Действие ионизирующих излучений на «критические» системы организма

ОСТРАЯ ЛУЧЕВАЯ БОЛЕЗНЬ

Клиническое течение, тяжесть и прогноз лучевого поражения организма определяются, с одной стороны, величиной поглощенной дозы ионизирующего излучения, ее распределением в про-странстве и времени, с другой — радиочувствительностью тканей, органов и систем, наиболее существенных для жизнедеятельности организма. Такие ткани, органы и системы принято называть «критическими», поскольку именно их повреждение определяет преимущественный тип лучевых реакций, специфику и время их проявления, а также значимость для выживания или гибели организма в определенные сроки после облучения.

Еще в 40-х годах XX века было показано, что в определенных дозовых диапазонах средние сроки гибели мышей не изменяются, несмотря на увеличение дозы облучения. Так, при облучении в дозах до 10 Гр продолжительность жизни животных составляет от нескольких недель до нескольких дней, далее наблюдается плато (несколько дней), несмотря на увеличение дозы от 10 до 100 Гр, а при последующем увеличении дозы облучения продолжительность жизни снова резко укорачивается (от нескольких дней до несколько часов). В последующие годы такой «ступенчатый» характер зависимости между дозой облучения и средней продолжительностью жизни был продемонстрирован практически для всех видов млекопитающих (мыши, крысы, хомячки, морские свинки, обезьяны, человек), земноводных (лягушки), насекомых, червей и даже растений, что указывает на общебиологический характер этой закономерности. Описанный выше характер кривой «доза-эффект» отражает различные формы лучевого поражения организма, зависящие от степени повреждения той или иной «критической» системы. Так, при облучении человека в дозах до 10 Гр гибель обусловлена повреждением системы кроветворения, (костномозговая форма ОЛБ), 10-80 Гр — поражением желудочно-кишечного тракта (кишечная форма ОЛБ) и, наконец, при облучении в дозах свыше 80 Гр гибель наступает в первые часы после воздействия от нарушения функции ЦНС (церебральная форма ОЛБ). При облучении в дозе менее 1 Гр проявлений ОЛБ не наблюдается. Возможны умеренные гематологические изменения и нестойкие астенове-гетативные расстройства, которые трактуются как лучевая реакция.

В самом общем виде патогенез костномозговой формы ОЛБ можно представить следующим образом.

Под влиянием облучения в гематопоэтической системе происходят легкие нарушения динамического равновесия между отдельными пулами, приводящие в конечном итоге к ее несостоятельности, панцитопении и характерным клиническим проявлениям костномозгового синдрома, описанным ниже. В соответствии с правилом Бергонье и Трибондо наиболее радиочувствительными являются клетки стволового пула, а также (хотя и в меньшей степени) элементы делящегося — созревающего пула. Практически сразу после облучения отмечается временное прекращение деления всех гематопоэтических клеток (блок митозов), независимо от того, какая из них выживет или погибнет в последующем, а также гибель молодых, малодифференцированных и делящихся клеток после одного или нескольких митозов, при минимальных изменениях динамики процесса клеточного созревания и времени выхода зрелых элементов в периферическую кровь и продолжительности их пребывания в функциональном пуле. В результате стволовой и делящийся созревающий пулы начинают опустошаться сразу после облучения, число созревающих элементов убывает по мере окончания их дифференцировки и выхода в периферическую кровь, и, наконец, количество зрелых (функционирующих) клеток уменьшается в последнюю очередь, когда их естественная убыль перестает восполняться вследствие опустошения предшествующих пулов.

Интенсивность опустошения костного мозга обусловлена скоростью поступления клеток из делящегося созревающего пула в пул созревания, т. е. состоянием (активностью) процессов дифференцировки клеток, а глубина зависит от количества выживших стволовых клеток. Именно в период аплазии кроветворения наблюдаются наиболее драматические события клинического течения лучевого поражения, являющиеся основной причиной летальных исходов, — инфекционные осложнения, обусловленные агранулоцитозом, и геморрагические проявления, связанные с тромбоцитопенией. Стадия опустошения сменяется фазой восстановления кроветворной функции костного мозга. Процесс регенерации гемопоэза обеспечивается за счет стволовых клеток, сохранивших способность к неограниченному размножению. При этом в первую очередь активизируются реакции, направленные на восстановление пула стволовых элементов и лишь во вторую очередь часть пролиферирующих клеток может быть направлена на репопуляцию следующих компартментов. Процесс регенерации гемопоэза включает несколько системных реакций:

- ускорение темпа размножения оставшихся непораженными или способными к пролиферации стволовых клеток;

- увеличение скорости созревания коммитированных клеточных элементов;

- вступление в процесс пролиферации стромальных клеточных элементов (прежде всего, фибробластов);

- значительное увеличение в костном мозге количества макрофагов, гистиоцитов и плазматических клеток.

Активация пролиферации фибробластов, предшествующая ускорению размножения стволовых кроветворных клеток, способствует оптимизации этого процесса, поскольку он осуществляется на основе вновь создаваемой фибробластами подложке. Изменения, происходящие в системе плазматических и макрофагальных элементов костного мозга, способствуют удалению из него продуктов распада кроветворных клеток и также облегчают регенерацию гемопоэза.

