Уран, в том числе обедненный уран (ОУ), как правило, представляет наибольшую опасность для здоровья человека в случае его попадания в организм при заглатывании, вдыхании или через трещины на коже (длительный контакт может также привести к получению большой дозы внешнего облучения). В организме уран представляет угрозу, будучи одновременно токсическим тяжелым металлом и радиоактивным веществом. К тому же существует ряд признаков, которые указывают на возможный синергизм этих двух типов воздействия на организм.

Действующие в США федеральные положения о безопасности питьевой воды ограничивают содержание урана в ней до 30 микрограмм на один литр (мкг/л), главным образом основываясь на его химической токсичности. Для природного урана эта норма составляет 20 пикокюри радиоактивности урана на один литр воды (пКи/л). Что касается обедненного урана, то его концентрация в питьевой воде не может превышать примерно 12 пКи/л урановой активности. Вдыхание урана лимитировано федеральными положениями главным образом из-за риска раковых заболеваний, а потребление питьевой воды ограничено в основном из-за почечной токсичности.

Содержание урана в воде регламентировано из-за его химической токсичности - уран является известным нефротоксическим веществом, то есть токсичным для почек. Почки контролируют состав крови в организме и очищают его от ненужных веществ. Остаются серьезные сомнения в определении уровня чувствительности почек человека к обедненному урану. Исследования на животных показали, что существуют токсичные пороги, которые более чем на порядок отличаются у более чувствительных кроликов и менее чувствительных крыс.

Наука, изучающая урановое воздействие на организм человека, быстро развивается во многом из-за проблем со здоровьем, вызванных войной в Персидском Заливе 1991 года, а также бомбардировками НАТО в бывшей Югославии в 1999-м, и постепенного их признания, которые стали известны как синдром войны в Персидском Заливе. Далее мы будем рассматривать формирующуюся картину фактов по этому исследованию.

Риски, связанные с ионизирующим излучением

Ионизирующее излучение - это известный канцероген. Его воздействие увеличивает риск возникновения различных видов раковых заболеваний. На сегодняшний день оптимальное осознание последствий малых доз радиации, которое легло в основу регулятивной деятельности в США и Европе, сводится к тому, что любое увеличение радиоактивного облучения способствует повышению роста риска раковых заболеваний. Это называется линейной беспороговой концепцией².

В целом, расчетный риск на единицу воздействия со временем вырос, поскольку появляются новые сведения о взаимодействии радиации и живой ткани. В результате были сокращены максимально допустимые дозы. К примеру, в 1954 году Комиссия по атомной энергии установила предельную дозу излучения на уровне 15 бэр в год³. Это было серьезным снижением в сравнении с нормой 0,1 рентгена в день, принятой в 1942 году в ходе Манхэттенского проекта. В 1959 году допустимая доза для людей была снижена до 0,5 бэра в год, а затем в 1990 году вновь снижена до 0,1 бэра в год⁴.

Нераковые воздействия, описанные далее (за исключением почечной токсичности), продемонстрированы с помощью лабораторных исследований, которые зачастую проводятся при повышенных уровнях радиации. Для людей эти уровни окончательно не установлены в количественном пересчете на факторы риска. К тому же, некоторые описанные здесь эксперименты были проведены с применением урана при непосредственном введении его в организм животных или с обедненным ураном, который был введен в металлической форме под кожу, что абсолютно отличается от возможных воздействий окружающей среды в результате утилизации оксида обедненного урана. К тому же еще не было установлено, есть ли пороги у некоторых нераковых воздействий, в отличие от общепринятой беспороговой концепции риска раковых заболеваний от ионизирующего излучения.

