Адиационная экология или радиоэкология
Парадокс радиационного облучения
жүктеу/скачать 2,18 Mb.
|
| 1.4 Парадокс радиационного облучения
Хотя необходимы более важные данные, очевидные последствия районов с высоким радиационным фоном для здоровья парадоксальны и часто оспариваются. Окончательные исследования популяций с выбросами, таких как районы с высоким радиационным фоном, требуют значительных размеров выборки для проведения различий между популяциями, подвергающимися различным уровням радиации. Даже когда в этих демографических исследованиях наблюдается отрицательная корреляция между дозой и заболеваемостью раком, всегда существует проблема того, подразумевает ли корреляция причинно-следственную связь. Например, Коэн (1995) обнаружил весьма значительную отрицательную связь между средним воздействием радона и смертностью от легких в округах США. Коэн и его коллеги исследовали множество возможных объяснений, включая различия в распространенности курения, ошибки в данных о радоне, совпадающие свойства наборов данных и влияние социально-экономических факторов, но ни одно из них не привело к существенному снижению эффекта. Несмотря на значительные усилия, отрицательная корреляция между радиационным воздействием и легкими таким образом, уровень заболеваемости раком оставался прежним. Следовательно, “в этом анализе нет доказательств того, что излучение низкого уровня вызывает рак, и есть, по крайней мере, некоторые доказательства того, что оно может защитить от рака”. С другой стороны, общепринятой моделью радиационной защиты является линейно-непороговая модель, которая предполагает прямую линейную экстраполяцию от вредных последствий облучения для здоровья в высоких дозах до очень малых доз в нашем фоновом режиме. Контрастный модель отрицательных ассоциаций между низким воздействием и последствиями для здоровья, дающая нелинейность (т.е. U-образную кривую), называется гормезисом. Нелинейность обычно проявляется в снижении заболеваемости раком и увеличении продолжительности жизни при низких дозах облучения. Этого следовало ожидать, поскольку организмы эволюционируют с течением времени, чтобы быть наиболее приспособленными к окружающей среде, в которой они живут, то есть подвергаются воздействию фоновой радиации. Этот фундаментальный принцип эволюционной биологии показывает, что линейно-непороговая модель является биологической невозможностью (Парсонс, 1990, 2000,2003). В соответствии с этим в действительности радиационный гормезис неоднократно демонстрировался в контролируемых экспериментах на организмах, начиная от микроорганизмов и заканчивая мышами (например, Лаки, 1991; Калабрезе и Болдуин, 2000). Кроме того, множество факторов окружающей среды, которым мы подвергаемся на Земле, взаимодействуют метаболически, так что линейно-непороговая модель распадается, чтобы включить воздействие геологических выбросов, включая Район с высоким радиационным фоном, как подробно описано в следующем разделе. Следовательно, зона горения, по-видимому, распространяется на уровни, значительно превышающие уровни на уровне моря (Парсонс, 2003, 2005). Некоторые французские ученые недавно провели всестороннюю оценку доказательств в пользу и против линейно-непороговые модели. В превосходном докладе “Зависимость доза-эффект и оценка канцерогенного Эффекты низких доз ионизирующего излучения", опубликованный французским Академии медицины и науки, Тубиана и др. (2005) пришли к выводу, что линейно-непороговая модель для данных о человеке по умолчанию используется при дозах менее 100 мЗв, и тем более при чрезвычайно низких дозах менее 10 мЗв. Подразумеваются положительные последствия для здоровья от низкого воздействия ионизирующего излучения по сравнению с линейно-непороговой моделью. Такие положительные отклонения в состоянии здоровья или физической форме от линейно-непороговая модели являются проявлением радиационного гормезиса. При подготовке французского доклада авторы отмечают весьма реальные трудности в получении точных оценок на основе демографических данных. Они подчеркивают, что сотни тысяч субъектов должны быть включены и контролироваться в течение достаточно длительного времени, но что “ниже 20 мЗв, обычно встречающихся в контексте радиозащиты, эпидемиология не может ни