Ничтожная вероятность индукции канцерогенных мутаций при непосредственном воздействии излучения на гены-мишени в области малых доз

Канцерогенез, независимо от причины, его вызывающей, является многостадийным процессом накопления мутаций, которые приводят к нарушениям регуляции клеточного цикла, апоптоза, морфогенетических реакций и дифференцировки клеток. Только совокупность подобных изменений способна вызвать развитие злокачественной опухоли [РА1, РЛ1, AB14, AU13].

Радиационный канцерогенез может индуцироваться, во первых, путем инактивации генов — супрессоров опухоли, что происходит, скорее всего, через масштабные повреждения структуры ДНК типа делеций, но не точковых генных мутаций, образующихся спонтанно. Во-вторых, возможен путь через активацию онкогенов вследствие специфических форм транслокаций хромосом. В настоящее время, согласно ведущим международным организациям, механизмы, связанные с генными и/или хромосомными перестройками и потерей гетерозиготности (при утрате специфических участков ДНК) рассматриваются как наиболее вероятные радиационно-индуцированные события, вносящие вклад в развитие рака [AB10, AU13].

Как было видно из предыдущего подраздела, уровень радиационных повреждений ДНК, включая специфические комплексные, повышается пропорционально поглощенной дозе, в том числе и в диапазоне малых доз. Генотоксические эффекты облучения могут являться следствием как непосредственной передачи энергии излучения макромолекулам (ДНК и пр.), так и опосредоваться свободными радикалами [РК37, РО1] (в том числе при немишенном «эффекте свидетеля»[РЛ1, AB16, AH4, AL22, AM34, AS26, AS27]). Иными словами, повреждения ДНК могут быть индуцированы и прямо, и косвенно, что известно уже в течении многих десятилетий [РО1]. И тот, и другой эффекты излучения были смоделированы [РО1, AB10].

В результате, исходя из накопленных данных о природе излучения, его энергии, зарегистрированного среднего числа тех или иных повреждений ДНК в составе клетки на единицу дозы и пр., становится возможным расчет вероятности того или иного радиационного события (в том числе онкогенной трансформации) для средней клетки млекопитающих. Такие расчеты проведены в частности Л.Е. Файнендегеном с сотрудниками [AF5, AF11, AF13, AF19, AP16, AP19].

Согласно этим авторам, при дозе 1 мГр, к примеру, рентгеновского излучения (100 kVp) в потенциально опухолеобразующей клетке индуцируется 10^–2 двунитевых разрывов и 10^–4 аберраций хромосом [AF5, AF11, AF13]. Первые, как сказано, могут через формирование делеций вызывать повреждения (потерю) генов-супрессоров, а вторые, через транслокации, — активацию онкогенов.

Риск онкогенной трансформации для эукариотической клетки-мишени в расчете на 1 мГр составляет, согласно [AF5, AF11, AF13], от 10^–13 до 10^–14. И получается так, что соотношение вероятностей между образованием двунитевых разрывов, с одной стороны, и индукцией трансформации, с другой, выражается в совершенно ничтожной величине — от 10^–11 до 10^–12 [AF5, AF11, AF13]. Л.Е. Файнендеген делает отсюда вывод, что утверждение, будто даже один двунитевой разрыв[97] способен приводить к развитию рака, совершенно нереально и ненаучно [AF5].

Иными словами, в области малых доз теоретический риск онкогенной трансформации и канцерогенеза не может быть обусловлен повреждениями ДНК. Ничтожное отношение вероятности не изменится, понятно, даже если мы увеличим число простых двунитевых разрывов в несколько раз, чтобы получить всю сумму специфических комплексных повреждений ДНК, индуцируемых облучением в виде кластеров [РК14, AU13, AS57] (см. выше подраздел 2.5.2).

Приведем конкретные примеры. Вот — расчет вероятности индукции радиогенных мутаций в локусах тандемных повторов (минисателлитах) ДНК[98] [AD25]. Хотя в данном случае мутагенез был зарегистрирован для отнюдь не малых доз радиации (0,5–3 Гр), тем не менее практически все авторы, исследовавшие минисателлиты, пришли к выводу о непрямом лучевом эффекте [AD25, AF2, AS5].

