ) [AB22].

Интенсивность облучения	Среднее время между двумя попаданиями
1 мГр в день	3 сут
3 мГр в день	1 сут
10 мГр в день	8 ч
100 мГр в день	50 мин
1000 мГр в день	5 мин

Биологической основой фактора репарации является устранение повреждений ДНК, подавляющее большинство которых эукариотическая клетка репарирует в первые минуты — часы, а почти все остальные — в течение 1 сут после радиационного воздействия [РК10, РХ2, AD15, AG2, AR13, AW23]. В исходных работах по микродозиметрии [AB22, AB24, AF8] назывались разные промежутки времени, необходимые для полного восстановления — 2–12 ч и 6 ч между двумя событиями попадания. В отечественной литературе можно встретить диапазон полного восстановления в районе от 2 ч до 1 сут [РК3].

В Отчетах НКДАР-1993 и НКДАР-2000 [AU8, Au13] (см. выше рис. 1.7.1 и 1.7.2) приводится значение малой интенсивности облучения с учетом репаративного фактора, которое составляет 10^–3 мГр/мин.

В [AB24] представлена величина 0,05 10^–3 мГр/мин для временного фактора 6 ч и g-излучения. Если же принять за необходимое время кажущуюся исходя из имеющихся данных [AR13, РХ2, AD15, AW23, РК10] наиболее приемлемой величину 1 сут, то из табл. 1.7.1 следует, что для рентгеновского излучения малая интенсивность дозы соответствует 3 мГр/сут или 2,1 10^–3 мГр/мин. Можно отметить, что мощность дозы ЕРФ (2,38 мГр/год без учета ЛПЭ излучения [AU11]) составляет 4,5 10^–6 мГр/мин. То есть, превышение ЕРФ даже на два порядка не выводит облучение за рамки малой интенсивности по репаративному подходу.

По индукции опухолей у лабораторных животных. Преимущественно у мышей. При малой интенсивности (мощности) облучения опухолеобразование должно быть минимальным. Согласно НКДАР-1986 [AU5] и НКДАР-1988 [AU7], малая интенсивность облучения составляет 0,05 мГр/мин[44]. В НКДАР-1993 [AU8] и НКДАР-2000 [AU13] величина по показателю индукции опухолей составила 0,06 мГр/мин в течение нескольких дней или недель либо 0,1 мГр/мин в течение нескольких часов (см. выше рис. 1.7.1)[45].

В 1993 г. НКДАР указывал [AU8] (см. выше рис. 1.7.1, пункт 331), что применительно к туморогенезу у человека при интенсивности облучения ниже 0,1 мГр/мин, если воздействие занимает не более нескольких часов, независимо от величины накопленной дозы необходимо использовать фактор эффективности дозы и мощности дозы (DDREF — Dose-and-Dose-Rate Effectiveness Factor).

Казалось бы, что, несмотря на некоторые отдельные нестыковки и малую совместимость результатов различных подходов, НКДАР все же удалось в конце концов выработать реперные значения для малой мощности дозы, которыми могут руководствоваться и исследующие внутриклеточные процессы после облучения, и стохастические эффекты радиации in vivo. И что все в мире придерживаются значений, опубликованных этой авторитетной международной организацией. Однако не совсем. Не станем подробно разбирать конкретные экспериментальные и эпидемиологические публикации, где многие понимают «низкоуровневое» облучение (в том числе с малой мощностью дозы) по-своему. Возьмем комитет BEIR АН США. В своем уже разбиравшемся нами выше фундаментальном сообщении VII BEIR определил для хронического воздействия («от месяцев до всей жизни») малую мощность дозы для редкоионизирующей радиации как соответствующую 0,1 мГр/мин независимо от накопленной дозы (“...with emphasis on the lowest doses for which meaningful effects have been found. Additionally, effects that may occur as a result of chronic exposures over months to a lifetime at dose-rates below 0.1 mGy per minute, irrespective of the total dose, are thought to be most relevant ” [AB10]).

Вероятно, НКДАР для BEIR не указ, иначе бы его авторам стало ясно, что малой мощность дозы в 0,1 мГр/мин является только при облучении в течение нескольких часов (НКДАР-1993 и НКДАР-2000 [AU8, AU13]; см. выше). Мелочь, конечно: что такое разница между 0,06 и 0,1 мГр/мин для достаточно условного показателя? Но тогда для чего плодить разные варианты данного показателя? Вот все те же авторы, составившие BEIR-VII. Определив в начале указанную малую мощность дозы, в самом тексте они ею, похоже, так и не воспользовались (во всяком случае, ничего не обнаруживается). Зато они позволяют себе постоянно называть по тексту малыми мощности дозы и в 0,5 мГр/мин, и в 1,0 мГр/мин, и в 1,5 мГр/мин, и т.п.; достаточно провести поиск в документе BEIR на “low dose rate ” (более ста упоминаний в тексте) [AB10].