подтвердить, ни опровергнуть существование повышенной заболеваемости раком”. Французский доклад основан на анализе целого ряда групп населения, включая тех, кто пережил бомбардировки Хиросимы и Нагасаки, людей участвующие в ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЭС, работники атомной промышленности, а также радиологи и специалисты по радиологии. В заключение французского доклада включаются даже летные экипажи авиакомпаний: Были изучены летные экипажи авиакомпаний, получающие облучение от 1,5 до 6 мЗв в год. У 44 000 членов летных экипажей или у 2749 канадских пилотов не было обнаружено увеличения общего числа случаев рака или рака в наиболее радиочувствительных органах. В этих популяциях наблюдался избыток меланом, и это можно объяснить их более частым пребыванием на солнце. Потенциально безопасный диапазон облучения, значительно превышающий те, которые рекомендованы Международной комиссией по радиационной защите (МКРЗ) вытекает из французского доклада. Отсутствие вредных последствий фонового воздействия районов с высоким радиационным фоном плюс доказательства гормезиса, по-видимому, согласуются с пределом безопасного диапазона в районе 50-100 мЗв в год для населения в целом. Таким образом, ограничение в 1 мЗв в год, рекомендованное МКРЗ, представляется абсурдным с учетом эти оценки. Из этого погружения в фантазию, основанную на явно неверной линейно-непороговой модели, вытекают ложные оценки рисков. Следствием этих необоснованно завышенных оценок риска является истерия СМИ, основанная на радиофобии (Парсонс, 1999) в связи с Чернобыльской аварией и воздействием обедненного урана. В случае Чернобыля недавний доклад Чернобыльского форума (2005), составленный восемью специализированными учреждениями ООН, показал, что чернобыльский инцидент не был катастрофическим и далеко не таким значительным, как сначала опасались. Тем не менее, одно из предсказаний Форума состоит в том, что в конечном итоге дополнительные 4000 человек могут в конечном итоге умереть от рака. Этот спекулятивный верхний предел основан на предположении линейно-непороговой модели. В любом случае, такое предсказанное число не может быть проверено, и в равной степени его трудно фальсифицировать. Самое главное, что любая гормональная модель обязательно подразумевала бы существенное сокращение смертности ниже предполагаемых 4000 смертей, почти наверняка ближе к нулю, чем к 4000. По эволюционным соображениям организмы, как правило, становятся все более приспособленными к своей среде обитания. В то время как пригодность обычно оценивается на организменный уровень для целого ряда характеристик, таких как плодовитость, выживаемость и долговечность, энергия обеспечивает более фундаментальную основу для фитнеса (например, Ван Вален, 1976; Ватт, 1986; Парсонс, 2005). Таким образом, тенденция к повышению энергетической эффективности организмов в их среде обитания представляет собой адаптивный процесс, который приводит к повышению физической формы, какой бы измеряемой она ни была. То есть основным показателем пригодности в условиях стресса в мире является энергетическая эффективность перед лицом многочисленных экологических опасностей, включая ионизирующее излучение. В этом контексте стресс является утечкой энергии и может выражаться в потере физической формы. Следовательно, стресс - это изменение окружающей среды или воздействие, направленное на энергоносители таким образом, чтобы снизить энергетическую эффективность. Любое усиление стресса нарушит энергетический баланс между поступлением и исходом, который организмы накапливают в своей среде обитания. В более общем плане второй закон термодинамики требует, чтобы любой процесс, происходящий в системе, повсеместно приводил к снижению энергии в этой системе. Следовательно, стресс уменьшает поток энергии до тех пор, пока не будет достигнут критический порог, при котором клетки и, следовательно, организмы больше не могут выживать. Основываясь на этом редукционистском подходе, доступность энергии и ее взаимодействие со стрессом лежат в основе пригодности и, следовательно, могут определять пределы адаптации в популяциях прошлого и настоящего (Парсонс, 2005). Изменение степени тяжести экологического стресса создает нелинейный континуум пригодности. Учитывая