ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Действие излучения на тканевом уровне из "Биологические эффекты радиации" Из этого закона следует, что активно делящиеся ткани являются радиочувствительными, а неделящиеся — радиорезистентными. Так, у млекопитающих печень, мышцы, мозг, кости, хрящи и соединительную ткань часто относят к радиорезистентным, поскольку все эти ткани у взрослых особей проявляют очень малую пролиферативную активность или не проявляют ее вовсе и состоят иэ специализированных зрелых клеток. Напротив, клетки костного мозга, герминативные клетки яичников и семенников, эпителий кишечника и кожи рассматриваются как радиочувствительные ткани. Такие обобщения часто приводят к ошибочным выводам, так как создается впечетление, что некоторые типы клеток более чувствительны, чем другие. В общем, следует иметь в виду, что не типы клеток являются радиочувствительными или радиорезистентными, а клеточные процессы и, в частности, процесс деления клеток, который определяет радиочувствительность. Имеются, однако, и исключения из этого правила, например, овоциты и малые лимфоциты, которые не делятся, но являются тем не менее радиочувствительными. Причина их радиочувствительности неизвестна. [c.72] что радиочувствительным является именно процесс деления клеток, хорошо видно при тотальном облучении животных. Клеточные системы, характеризующиеся высокой скоростью деления клеток, подвергаются. наибольшим повреждениям, в то время как ткани, для которых характерна низкая пролиферативная активность, страдают при облучении гораздо меньше. [c.72] При общем облучении всего тела животных больше всего страдают клетки костного мозга, кишечного эпителия, кожи, гонады и лимфоциты. Повреждение костного мозга является, как известно, основной причиной гибели животных после общего облучения в диапазоне доз 2 — 10 Гр повреждение кишечного эпителия является причиной гибели животных после облучения в дозах 10—100 Гр повреждения центральной нервной системы — при облучении в дозах выше 100 Г р. [c.73] Эти три механизма гибели, которые наблюдают при общем облучении, называют радиационными синдромами . Несмотря на то, что причиной гибели считают только один из органов или систем [костный мозг (КМ), желудочно-кишечный тракт (ЖКТ) или центральную нервную систему (ЦНС)], следует помнить, что при общем облучении страдают все органы и системы организма. Три механизма гибели можно определить не только по повреждению определенного органа и ткани и по требуемой для этого дозе, но и по времени, которое проходит до наступления гибели. Это показано в табл. 6.1, в которой приведены время наступления гибели, критический орган и летальная доза облучения. С увеличением дозы облучения уменьшается время жизни животные погибают через несколько минут после облучения в дозе 1000 Гр, но живут 3—5 сут после облучения в дозе 10—100 Гр и до 30 сут после облучения в дозе 2—10 Гр. Если доза общего облучения меньше 2 Гр, клетки костного мозга способны восстанавливаться, животные выживают и не погибают в течение 30 сут. Однако они могут погибнуть раньше, чем контрольные, необлученные животные, вследствие эффекта, который называют радиационное сокращение жизни . Этот эффект будет рассмотрен в гл. 10. Эта классификация не является универсальной, поскольку при облучении в любых дозах повреждаются все органы, и границы между типами гибели также не являются четко выраженными. [c.73] После общего облучения в дозах 100 Гр и выше большинство млекопитающих пйгибает в течение 48 ч от так называемого церебрального синдрома (ЦС). Среднее время жизни животных после облучения зависит от дозь1, но при облучении в дозе выше 1000 Гр животные погибают в течение нескольких минут, нередко даже до прекращения экспозиции. Облучение только головы в достаточно высокой дозе может также приводить к подобному повреждению ЦНС и к такой же острой гибели. [c.74] Симптомы, которые обнаруживают у животных, облученных в высоких дозах, проявляются в виде раздражимости, чрезмерного возбуждения, эпилептоидных приступов и комы. Эти симптомы связаны с патологическими повреждениями нервных клеток и кровеносных сосудов головного мозга. Наступающие сразу же изменения в балансе жидкостей и электролитов головного мозга обусловлены быстрым радиационно-индуцированным изменением проницаемости кровеносных сосудов мозга. Поскольку череп препятствует