При кишечной форме ОЛБ гибель организма обусловлена несостоятельностью функций клеток кишечного эпителия. При этом наиболее радиочувствительными являются стволовые клетки крипт тонкого кишечника, большая их часть погибает уже при облучении в дозах 4—6 Гр. Зрелые эпителиоциты кишечных ворсинок являются значительно более радиорезистентными, основная их часть (так же как клетки функционального пула кроветворной ткани) погибает после облучения в дозах свыше 15 Гр. Большая (по сравнению с родоначальными элементами гемопоэтической системы) радиоустойчивость стволовых клеток кишечника связана с тем, что в последних процессы постлучевой репарации и регенерации протекают значительно быстрее, чем в костном мозге. Клинические проявления кишечного синдрома могут отмечаться уже при тяжелой и крайне тяжелой степени костномозговой острой лучевой болезни (доза облучения 6—10 Гр), однако дозовый порог полного опустошения стволового пула крипт, обусловливающего декомпенсацию функции кишечника при лучевом поражении, составляет для человека 10—20 Гр («кишечная форма ОЛБ»).

Кинетические параметры развития кишечного синдрома определяются временем прохождения энтероцита по поверхности ворсинки от ее основания к вершине с последующим слущиванием. Сразу после облучения в «кишечном» диапазоне доз значительная часть стволовых клеток крипт погибает по интерфазному механизму, другие (по окончании фазы митотического блока) погибают после одного или нескольких делений. В результате опустошения выстланных зародышевым эпителием крипт прерывается процесс новообразования и поступления на ворсинку эпителиоцитов и (поскольку продвижение зрелых клеток по ворсинке и их слущивание продолжается с нормальной скоростью) происходит полное оголение ворсинки и слизистой оболочки кишечника, приводящие, в свою очередь, к нарушению его основных функций — барьерной и поддержания водно-электролитного баланса организма.

Обезвоживание организма при кишечном синдроме обусловлено нарушением процессов активного всасывания и реабсорбции воды и электролитов, возрастанием экскреции жидкости в просвет кишечника и усилением его моторно-эвакуаторной функции, что в конечном итоге приводит к развитию тяжелой диареи.

Нарушение целостности кишечного барьера (оголения слизистой кишечника и опустошение пейеровых бляшек) способствует развитию бактериемии и генерализации инфекции. Кроме того, выделяемые кишечными бактериями токсины увеличивают гибель эпителиоцитов и ускоряют процесс оголения ворсинок.

Помимо гибели клеток покровного эпителия кишечника, важнейшую роль в механизмах развития инфекционных проявлений кишечного синдрома играет поражение гемопоэза, способствующее снижению противоинфекционной резистентности организма.

Сосудисто-токсическая форма ОЛБ, развивающаяся после облучения в диапазоне 20-80 Гр, проявляется в виде тяжелых гемодинамических расстройств, обусловленных парезом и повышением проницаемости сосудов, и симптомами общей интоксикации, вызванной проникновением во внутреннюю среду организма продуктов радиационного распада тканей, первичных и вторичных радиотоксинов, эндотоксинов кишечной микрофлоры.

Важную роль в механизмах развития этой формы лучевого поражения играет массивный выброс в кровоток биологически активных веществ (катехоламины, серотонин, гистамин, кишечные пептиды) из эндокринных клеток, локализованных, главным образом, в энтерохромаффинных клетках кишечника; компонентов ренин-ангиотензин-альдостероновой системы (вазокринные пептиды, минералокотикоиды), калликреина, простагландинов и др.

Перечисленные сдвиги приводят к повреждению синаптических образований в структурах головного мозга, нарушению функций основных нейромедиаторных систем (дофамин-, серотонин-, ГАМК, холинэргических), дисбалансу в системе циклических нуклеотидов, что в свою очередь сопровождается изменениями метаболизма в самих нервных клетках, нарушениями регуляции биохимических и физиологических процессов в облученном головном мозге, расстройствами микроциркуляции, повышением проницаемости гематоэнцефалического барьера, развитием острой гипоксии, отека и набухания головного мозга, нарушениями гемодинамики и дыхания и, в конечном итоге, приводят к гибели организма в течение 4-7 сут после облучения.

Церебральная форма ОЛБ, при которой нарушения структуры и функции ЦНС являются критическими для течения и исхода радиационного поражения организма, развивается у млекопитающих, в том числе и у человека, после облучения в дозах свыше 80 Гр и только в том случае, если воздействию ионизирующих излучений подвергается непосредственно головной мозг. Некоторые проявления церебрального лучевого синдрома (ЦЛС), в частности так называемая «ранняя преходящая недееспособность» (РПН), могут возникать и при облучении в дозах порядка 30-50 Гр.

Одним из пусковых механизмов развития церебрального лучевого синдрома (прежде всего его наиболее ранней фазы — РПН) является деэнергизация нейронов, обусловленная угнетением процессов окислительного фосфорилирования и продукции макроэргов. Нарушения Функций нервных центров при церебральной форме ОЛБ связаны также с расстройством гемо- и ликворо-динамики в головном мозге, повышением проницаемости гематоэнцефалического барьера, отеком и набуханием нервных клеток. Смерть пострадавших обычно наступает в течение 1—2 сут после облучения от паралича дыхательного центра.

Поиск по сайту: