Оценку генетического риска и прогноз последствий действия радиации на человека проводят путем экстраполяции данных, полученных на животных. Наибольшее внимание заслуживают мутации, которые проходят через «сито» мейоза и передаются по наследству из поколения в поколение. Эти генетические нарушения представляют наибольшую опасность для будущего человечества. К ним относят генные мутации, а из множества хромосомных аберраций – реципрокные транслокации. Реципрокные транслокации – это взаимные обмены участками негомологичных хромосом. Обмены полные или завершенные, поэтому количество генов не изменяется, а изменяется порядок чередования их в ДНК. Такие обмены не вызывают гибели клеток, передаются из поколения в поколение и проявляются в определенных условиях. Наличие мутаций выявляют на определенных локусах (участках) нескольких хромосом (чаще на 7 хромосомах). Генетические эффекты в половых клетках самцов оценивают на частоте индуцированных реципрокных транслокаций, доминантных летальных мутаций, рецессивных мутаций и по частоте аномальных головок спермиев. Генетические эффекты женских половых клеток изучены в меньшей степени. Установлена высокая способность ооцетов к репарации, ранняя гибель наиболее радиочувствительных и высоко коммуникабельных ооцетов. Частота генетических мутаций, по опытам некоторых исследователей, в ооцетах выше, чем в спермагониях, по опытам других – примерно одинакова. В опытах на мышах установлено, что с увеличением пострадиационного периода вероятность передачи потомству генетических нарушений у самцов не снижается, а у самок, начиная с 3-го помета после облучения, частота мутаций резко падает. Исследованиями радиационной генетики выявлен ряд закономерностей действия радиации на половые клетки млекопитающих: различная радиочувствительность стадий половых циклов и половых клеток, зависимость радиобиологических эффектов от дозы, мощности дозы и способа облучения, высокая радиочувствительность первичных половых клеток и всех половых клеток ранних периодов развития организма, сохранение мутаций в течение репродуктивного периода и передача мутационных изменений по наследству, а также возможность модификации (изменения) генетического эффекта. Причины различной радиочувствительности половых клеток окончательно не выявлены. Однако установлено, что генетическая радиочувствительность половых клеток не связана с радиочувствительностью этих клеток, определяемой по критерию выживаемости.
К настоящему времени доказано прямое влияние ионизирующего излучения на зародыш, плод и течение беременности. В период внутриутробного развития реакции на облучение и их последствия в сильной степени зависят от стадии развития, что объясняется разной радиочувствительностью тканей и систем. Выделяют 3 периода внутриутробного развития: 1) зародышевый (до имплантации); 2) период основного органогенеза; 3) плодный период. У млекопитающих и человека наиболее радиочувствителен период основного органогенеза. Облучение в этот период вызывает различные уродства, аномалии развития и внутриутробную гибель. Облучение в эмбриональный период вызывает уродства органов и около 70–80% гибель зародышей. Радиочувствительность в плодный период значительно ниже, однако увеличивается процент смертности после рождения. У плода, облученного в этот период, часто развивается острая лучевая болезнь, в результате чего у новорожденного замедляется рост, развитие, отмечается анемия, лейкопения, кровоизлияния и другие патологии. Одна из главных причин гибели плодов и новорожденных – нарушение кроветворения.
Эмбрион обладает способностью к восстановлению, регенерации и перестройке. Эмбрион содержит активные фагоциты, которые поглощают и устраняют продукты клеточного распада и поврежденные клетки. Места удаления клеток заполняются неповрежденными первоначальными клетками, из которых дифференцируются нормальные органы и ткани. Такой зародыш имеет меньшую массу и уменьшенные отдельные органы. Отдельные клетки зародыша накапливают повреждения, которые могут проявляться через несколько лет после облучения у взрослого.
Период наибольшей радиочувствительности эмбриона человека растянут во времени. Он начинается с зачатия и заканчивается на 38 дне беременности. В этот период формируются зачатки всех органов, поэтому облучение вызывает различные аномалии в развитии зародыша в виде различных уродств всех органов. Облучение через 40 дней после зачатия уродств не вызывает.
Облучение беременных женщин при взрыве атомных бомб в Японии сопровождалось 50%-ной внутриутробной гибелью, гибелью при рождении и гибелью младенцев. Облучение в первой половине беременности вызывало рождение детей с задержкой роста, уменьшенными размерами органов, пороком сердца, нарушениями воспроизводительной системы, микроэнцефалией, с болезнью Дауна и другими отклонениями. Облучение во второй половине беременности сопровождалось снижением иммунинета и смертностью. У выживших детей в возрасте старше одного года в 25% случаев проявлялась умственная отсталость. Исследованиями американских ученых доказано, что прямое действие радиации на развитие плода составляет 95%. Опосредованное действие, т.е. через организм матери, составляет 5%. Изменения в зародыше возникают через 2 часа после облучения, т.е. раньше проявления лучевого синдрома у матери.
Общее облучение организма человека разными дозами приводит к развитию радиационных синдромов: костно-мозгового (1–10 Гр), желудочно-кишечного (10–100 Гр) и церебрального (более 100 Гр) в результате поражения органов и систем