Квазибиологическая модель радиогенной заболеваемости раком

Цель работы: исходя из радиобиологических и демографических закономерностей, разработать математическую модель возрастной зависимости радиогенной заболеваемости раком и интенсивности смертности от рака, пригодную для межпопуляционного переноса оценок радиогенного риска.

Методы: использованы линейные дифференциальные уравнения для формализации современных представлений о клеточной кинетике самоподдерживающихся тканей в условиях воздействия вредных факторов; об образовании и репарации «предраковых» дефектов в клетках; о наследовании и сохранении таких дефектов в дочерних клетках, приводящих к злокачественным новообразованиям; о снижении, по мере старения организма, его способности устранять подобные клетки.

Результаты: Модель воспроизводит известные закономерности зависимости радиогенного увеличения заболеваемости раком от возраста мгновенного облучения и от достигнутого возраста: относительный спад с увеличением возраста облучения, который в модели связан с возрастным спадом количества стволовых клеток; относительный спад с увеличением времени, прошедшего после облучения, обусловленный выбраковкой клеток с «предраковыми» дефектами; абсолютное увеличение с возрастом, пропорциональное интенсивности смертности по естественным причинам.

Адекватность разработанной квазибиологической модели продемонстрирована на примере сравнения с моделью МКРЗ для радиогенного увеличения заболеваемости солидными раками после однократного облучения, разработанной по результатам наблюдений за японской когортой. При значениях показателя закона Гомперца, определенных ранее для мужчин и женщин этой когорты, путём выбора значения единственного свободного параметра – показателя экспоненциального замедления скорости деления стволовых клеток с возрастом – для обоих полов достигнуто очень хорошее согласие моделей.

Заключение: из предложенной модели следует, что межпопуляционный перенос оценок радиогенного риска можно осуществлять на основе данных о возрастном увеличении интенсивности смертности от всех естественных причин. Модель создаётпредпосылки и для межвидового переноса рисков по известным параметрам кинетики клеточных популяций в органах и тканях животных и параметрам закона Гомперца. Модель может использоваться также для анализа закономерностей возрастных изменений фоновой заболеваемости раком.

1. Publikacija 103 Mezhdunarodnoj komissii po radiacionnoj zashhite (MKRZ)/ pod obshhej po red. M.F.Kiseleva i N.K.Shandaly [The publication 103 of International Commission on Radiological Protection ( ICRP) under the general editorship of M.F.Kiseleva and N.K.Shandala], M, Alana, 2009, 312 p.

2. Gubin A.T., Kovalev E.E., Sakovich V.A. Model’ dlja opisanija verojatnosti letal’nogo ishoda pri vozdejstvii radiacii i drugih vrednyh faktorov [The model for description of lethal outcome probability from radiation and other adverse factors’ effect]. Atomnaja jenergija – Atomic energy,1992, Vol. 72, issue 6, pp. 604-612.

3. Sakovich V.A., Gubin A.T., Golubeva M.V. [ et al. ] Nagruzochnaja model’ radiacionnogo riska i ejo modifikacii [Radiation risk loading model and its’ modifications]. Problemy analiza riska -Risk analyses challenges,2004,Vol. 1, No.1, pp.76-98.

4. Gubin A.T., Sakovich V.A. Odna kineticheskaja model’ povrezhdenija kletki malymi dozami radiacii [One kinetic model of cell damage by small radiation doses]. Radiacionnaja gigiena – Radiation Hygiene, 2015, Vol.8, No.1, pp. 70-34

5. Gubin A.T., Sakovich V.A. Dual’naja teorija dejstvija ionizirujushhego izluchenija i spontannyj rak [Dual theory of ionizing radiation effect and spontaneous cancer]. Radiacionnaja gigiena – Radiation Hygiene, 2015,Vol. 8, No.1, pp. 55-61.

6. Bronshtejn I.N., Semendjaev K.A. Spravochnik po matematike (dlja inzhenerov i uchashhihsja vuzov) [Handbook on mathematics ( for engineers and students of technical vocational schools )], M.,GITTL, 1952, 608 p.

7. Gavrilov L.A., Gavrilova N.S. [Life longevity biology], M., Science, 1991, 280 p. Available at: http://www.rerf.or.jp.

8. Effects of ionizing radiation. UNSCEAR 2006 Report to the General Assembly with Scientific Annexes. Annex A: Epidemiological studies of radiation and cancer. UN, New York, 2008.

9. Gubin A.T., Sakovich V.A. O nekotoryh osobennostjah japonskoj kogorty dlja pozhiznennogo issledovanija, vazhnyh s tochki zrenija ocenki i mezhpopuljacionnogo perenosa riska [On some specifics of Japanese cohort for intra-vital studies important from the perspective of estimation and interpopulation transfer of risk]. Medicina jekstremal’nyh situacij -Emergency situations medicine, 2010, Vol. 3 (33 ), pp. 77-90.