В своем Cообщении-99 по малым дозам, проекты и окончательный документ за 2004–2006 гг. (были упомянуты выше) [AI7], МКРЗ называет малой мощностью дозы интенсивность облучения в 6 мГр/ч в течение первых нескольких часов, ссылаясь при этом на Отчеты НКДАР-1993 [AU8] и документ EPA-1999 Агентства по защите окружающей среды (Environmental Protection Agency) [AE4]. А 6 мГр/ч, это, конечно, соответствует как раз 0,1 мГр/мин. Понятно, что вновь в течение нескольких часов, как у НКДАР, а не месяцев или всей жизни, как у BEIR.

Так что авторы BEIR-VII применительно к понятию малой мощности дозы стоят несколько особняком, причем они, скорее всего, не очень-то и представляют себе зависимости «доза — эффект» у животных и людей. Ведь мощность дозы в 0,1 мГр/мин даст накопленную дозу за год ни много ни мало, а 52560 мГр, что составляет 52,6 Гр... Даже если за один месяц, то все равно выходит значительно — 4,5 Гр... Могут заметить, что применительно к индукции опухолей у животных и указанная НКДАР малая интенсивность в 0,06 мГр/мин за 1 мес обеспечит весьма ощутимую дозу — 2,7 Гр, но эта мощность дозы принимается НКДАР как малая, только если воздействие не превышает «нескольких дней или недель» (см. выше, в том числе рис. 1.7.1).

Пойдем далее. На сайте спонсируемой программы по малым дозам радиации Министерства энергетики США (DOE) [AD8] упоминаний о том, что же есть малая мощность дозы, вообще не обнаружено, равно как и на сайтах Медицинского радиологического центра в Обнинске и Физического факультета в Гарварде (все в 2008–2009 гг.) [AP29, AP30].

На сайте ИБРАЭ [РЧ3], как уже упоминалось, представлена такая фраза: «Малыми дозами принято считать дозы менее 50–100 мЗв однократно или 5–10 мЗв в год» [РЧ3]. А если от годов перейти к минутам, то получим, соответственно, (0,95–1,9) 10^–5 мГр (мЗв) в мин. Это еще откуда? Кем «принято»? «Люди говорят», что ли? Как писал один человек: «Кому известно? Где известно? Откуда известно? Неизвестно!»

ИБРАЭ держит свой первоисточник втуне, хотя было бы полезно им поделиться. Если это из НРБ для населения (ранее не более 5 мЗв/год [РЯ5]), то откуда тогда взялись 10 мЗв? И вообще, когда это было, чтобы научные выводы обосновывали административными нормами? Обычно наоборот.

Нельзя не коснуться и понятия малой мощности дозы с позиции авторов, придерживающихся идей радиационного гормезиса. В данном случае, как нами уже отмечалось, граница малых доз должна означать точку изменения знака эффекта. В своем последнем из известных нам обзоре 2007 г. английский рыцарь (присвоено “Sir”), японский самурай (имеется титул Samurai) и профессор двух университетов (в США и Германии), профессор Т.Д. Лаки (T.D. Luckey), один из самых известных исследователей гормезиса, представил следующую схему (рис. 1.7.3) [AL34].

Рисунок 1.7.3. Сопоставление данных для грызунов и человека по основным радиационным эффектам: дефиците облучения, его нормальном уровне, гормезисе, пороге и повреждающему действию. По Т.Д. Лаки, 2007 [AL34]. По оси абсцисс — годовая мощность дозы облучения, мЗв/год; по оси ординат — так называемый «индекс здоровья», когда показатели, представленные на графике, больше «1» в случае гормезиса.

Согласно сэру самураю професору Т.Д. Лаки, оптимальный уровень мощности дозы для человека составляет 90 мЗв/год; при самой же консервативной оценке — 60 мЗв/год (см. рис. 1.7.3). Это соответствует (1,1–1,7) 10^–4 мЗв/мин, что, конечно, мало по любым оценкам, включая критерий полноты репарации ДНК (10^–3 мГр/мин; см. выше). В то же время, пороговая доза («когда знак эффекта изменяется»), по мнению профессора Т.Д. Лаки имеет значение 8000 мЗв/год, или 0,015 мЗв/мин, что вновь мало, но — уже по вышеприведенному критерию индукции опухолей у животных. Так что в своих построениях, развиваемых вплоть до самого последнего времени, один из наиболее известных сторонников гормезиса никак не выходит за рамки общепринятых в науке о радиации количественных положений, отображенных в документах НКДАР. Чего нельзя сказать, как было видно выше, о представителях по крайней мере «радиобиологии-вреда-малых-доз». А то отдельные авторы [РГ10] считают сторонников гормезиса какими-то странными чудаками-подтасовщиками «не-от-мира-науки-сего».