температуру, физическая форма должна быть максимальной при промежуточных температурах между экстремальными температурами тепла и холода. Физиологически это ожидание проявляется в низких скоростях метаболизма при промежуточные температуры. Например, у голодающих крыс минимальная теплопродукция и максимальная выживаемость происходят при промежуточных температурах 28-29°С (Кlеibеr, 1961; Blахtеr, 1989). Этот и другие примеры показывают, что биологические системы являются наиболее стабильными, а рассеивание энергии является низким в термически нейтральной зоне, которая является областью высокой энергетической эффективности и, следовательно, высокой пригодности (Зотин, 1990). Поскольку приспособленность в зависимости от уровня стресса нелинейна, модель LNT часто предполагаемая связь между уровнем агента окружающей среды и его биологическими последствиями, и последствиями для здоровья является недействительной, поскольку все агенты окружающей среды имеют энергетические затраты (Парсонс, 2003, 2005). Термин "гормезис" может быть использован для описания максимумов, особенно для агентов, которые чрезвычайно токсичны при высоких воздействиях. Радиационный гормезис становится просто примером общего экологического и эволюционного ожидания для всех агентов окружающей среды. Целый ряд умеренных стрессов, включая холод, жару, физическую активность, облучение и ограничение калорийности, могут способствовать увеличению продолжительности жизни (Калабрезе и Болдуин, 2000; Ротанг, 2004). Одним из метаболических последствий такого гормонального воздействия умеренного стресса является выработка белков “теплового шока” или “стресса”. Однако этот адаптивный процесс может повлечь за собой определенные затраты, поскольку Херкус и др. (2003) увеличили продолжительность жизни Дрозофилы меланогостер за счет многократного воздействия умеренного теплового стресса, ноплодовитость снизилась. Серенсен и др. (2003) утверждают, что выраженный уровень района с высоким радиационным фоном у каждого вида и популяции представляет собой баланс между выгодами (устойчивость к стрессам) и затратами (негативное воздействие на рост, темпы развития, плодовитость и т.д.). Следовательно, максимумы пригодности гормональных зон должны отражать компромиссы между различными метаболическими компонентами, все из которых направлены на максимизацию энергетической эффективности. Радиационный гормезис обычно наблюдается в экспериментальных организмах и у человека при облучении, существенно превышающем фоновые уровни излучения. Предположим, что энергетические и метаболические резервы создаются для противодействия широкому спектру стрессов, особенно климатических, которым подвергаются все организмы в естественной среде обитания. Такой адаптивный ответные меры могли бы обеспечить защиту от стрессов низкого или умеренного уровня, таких как ионизирующее излучение, на некатастрофических уровнях, но на более высоких уровнях, чем обычный фон (Парсонс, 2003). То есть гормональный ответ становится частью общей реакции на стресс, включающей и другие метаболические адаптации в зависимости от уровней стресса и факторов окружающей среды (Хергус и др., 2003). Таким образом, взаимодействие фитнеса для комбинаций стрессов должно ослаблять воздействие отдельных стрессов в отдельности. Следовательно, горметическая модель может быть расширена до нескольких агенты окружающей среды. Затем может произойти перекрестная защита между различными агентами окружающей среды, так что гормезис зависит от энергетических последствий совокупности взаимодействующих экологических стрессов естественных сред обитания. Таким образом, гормезис является выражением высокой энергетической и метаболической эффективности и, следовательно, высокой физической формы, которые развиваются в ответ на отдельные и множественные факторы окружающей среды, где энергетические затраты не являются чрезмерными. Это обобщение согласуется с отсутствием вредных последствий жизни в районе с высоким радиационным фоном, а также с негативными ассоциациями между радиационное облучение и заболеваемость раком, которые меняются на положительные только тогда, когда облучение становится экстремальным. жүктеу/скачать 2,18 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|