Дополнительным элементом радиологической защиты, который появился со временем, является осознание относительных рисков у женщин и мужчин. Сегодня общий риск развития смертельных раковых заболеваний у женщин при воздействии малыми дозами облучения и низкой ЛПЭ (линейной передаче энергии) почти на 50% выше, чем у мужчин. Почти 45% дополнительного риска у женщин на единицу облучения является следствием особой чувствительности женской груди к облучению⁵. Если рассматривать процентное отношение раковых заболеваний, то, независимо от уровня смертности, это сравнение становится несколько выше. Получается, что для женщин риск заболеть какой-либо формой рака от радиоактивного облучения более чем на 58% выше, чем для мужчин.

Последнее исследование по обедненному урану

За последние годы сильно возросло осознание рисков раковых заболеваний, возникающих в результате радиоактивного облучения обедненным ураном, и вреда, наносимого почкам в силу присущих ему свойств тяжелых металлов. Кроме того, появляется много новых фактов, которые вызывают серьезные опасения последствий постоянного облучения ОУ для других функций организма. Исследования животных и людей показали, что уран может содержаться в переменных количествах в скелете, печени, почках, анализах и мозге. К тому же опыты на крысах, которым имплантировали таблетки с ОУ, показали содержание урана в сердце, ткани легких, яичниках и лимфоузлах наряду с другими тканями.

Как упомянуто выше, некоторые исследования также выявили признаки возможного синергетического эффекта урана, проявляющегося в его свойствах тяжелого металла и радиоактивного компонента. Исследование рисков влияния тяжелого металла кадмия показало потенциальный синергетический эффект при соединении воздействий с гамма-излучением. Работа с этими видами комбинированных воздействий выявила, что прямое повреждение ДНК от радиационного облучения, скорее всего, вызвало торможение процесса восстановления ДНК в результате присутствия тяжелых металлов. Так сказать, двойной Дамоклов меч.

Научная работа, проведенная в Исследовательском институте радиобиологии Вооруженных сил США (Armed Forces Radiobiology Research Institute, AFRRI), расположенном в городе Бесезда, штат Мериленд, выявила, что обедненный уран может вызывать окислительное повреждение ДНК. Это указывает на первые признаки того, что радиологические и химические воздействия урана потенциально способны не только инициировать опухоль, но и содействовать ее развитию. Далее мы обсудим некоторые из этих потенциальных аспектов воздействия обедненного урана на здоровье, которые выявляются в ходе многих исследований.

Мутагенные и канцерогенные эффекты

С конца 1990-х годов в результате исследований, проводимых in vitro и in vivo появляются все новые факты, которые указывают на то, что обедненный уран может быть генотоксичным, мутагенным и канцерогенным. На сегодняшний день значительная часть этих исследований проводится в AFRRI под руководством доктора Александры Миллер.

Впервые доктор Миллер со своими коллегами продемонстрировала, что усвоенный обедненный уран может привести к "серьезному усилению мочевой мутагенности" - это можно считать обычным биомаркером воздействия генотоксичного вещества⁶. Они также впервые показали, что облучение ОУ способно трансформировать живые клетки в клетки, которые могут порождать раковые опухоли у мышей с подавленной иммунной системой. Они обнаружили, что облучения одинаковыми химическими дозами урана с различной изотопной структурой вызвали "увеличение случаев неопластической трансформации в зависимости от конкретного вида активности", что в дальнейшем означало, "что излучение способно сыграть свою роль в биологических воздействиях, вызванных ОУ в лабораторных условиях".

Другие эксперименты, проведенные доктором Миллер и группой ученых, также показали, что ОУ способен стимулировать "окислительное повреждение ДНК при отсутствии серьезного радиоактивного распада". В свете другого эксперимента этой группы исследователей, который указывает на радиологический потенциал ОУ, способствующий возникновению генотоксичных эффектов in vitro, ученые отметили, что "так возникает соблазн предположить, что ОУ способен выделять опухолевый компонент, как "инициирующий", так и "развивающий"". Эта возможная двойственная роль может возникать, к примеру, в результате излучения альфа-частиц, сначала вызывая раковую мутацию (инициирование опухоли), затем накопление окислительного повреждения из-за свойств тяжелых металлов и/или радиоактивного излучения урана, которые способствуют распространению рака (опухолевое развитие) или наоборот.