Вклад в попытки прояснить вопрос о малых мощностях доз внес и Л.М. Рождественский (ФГУ «ФМБЦ им. А.И. Бурназяна ФМБА России). Им была предложена всеохватывающая схема диапазонов малых доз и малых интенсивностей облучения, которая основана на известных дозовых зависимостях для цитологических и эпидемиологических эффектов облучения. Главный критерий малого у Л.М. Рождественского, как и у С.А. Гераськина в 1990-х гг. (см. выше рис. 1.1.2), — отсутствие вреда на клеточном уровне и на уровне организма [РР5]. На рис. 1.7.4 представлена схема из публикации [РР5] Л.М. Рождественского.

Рисунок 1.7.4. Схема диапазонов малых доз — малых мощностей доз Л.М. Рождественского [РР5].

Из рис. 1.7.4 видно, что автор придерживается предложенного НКДАР определения максимальной малой дозы облучения в 200 мГр (нижняя грань прямоугольника в середине схемы и [AR16]). Что же касается границы мощности дозы, при которой длительное хроническое облучение не вызывает вреда, то, согласно Л.М. Рождественскому, это пороговый уровень порядка 100 сГр/год, что соответствует 1,9 10^–3 мГр/мин [РР5], каковое значение на около трех порядков выше ЕРФ и близко к малой мощности НКДАР по критерию полноты репарации (10^–3 мГр/мин; см. выше).

В последнем (2004 г.) пособии по радиобиологии [РЯ5] и в [РР7] называют «низкой» мощность эквивалентной дозы до 0,1 Зв/год (но накопленная доза за жизнь не должна превзойти 1 Зв). А это составляет 1,9 10^–4 мЗв/мин. Откуда в [РР7, РЯ5] взяли данное значение, не указано, но, поскольку это приблизительно на два порядка выше ЕРФ, можно предположить, что именно данное 100-кратное превышение и послужило отправной точкой для понятия о малой мощности дозы, как и у некоторых других авторов (см. в пособии [РК37]). Ясно, что все такие «стократные» и «тысячекратные» превышения, использованные в качестве определения малых и низких интенсивностей облучения, весьма условны. Вероятно, надо придерживаться хоть как-то обоснованных биологически и онкологически величин, предложенных НКДАР.

В табл. 1.7.2 представлены основные имеющиеся сведения.

Таблица 1.7.2. Значения низкой мощности дозы для радиацией с низкой ЛПЭ по разным данным. ЕРФ составляет в среднем 4,53 10^–6 мГр/мин [AU11]

Исходный подход	Международная организация	Малая интенсивность (мощность) дозы
«Абсолютный микродозиметрический»: ни одна клетка человека в течение жизни (в среднем 60 лет) не должна претерпевать более одного радиационного события	НКДАР-1993, 2000 [AU8, AU13]	10^–8 мГр/мин (?)
По полноте репарации (ДНК)	НКДАР-1993, 2000 [AU8, AU13]	0,001 мГр/мин
По опухолеобразованию у животных	НКДАР-1993, 2000 [AU8, AU13], МКРЗ 2004–2006 [AI7]; Агентство по защите окружающей среды (EPA-1999) [AE4]	0,06 мГр/мин в течение нескольких дней или недель, либо 0,1 мГр/мин в течение нескольких часов
Критерий не ясен	BEIR-VII (2005–2006) [AB10]	0,1 мГр/мин в течение месяцев — всей жизни (?)

Обращает на себя внимание, что до сих пор отсутствуют построения относительно малой мощности дозы применительно ко всему периоду жизни. Понятно, что ни странные 10^–8 мГр/мин, ни столь же странное предложение BEIR о 52,6 Гр в течение жизни подобными построениями не являются. Правда, есть предельное значение малой дозы в 200 мГр независимо от интенсивности облучения [AU8, AU13]. И если разделить его на, скажем, 60 лет жизни (в минутах), то получается 6,3 10^–6 мГр/мин. Но это — практически средний ЕРФ (4,53 10^–6 мГр/мин [AU11]). Так что — снова неясность.

Исходя из данных табл. 1.7.2 нам понятно, что применительно к полю научной деятельности имеется определенная широта. В своих экспериментальных или эпидемиологических исследованиях авторы могут смело называть малыми интенсивностями (мощностями) облучения величины от 0,001 до 0,1 мГр/мин. Можно и менее. Но не более, иначе не совпадет с утвержденными НКДАР и МКРЗ значениями.

Дата добавления: 2015-07-20