пространственному расширению мозга, то потеря жидкости из кровеносных сосудов приводит к общему увеличению внутричерепного давления. Эти изменения в давлении жидкостей и составе электролитов, вероятно, являются причиной изменений, происходящих в нейтронах. Однако еще нет однозначного мнения, являются ли изменения сосудов причиной изменений нейтронов, или же нейтроны непосредственно повреждаются излучением. Вероятно, имеет место также специфическое действие облучения на дыхательный центр мозга, поскольку животные иногда погибают очень быстро без видимых признаков поражения мозга. [c.74] При ЦС наблюдается сильное раздражение и возбуждение животных, быстро сменяющееся апатией затем появляется рвота, обильное слюноотделение, частая дефекация и диарея. Вскоре животные теряют способность координировать движения (атаксия), перестают ориентироваться, происходит непроизвольное вращение глаз, дрожание, за этим следует заключительная фаза конвульсий, прострации, коматозное прекращение дыхания и гибель. В зависимости от дозы синдром может продолжаться от нескольких минут до 48 ч. ЦС является необратимым, лечение может быть только симптоматическим, имеющим цель уменьшить страдания, связанные с нарушениями нервной системы или желудочно-кишечными расстройствами. [c.74] После общего облучения в диапазоне доз 10—100 Гр большинство млекопитающих погибает в результате повреждения самообновляющейся системы клеток кишечника. Среднее время жизни животных после облучения составляет 3—5 сут. Повреждение эпителия тонкой кишки, которое приводит впоследствии к инфицированию организма кишечной флорой, — наиболее критический момент в желудочно-кишечном синдроме (ЖКС), хотя определенную роль играет и повреждение клеток костного мозга. Можно получить некоторые, но не все признаки ЖСК, облучая отдельно изолированный кишечник. [c.74] Именно повреждение популяции клеток крипт главным образом ответственно за ЖКС. Эта недифференцированная, быстро делящаяся популяция производит клетки, постоянно замещающие эпителиальные клетки, теряемые с вершины ворсинки. После облучения происходит постепенное разрушение эпителиальной поверхности крипт. Если вызванная облучением фаза дегенерации прогрессирует, эпителиальные клетки набухают, вакуолизируются, их ядра становятся пикнотическими (пик-ноз — дегенеративное изменение ядра, характеризующееся уплотнением хроматина в ядре до плотной бесструктурной, бесформенной массы). Эти клетки теряются ворсинками преждевременно. Поскольку процесс митоза — радиочувствительный, митотическая активность клеток крипт уменьшается до нуля в течение 30 мин. Продолжительность блока митозов зависит от дозы (рис. 6.1). После этой наступающей сразу фазы подавления происходит временное увеличение митотической активности между 2 и 6 ч после облучения, за которым следует второй период уменьшения митозов. Период увеличения митозов показывает, что не все клетки крипт погибают вследствие облучения, которые из них способны к делению и формированию очагов регенерации для нового эпителия. Волны регенерации ослабевают, промежутки времени между ними увеличиваются с увеличением дозы облучения (рис. 6.1). При облучении в дозе ниже 8 Гр у крыс остаточная репродуктивная способность клеток крипт является достаточной для обновления эпителия кишечника, и это спасает животное от гибели. При облучении в более высоких дозах потеря клеток эпителия, вызванная облучением, в сочетании с нормальным процессом слущивания клеток не компенсируется новыми клетками, образуемыми в криптах. Это отсутствие обновления клеток в системе крипт приводит к разрушению ворсинок. Те немногие клетки крипт, которые выживают и пытаются делиться, делятся аномально. Разрушенные хромосомы, анафазные мосты и фрагменты (см. гл. 7) свидетельствуют о том, что эти клетки обречены на гибель. Некоторые аномальные клетки, образованные поврежденными клетками крипт, могут даже двигаться по ворсинке в течение 1—2 сут после облучения. Эти увеличенные вакуолизированные, уродливые клетки — остатки популяции клеток крипт. Клетки крипт, не способные больше к делению, отторгаются, и их обломки накапливаются в криптах. Потеря клетками крипт способности к делению приводит к тому, что ворсинки становятся более короткими и уплощенными. Когда животное умирает через 3—5 сут после облучения, ворсинки могут оказаться полностью лишенными клеток