Какова настоящая роль радиологических и химических веществ при генетических повреждениях под воздействием обедненного урана - это серьезный вопрос. Особенно, учитывая, что в настоящее время содержание ОУ в питьевой воде регламентировано из-за его химической опасности, которая рассматривается как первостепенная проблема. При этом подразумевается, что его радиационная опасность является для окружающей среды проблемой второго плана.

Завершающее исследование, которое проводилось по данной проблематике в вышеупомянутом исследовательском институте, появилось в 2003 году в публикации доктора Миллер и группы ученых о потенциале ОУ, вызывающем геномную неустойчивость в клетках человека. Здесь стоит отметить, что в ходе радиоактивного распада ОУ испускает альфа-частицы. Авторы данной публикации в первую очередь отмечают, что:

Для того, чтобы отдельно измерить воздействие излучения и токсичности тяжелых металлов, эффекты обедненного урана сравнили с эффектами никеля и гамма-излучением. По результатам экспериментов доктор Миллер и группа ученых пришли к следующему выводу:

Воздействие на детей и эмбрион/внутриутробный плод

Дети, а также эмбрион/внутриутробный плод находятся в группе повышенного риска из-за мутагенного и канцерогенного свойств урана. Международная комиссия по радиологической защите (МКРЗ) отметила:

Признавая эти более серьезные факторы риска радиационного облучения для детей, в приложении к Отчету № 13 по федеральным нормативам Управления охраны окружающей среды от 2002 года были представлены коэффициенты смертности и заболеваемости на один беккерель поглощения, составленные для различных возрастных групп, в том числе от 0 до 5 лет. По трем изотопам, присутствующим в ОУ, риск развития смертельной формы рака у ребенка до пяти лет на единицу поглощения примерно в шесть-восемь раз превышает усредненный риск этой возрастной группы, на который сегодня ориентируются в Управлении охраны окружающей среды при определении доз поглощения во время приема пищи и питьевой воды соответственно.

Суммируя все сказанное - повышенный риск на единицу поглощения в сочетании со своеобразным восприятием детского организма таких загрязняющих веществ, как ОУ, и тот факт, что уран, как известно, способен пересекать плацентарную оболочку и концентрироваться внутри эмбриона/плода, - можно с полной уверенностью констатировать необходимость введения более жестких требований по утилизации ОУ, особенно если уран будет признан более канцерогенным веществом, каковым он не считается на сегодняшний день, и особенно если речь идет об охране детского здоровья.

Воздействие на репродуктивные функции

Отчеты об опытах на животных, оценивающие влияние уранового облучения на их репродуктивные функции, были составлены еще в 1940-х годах. Однако оказалось, что в США эти первые исследования не получили дальнейшего методичного развития другими американскими учеными И только много десятилетий спустя появились последователи. Даже сегодня существуют серьезные пробелы в восприятии проблем уранового воздействия на репродуктивную способность людей и животных.

При проведении экспериментов в 1940-е годы было обнаружено, что продолжительное или даже однократное кормление крыс ураном могло пагубно отразиться на репродуктивных способностях животных. Его воздействие при длительном кормлении было значительно выше, нежели при одноразовом потреблении урана. Авторы отметили неожиданное продолжение этого воздействия на репродуктивный цикл крыс даже через девять месяцев после однократного уранового облучения⁸.

Остается неясной причина, по которой эти первые изыскания не получили продолжения или более широкого освещения. Однако недавно проведенное исследование по урану развило эти ранние открытия, и в результате проделанной работы появились две самостоятельные области изучения потенциального воздействия урана на репродуктивную функцию. Первая область относится к рискам, связанным с облучением мужчин, а вторая касается облучения женщин.