В работе [AD25] сказано следующее:

«Если мутации в минисателлитах... инициируются событиями прямого попадания, то такая ситуация требует нереально высокого числа... двунитевых разрывов ДНК или других повреждений генома. Так, четырехкратное увеличение... частоты мутаций после облучения в дозе 1 Гр должно требовать 45.000 внешних точек повреждения на гаплоидный геном при допущении, что локусы минисателлитов являются случайными мишенями. 1 Гр радиации индуцирует не более 70 двунитевых разрывов [99], 1000 однонитевых и 2000 поврежденных оснований в расчете на одну клетку (ссылка)».

Понятно, что даже сумма указанного числа различных реальных повреждений, причем без учета их репарации, на полтора порядка меньше необходимой расчетной величины в 45.000.

В более ранней статье этих же исследователей было рассчитано, что описанное ими увеличение частоты мутаций в минисателлитах у людей требует при прямой индукции порядка 6000 двунитевых разрывов на гаплоидный геном, в то время как 1 Гр, как уже говорилось, приводит к формированию «не более 70» таких повреждений на клетку и т.д. [AD24].

Другой вопрос, что этих случаях, когда предполагался мутагенез в минисателлитах после воздействия на людей малых доз радиации [AD24, AD25], эффект не являлся радиогенным, а был обусловлен недоучетом вклада других загрязняющих факторов и методическими погрешностями. Об этом говорилось в работах ряда авторов [AK20, AN11, AN12, AS10], в том числе в наших публикациях [РК12, РК13, РК18, РК20, AK26].

Еще конкретный пример — гипотетические механизмы формирования рака щитовидной железы у детей, облученных в дозах, скажем, до 0,1 Гр (т.е., в диапазоне малых доз) [AT8].

Хотя ранее иной раз оспаривалась как корректность радиационной обусловленности подобных раков (их связывали с эффектом скриннинга) [AB10, AR9, AU15])[100], так и корректность дозиметрии (воздействие в неизмеримо больших дозах) [РП14, AA10, AJ1, AR7], тем не менее раки щитовидной железы у детей, пострадавших в результате аварии на ЧАЭС, остаются пока единственными официально признанным канцерогенным эффектом Чернобыля (МКРЗ, BEIR, НКДАР) [AI7, AB10, AU15]. Указывалось, что оцененные дозы внешнего облучения радиацией с низкой ЛПЭ, для которых продемонстрированы достоверные эффекты Чернобыля на Украине, Белоруссии и в Брянской области России, могут составлять менее 0,1 Зв [AA10, AB10, AJ1, AJ2, AR7, AT4, AU15] (см. также [AH17, AR10]), вплоть до 70 мГр [AB10, AD5, AJ1]. Вполне вероятно, однако, что истинные дозы были гораздо выше. Так, для ряда контингентов детей оцененные локальные дозы ¹³¹I на щитовидную железу в первые месяцы после аварии составили греи — порядка десятка грей [AA10, AJ2]. И кто их тогда считал?

Согласно наиболее принятой экспериментальной величине в 40 двунитевых разрывов на клетку на 1 Гр (см. выше подраздел 2.5.2 и [РК14, AU13, AR13]), доза в 0,1 Гр должна обеспечивать 4 разрыва на одну клетку щитовидной железы облученных детей. Поскольку железа у маленьких детей содержит около 10.000 стволовых клеток (см. в [AT8]), то 0,1 Гр индуцирует 40.000 двунитевых разрывов на весь орган. Согласно [AT8], риск радиогенного рака щитовидной железы в Белоруссии составил около 0,1%. Если взять за основу расчеты в [AT8], то мы получим, что, исходя из прямого действия радиации, 4 10⁷ потенциальных двунитевых разрывов у 1000 детей Чернобыля привели к одному раку. Возможно ли такое, если в течение года в щитовидных железах всех этих 1000 детей за счет только окислительных повреждений (от внешних и внутренних агентов [AB10, AF5, AF7, AF11, AF13, AP16, AP17, AP19, AU12]) потенциально формируется порядка 4 10⁸ двунитевых разрывов (0,1 двунитевой разрыв на одну клетку за день [AP19][101]).