и быть очень плоскими, хотя гибель от инфекции может произойти, даже если ворсинки активно регенерируют. [c.75] Признаки и симптомы ЖКС включают боли в ЖКТ, потерю аппетита (анорексию), тошноту, рвоту, вялость, инертность и возрастающую острую диарею. Диарея вызывает сильное обезвоживание организма, которое совместно с рвотой приводит к потере массы тела, а затем к состоянию полного истощения и изнеможения. Количество белых кровяных клеток в течение 3 сут резко уменьшается, и костный мозг становится практически апластическим — лишенным ядерных клеток. Обезвоживание изменяет объем крови, а потеря электролитов вызывает изменения в составе сыворотки крови. Могут наблюдаться признаки инфекции с обнаружением бактерий в крови. [c.76] Гибель животных через 3—5 сут после общего облучения в дозах 10— 100 Гр в основном обусловлена повреждением эпителия ЖКТ и системы обновления клеток костного мозга. Повреждение этих систем вызывает расстройство пищеварения, потерю жидкости и электролитов и инфицирование организма. [c.77] Повреждение популяции стволовых клеток костного мозга является летальным для организма, поскольку эта популяция представляет собой систему обновления циркулирующих клеток крови. Клетки крови не делятся, характеризуются специализированными функциями, быстро изнашиваются и должны постоянно обновляться. Например, продолжительность жизни эритроцитов у мышей равна приблизительно 60 сут, длительность жизни гранулоцитов характеризуется сокращением их количества в 2 раза в течение 5—6 ч (период полужизни) продолжительность жизни тромбоцитов (кровяных пластинок) составляет приблизительно 10 сут. Гибель клеток-предшественниц быстро приводит к падению количества разных типов клеток в крови (см. рис. 6.2). Сокращение числа клеток периферической крови обусловливает симптомы и признаки, предшествующие гибели. Это анемия, геморрагии (кровотечения) и инфекция. [c.78] Сокращение числа эритроцитов, а соответственно, и содержания гемоглобина в крови - причина анемии. Эритроциты теряются не только в результате нормального старения и гибели, но также в результате прохождения через стенки поврежденных капилляров. Уменьшение числа тромбоцитов, участвующих в свертываемости крови, играет значительную роль в возникновении кровотечений. К анемии, таким образом, добавляется кровотечение, что характерно для радиационного повреждения стенки сосудов. [c.79] Защита животных от инфекции обеспечивается прежде всего кровеносной и лимфоидной системами. Опыты показали, что радиационное сокращение числа циркулирующих гранулоцитов позволяет бактериям проникать в кровь и там быстро размножаться. Бактериальная инфекция играет главную роль в определении того времени, которое животное проживает после тотального облучения в дозах 2 — 10 Гр. [c.79] Гибель после облучения в этих дозах происходит в основном- вследствие угнетения деятельности костного мозга. Это доказывается экспериментами, в которых животным трансплантировали необлученный костный мозг после облучения в тотальной дозе. Если количество трансплантированных клеток достаточно велико, то животное может избежать гибели. Рисунок 6.4 показывает эффект введения различного числа необлученных клеток костного мозга генетически идентичным, летально облученным мышам. Если трансплантируется 7 -10 клеток костного мозга, почти 50% облученных мышей живет больше 25 сут по сравнению с нулевой выживаемостью мышей, которым клетки костного мозга не вводили. [c.79] Кровотечение является, в свою очередь, одной иэ причин развивающейся при облучении анемии. — Прим. ред. [c.79] Три описанных выше механизма гибели, наблюдаемых после острого общего облучения животных, изучали и у людей следующих групп. [c.80] После тотального облучения в дозе около 4 Гр рентгеновским или 7-излучением больные в течение 6—7 сут страдают продолжительной рвотой и диареей, которые впоследствии ослабевают, но тут же сменяются острой фазой болезни, продолжающейся 3—4 нед. Геморрагическая диарея свидетельствует о серьезных кишечных расстройствах и вызывает дисбаланс жидкости в организме, что вместе с септическими инфекциями является в большинстве случаев основной причиной гибели. Пик гибели приходится на 30 сут — период крайнего снижения количества клеток крови. В более поздние периоды гибель снижается и достигает нуля через 60 сут после облучения. [c.80] Вернуться к основной статье