Повышенное содержание урана было обнаружено в анализах и сперме участников войны в Персидском заливе. Хотя эпидемиологические данные пока не показали взаимосвязь облучения и репродуктивных функций ветеранов войны, Королевское научное общество Великобритании отметило, что концентрация ОУ в анализах является потенциальной проблемой при возможном существовании синергетических эффектов, вызванных способностью урана поражать ДНК через химический окислительный стресс и ионизирующее альфа-излучение. К тому же, Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) отмечала наблюдение "неустановленных дегенеративных изменений в анализах" крыс после длительного приема растворимых урановых соединений.

Хотя и весьма ограниченное количество, но все же чуть больше исследований было проведено по воздействиям уранового облучения на репродуктивные функции женщин. Они показали, что уран пересекает границу плаценты и концентрируется в ткани плода. Опыты на животных выявили, что облучение ураном - как глотание, так и инъекция - может привести к "сниженному уровню рождаемости, токсичности эмбриона/плода, в том числе тератогенности, а также сниженному росту потомства". Эти данные были получены при экспериментах на крысах и мышах и служат доказательством того, что, по крайней мере, при исследованных дозах поглощения урана, урановое облучение может неблагоприятно сказаться на репродуктивных способностях самок. Единственный описанный в отчете эксперимент с применением обедненного урана не обнаружил статистически значимых воздействий на "прибавку в весе будущей матери, потреблении воды или пищи, период беременности или количество плодов, доношенных до срока". Однако было обнаружено, что более высокое количество имплантированных таблеток с ОУ приводит к увеличению содержания урана в плаценте и во всем плоде грызунов.

Что касается воздействий урана на репродуктивность, то здесь пока остается много неизвестных факторов, и был предложен ряд потенциальных радиологических и нерадиологических процессов, которые помогут объяснить те воздействия, о которых идет речь. Эти процессы включают гормональное или ферментное разрушение, а также поведенческие изменения. К тому же, мы уже упомянули выводы МКРЗ относительно повышенной общей чувствительности к облучению развивающегося эмбриона/плода, а также маленьких детей, что также потенциально может сыграть свою роль в воздействии ОУ на репродуктивность.

Нейротоксические эффекты

Ограниченные подтверждения взаимосвязи урана и неврологических повреждений относятся минимум к середине 1980-х годов. Несмотря на ряд проблем, помешавших этим первым исследованиям сформировать твердые выводы о неврологических рисках обедненного урана, они все-таки послужили стимулом для проведения дальнейшей работы. Исследования, которые начались в 1990-х годах, обозначили ряд новых проблем, связанных с потенциальными токсическими эффектами ОУ для мозговой деятельности. Одна из серьезнейших обеспокоенностей, связанных с последней исследовательской работой, заключается в том, что первоначальная химическая форма урана в теле, тяжелый токсичный металл ураниловый катион (UO₂²⁺), является химическим аналогом катиона свинца (Pb²⁺). О нем известно многое, включая трагическую историю с нейротоксинами, и он представляет собой отдельную проблему для детского здоровья.

В 1999 году д-р Пеллмар и группа ученых из AFRRI продемонстрировали, что обедненный уран, имплантированный в мышей, сосредоточился в различных областях мозга, причем его более высокое содержание отмечается при более высоких дозах облучения. По этим результатам они пришли к заключению, что урановое "накопление в мозге, лимфоузлах и яичках свидетельствует о возможном возникновении непредвиденных физиологических последствий воздействий урана данным способом"⁹.

В дополнительном исследовании Пеллмар и группа ученых пошли дальше и смогли показать, что "облучение фрагментами ОУ привело к нейрофизиологическим изменениям у морского конька". Морской конек был выбран для изучения благодаря мозговой области, связанной с памятью и обучением. По обзорам данных экспериментов AFRRI был сделан вывод, что их результаты являются серьезным подтверждением возможного нейротоксического воздействия обедненного урана.

Другие исследователи доказали, что после проглатывания уран концентрируется в мозге мышей и крыс. Некоторые эксперименты на мышах показали воздействие на мозг с потенциальным нейротоксикологическим влиянием при таких дозах уранового облучения, после которых не было обнаружено видимых повреждений почек. Последнее исследование обнаружило заметные поведенческие изменения у крыс после двухнедельного облучения ОУ через питьевую воду¹⁰.