Подавляющее большинство как окислительных, так и радиационно-индуцированных повреждений ДНК, включая двунитевые разрывы, клетка репарирует в течение часов — суток [AG2, AK34, AT5]. Поэтому напомним, что базальный, спонтанный уровень двунитевых разрывов при их определении самым чувствительным методом (по регистрации фокусов гистона γ-H2AX) составляет для млекопитающих всего около 0,05 на одну клетку [AR13].

В результате приведенных расчетов авторами [AT8] был сделан вывод, что при столь относительно малом числе прибавившихся двунитевых разрывов даже не возникает вопроса об ощутимой вероятности появления двух подобных повреждений ДНК в обеих аллелях критических генов, отвечающих за начальные стадии канцерогенеза (к примеру, за протоонкогенную транслокацию). В [AT8] условно принимается, что общее количество человеческих генов составляет не менее 10^4[102], а число пар оснований в геноме — более 10^9[103]. Исходя из этих посылок, авторы [AT8] рассчитали, что шанс поразить две специфические комбинации пар оснований с формированием двунитевого разрыва составляет 10^–18 и, таким образом, подобное событие совершенно невероятно.

Представленные расчеты и примеры демонстрируют, что вероятностные закономерности не позволяют связать молекулярный механизм ни мутагенеза, ни канцерогенеза напрямую с труднорепарируемыми повреждениями ДНК при действии на клетку излучения с низкой ЛПЭ в дозах порядка десятка — двух (и даже более) миллигрей. Что остается делать, чтобы «научно объяснить» подобные якобы эффекты в области малых доз радиации? Понятно, что если не работает прямой эффект[104], то ничего другого не остается, кроме как обратиться к непрямому, немишенному эффекту радиации, связанному с РИНГ. Ведь если продекларировать, что радиация в каких угодно малых дозах неким образом способна повышать частоту спонтанного мутагенеза, причем эффект появляется в небольшой фракции клеток, неизвестно когда и в каких поколениях (а также неизвестно по какому показателю повреждения генома), то «дело будет в шляпе». Так как подобный механизм предполагает как бы нечто эфемерное, связанное с мутациями вплоть до единственной клетки неизвестно в каком колене потомков, то опровергнуть теоретически эти построения невозможно (можно только практически).

И — вот, мы имеем анекдоты, наподобие уже упоминавшегося «исследования» частоты карциномы in situ мочевого пузыря у украинских ликвидаторов [РЯ4], которая, согласно публикации в “Journal of Urology”, в 13 тысяч раз превышает суммарную заболеваемость всеми видами рака мочевого пузыря на Украине. Еще раз процитируем авторов данного исследования, которым указали на абсурдность их результатов. В ответ они утверждали следующее: «даже малые дозы радиации, действуя на протяжении долгого времени, могут вызвать генетическую нестабильность и, тем самым, обусловить малигнизацию...» (см. в [РЯ4]).

Иными словами, нестабильность генома априори столь ужасна, что декларация о ее способности повышать частоту того или иного типа раков в 13 тысяч раз кажется некоторым украинским авторам вполне научным и достоверным объяснением...

В результате мы видим все те заклинания и Credo о нестабильности генома при малых дозах радиации, которыми объясняют свои, скажем так, порой «неординарные данные» некоторые российские радиобиологи, а также исследователи с Украины и Белоруссии (подробно см. выше раздел 2.4).

Как сказано на форуме Web-портала МФТИ: «Тема «Радиационно-индуцированная нестабильность генома» — очень неприятная в государственном плане» [РР1]. Так что нельзя исключить, что проблема РИНГ будет поднята в Думе и Совете Федерации.

Дата добавления: 2015-07-20