10.8. Определение стохастических и детерминированных эффектов

Выделение энергии ионизирующим излучением является случайным процессом. Поэтому даже при очень малых дозах возможно, что в критическом объеме внутри клетки выделится достаточно энергии, чтобы клетка изменилась или даже погибла. Гибель одной или незначительного числа клеток в большинстве случаев не будет иметь последствий для ткани, но изменения в отдельных клетках, подобные генетическим изменениям или преобразованиям, приводящим в конечном счете к озлокачествлению, могут иметь серьезные последствия. Эти эффекты были названы термином «стохастические». Существует конечная вероятность таких стохастических событий даже при очень малых дозах, так что если вплоть до некоторого уровня дозы клетки могут быть восстановлены не от всех подобных событий, порог может отсутствовать. По мере возрастания дозы увеличивается и частота указанных событий, но в отсутствие других модифицирующих факторов не приходится ожидать возрастания степени тяжести возникающих изменений в противоположность случаю детерминированных эффектов.

Рис. 10.1. Кривые выживаемости клеток млекопитающих под действием ионизирующего излучения с большой и малой ЛПЭ при больших мощностях дозы (более 0,1 Гр·мин ). Доля выживших клеток выражена в логарифмической шкале в зависимости от дозы в линейной шкале: 1 — большая ЛПЭ; 2 — малая ЛПЭ

Рис. 10.2. Характерные различия между кривыми доза — эффект для стохастических и детерминированных эффектов.

Для детерминированных эффектов в зависимости от дозы изменяются и степень их тяжести, и частота. Поскольку механизм возникновения детерминированных эффектов включает гибель клеток и другие стохастические эффекты, которые сами по себе могут наблюдаться на начальных стадиях, то форма дозовой зависимости для каждого данного типа детерминированных эффектов зависит от стадии и степени его проявления, при- которых производится оценка. Из верхних и нижних рисунков видно, как частота и степень проявления детерминированного эффекта, определяемого как патологическое состояние, увеличиваются в зависимости от дозы в популяции индивидуумов, обладающих различной чувствительностью. Тяжесть эффекта возрастает более круто у тех лиц, чья чувствительность наибольшая (рис. 10.2, б, нижний рисунок, кривая 1), в этой подгруппе порог клинически устанавливаемого патологического состояния достигается при меньшей дозе, чем в менее чувствительных подгруппах (кривые 2 и 3). Диапазон доз, при которых разные подгруппы переходят, тот же самый порог тяжести эффекта, отражен на верхней кривой рис. 10.2, б. Этот рисунок показывает частоту встречаемости патологического состояния во всей популяции, достигающей 100 % только при дозе, достаточной для того, чтобы у всех членов этой популяции была выявлена тяжесть патологического эффекта определенного уровня: а — стохастические эффекты; б — детерминированные эффекты; 1 — 3 — различия в чувствительности между облученными индивидуумами; 4 — порог патологического состояния.

При больших дозах степень гибели клеток может оказаться значительной и достаточной для того, чтобы привести к заметным изменениям ткани. Хотя могут быть включены также другие механизмы, гибель клеток играет критическую роль в патогенезе тканевого повреждения. Следовательно, чувствительность тканей invivo определяется характеристиками выживания клетки. Чтобы достигнуть уровня обнаружения любого определенного детерминированного повреждения, должна погибнуть заданная доля клеток. Она и определяет порог, значение которого, несомненно, будет зависеть от выбранного уровня повреждения. Это показано на рис 10.2. Однако патогенез некоторых типов повреждений, например умственной отсталости и помутнения хрусталиков, еще остается невыявленным. Они рассматриваются как детерминированные эффекты и, следовательно, должны иметь порог. Но такой вывод не может быть оправдан априори без знания механизмов, приводящих к наблюдаемым эффектам. Подробное обсуждение детерминированных эффектов содержится в Публикации 41.

Так как гибель клеток от излучения сама по себе есть стохастический процесс, термин «нестохастический» для повреждения в результате гибели большого числа клеток в настоящее время рассматривается как неподходящий. Он заменен в данном докладе термином «детерминированный», означающим «причинно обусловленный предшествующими событиями»: этот термин рассматривается как более приемлемый.