Специализированный компьютерный анализ, разработанный для оценки "коэффициента полезной деятельности", был использован для обнаружения потенциальных неврологических эффектов у участников войны в Персидском заливе, которые подверглись облучению через боеприпасы с обедненным ураном. Эти анализы были проведены в Балтиморском медицинском центре Управления по делам ветеранов армии (Baltimore VA Medical Center). Они показали статистически значимую взаимосвязь между содержанием урана в их моче и более низкими показателями в компьютерных нейрокогнитивных тестах. Однако при использовании традиционных нейрокогнитивных тестов в этой же группе не было обнаружено никаких измеримых последствий. В данном случае важно отметить, что солдаты подверглись облучению в зрелом возрасте и что эти анализы не дают информацию о воздействии на более чувствительных к урановому облучению стадиях раннего детства, когда происходит быстрый рост и развитие мозга или когда гематоэнцефалический барьер еще не полностью сформирован.

Помимо потенциальной возможности урана оказывать химически нейротоксическое действие аналогично свинцу, также известно, что облучение неблагоприятно влияет на нервную систему эмбриона/плода. Из обзора данных о выживших после атомной бомбардировки японцах МКРЗ в упомянутой выше публикации пришла к выводу:

Позже МКРЗ конкретизировала, почему внутриутробный период вызывает особую опасность при радиационном поражении нервной системы и почему так важно принимать это во внимание, оценивая риски:

Воздействие свинца и ртути на внутриутробное развитие также указывало на признак того, что данные вещества способны наносить неврологические повреждения в этот период быстрого роста. Однако первые годы детства, как правило, считаются самым критическим периодом для воздействия тяжелых металлов с учетом более высокой вероятности младенцев подвергаться влиянию окружающей среды. Что касается ряда других формирующихся факторов риска, упомянутых выше, здесь также возможен синергизм химического и радиационного воздействия урана на нервную систему.

Необходимо отметить, что даже относительно небольшие изменения в среднем коэффициенте умственного развития, которые распространены у многих детей, приведут "к значительному увеличению процента детей с интеллектом ниже любого установленного уровня IQ, например 80, а также снижению процента "одаренных" детей с интеллектом выше любого высокого уровня, например, 120". Таким образом, воздействие нейротоксических веществ даже в очень маленьких дозах на население в конечном счете может быть крайне серьезным, даже если оно не кажется таковым для "среднего" или "обычного" представителя подвергшегося воздействию населения.

Воздействия на кости

Как и с мозговой деятельностью, зародышевый и другие периоды быстрого роста (т.е. в раннем детстве и во время половой зрелости) - это время повышенной чувствительности скелета. Эксперименты на крысах показали, что сильное кратковременное и продолжительное поглощение урана может привести к повреждению костей. Королевское научное общество Великобритании заявило, что в свете того, что уран пересекает плацентарную преграду, "необходимо также принимать во внимание воздействие ОУ, которому подверглась мать, на костный рост плода". ВОЗ и Национальный научно-исследовательский совет (National Research Council) также предложили провести исследования, чтобы определить какое воздействие, если таковое присутствует, оказывает на костный мозг интегрированный в кость уран и, следовательно, на образование новых клеток крови. Новое исследование воздействия ежедневных доз гексагидрата уранилдинитрата на собак, начиная с раннего возраста, показало, что уран концентрируется в костном мозге в таком же количестве, как и в кости, несмотря на то, что были применены однократные проникающие дозы¹¹.

Уран - это радиоактивный свинец?

Существуют явные признаки того, что токсичность урана, по крайней мере, по некоторым последствиям, в том числе по нейротоксическим воздействиям на внутриутробный плод и маленьких детей, можно быстрее распознать, если рассматривать уран как аналог одного из видов радиоактивного свинца, когда вред от альфа-излучения сочетается с воздействием тяжелых металлов. Это сочетание создает ряд проблем для здоровья при относительно малых дозах облучения. Эта аналогия урана со свинцом была проведена в 2003 году Лемерсьером и группой ученых в отчете по проведенному исследованию, которое показало содержание урана в мозге крыс¹². Хотя такой взгляд на проблему явно ограничивает восприятие нюансов биологических механизмов, подвергшихся воздействию урана, в сравнении со свинцом, способность урана химически индуцировать окислительный стресс, пересекать гематоэнцефалический барьер и изменять электрическую активность в верхних частях головного мозга, а также потенциально прерывать нейротрансмиттеры с помощью химического замещения кальция в межнейронных пробелах - все это в сочетании с высокой степенью локального клеточного повреждения, вызванного альфа-излучением, дает серьезные основания для беспокойства по поводу потенциального воздействия урана на развивающийся мозг ребенка.

В свете аналогии урана со свинцом необходимо заметить, что несмотря на факты воздействия свинца на мозг, которые были известны почти два тысячелетия назад, а также свинцового отравления, присутствие которого в детском организме было впервые клинически установлено еще в 1890-х годах, только в 1979 году освинцованный бензин был, наконец, снят в США с производства после нескольких десятилетий широкой торговли. Как и в случае с общей тенденцией в нормативах защиты от радиации, Центр по контролю над болезнями (CDC) принял решение о четырехкратном снижении норматива, который с конца 1960-х годов считается признаком повышенных доз свинца в крови детей. Сегодня этот уровень составляет одну шестую от норматива 35-летней давности. При этом CDC твердо заявил, что безопасных доз свинцового воздействия не существует, и, соответственно, любое его поглощение будет иметь какое-либо вредное последствие.

К сожалению, несмотря на начавшееся с 1979 года серьезное снижение предельно-допустимых доз урана, сегодня в крови детей они по прежнему варьируются от 100 до 1000 раз выше расчетных предпромышленных уровней. Согласно оценкам CDC за 2000 год превышающие нормы повышенного содержания свинца в крови отмечены почти у полумиллиона детей в США. Помимо этого исследования по воздействию свинца показывают, что на умственные функции детей неблагоприятное влияние оказывает воздействие примерно уже половины дозы, которая установлена CDC/ВОЗ. И это также подтверждает вывод о том, что едва ли существует порог для вредного воздействия свинца на человека.

Последнее исследование показало, что помимо свинцовой нейротоксичности, воздействие свинца на внутриутробное и послеродовое развитие вызывает замедленный рост у животных и людей, а также может способствовать изменению выработки половых гормонов и задержки половой зрелости у крыс. Эпидемиологическое исследование, опубликованное в 2003 году, показало, что даже относительно низкие средние дозы свинца (примерно третья часть нормы, установленной CDC/ВОЗ) вызвали измеримую задержку половой зрелости у афро-американских и мексикано-американских девочек, хотя у белокожих девочек не было выявлено никаких статистически значимых задержек. Это воздействие на половое развитие девочек, по крайней мере, отчасти объяснялось потенциальными "изменениями в эндокринной функции". Остается немало вопросов относительно того, каким образом свинец вызвал эту задержку, а также подвергались ли дети облучению более высокими дозами свинца в прошлом, то есть до начала исследований. Тем не менее, потенциальная возможность урана оказывать аналогичное воздействие на гормонально опосредованные процессы в развитии детского организма может еще больше расширить перечень факторов риска, а также открыть новые серьезные возможности для потенциального синергизма за счет иных химических и радиологических воздействий на здоровье.

Уроки трагического опыта использования свинца в связи с нанесенным вредом детскому здоровью, в том числе отрицание производителями в течение нескольких десятилетий опасности продукции на основе свинца, а также систематическое и поступательное ужесточение нормативов по охране детского здоровья после их утверждения, заслуживают серьезного изучения с учетом тех направлений, по которым в настоящее время проводятся исследования урана.