Всего на сайте:
236 тыс. 713 статей

Главная | Биология, Зоология, Анатомия

Опосредованные эффекты облучения  Просмотрен 1246

В облучённом организме повреждения одних тканей и систем неизбежно приводят к реактивным или взаимосвязанным изменениям в других. В принципе далеко не всегда многочисленные нарушения можно отнести к той или иной категории непосредственных или опосредованных реакций в организме.

Дистанционные эффекты облучения в некритических системах организма.К числу таких нарушений относятся различные проявления изменений со стороны ЦНС и органов чувств, эндокринной, иммунной, сердечно- сосудистой и других клеточных систем, условно называемых некритическими, так как они не ответственны за непосредственный исход лучевого поражения. Хотя роль их значительна. Более того, во многих случаях такого рода нарушения приобретают решающее значение, в связи с чем понятие радиоустойчивости в отношении всех этих систем следует понимать достаточно условно.

Угнетения механизмов иммунитета.Изменениям, происходящим в иммунной системе, занимающей как бы промежуточное место между критическими и некритическими системами организма, принадлежит особая роль в патогенезе лучевой болезни.

Наиболее показательным проявлением нарушения иммунитета является повышение чувствительности к возбудителям инфекционных заболеваний, сопровождающееся количественными и качественными изменениями нормальной микрофлоры организма. Нарушение антимикробного иммунитета связанные с этим инфекционные осложнения можно рассматривать как следствие повышения проницаемости тканевых барьеров, нарушения фагоцитарной способности клеток ретикулоэндотелиальной системы и угнетения детоксицирующей способности тканей в сочетании с угнетением неспецифических бактерицидных систем организма- лизоцима, бактерицидных субстанций кожи и ряда тканей. Кроме того, облучение угнетает образование антител, хотя почти не влияет на их продукцию.

Большое значение имеют также развивающиеся аутоиммунные процессы. В качестве аутоантигенов в принципе могут быть как нормальные ткани при их попадании в русло крови, где они обычно не встречаются, так и патологически изменённые белки и связанные сними вещества. После облучения создаётся реальная возможность столкновения организма с аутоантигенами обоих видов вследствие быстро развивающейся тканевой деструкции, резкого повышения проницаемости тканевых барьеров и изменения антигенных свойств.

После облучения происходит утрата части нормальных антигенов и появление антигенных качеств, не свойственных норме. Потеря части нормальных антигенов, означающая утрату определённых структур, может быть причиной нарушения функций тканей и клеток. Циркуляция в крови тканевых антигенов приводит к иммунологической перестройке организма – сенсибилизация и образование антител двух родов – против денатурированных белков и против аутотканей. Считается, что аутоаллергия занимает ведущую роль в развитии лучевой болезни, которую можно считать как своеобразное аутоиммунное заболевание, характеризующееся выраженной направленностью реакций против распада собственных тканей в сторону сенсибилизации.

Нарушение основных биохимических процессов обмена веществ на разных этапах лучевого поражения. Говоря о биохимических процессах, в подвергнутом облучению организме, следует всегда иметь в виду их деление на две категории:

1. Биохимический этап в механизме первичного действия ИИ;

2. Биохимические изменения, происходящие в организме при формировании лучевой болезни и её отдалённых последствий.

Нарушения обмена веществ, происходящие на разных этапах формирования лучевой болезни, в свою очередь можно подразделить на ранние, регистрируемые в первые минуты и часы после окончания облучения, и последующие, возникающие через несколько суток, месяцев и лет. К числу ранних реакций организма следует отнести нарушения синтеза нуклеиновых кислот, белка и окислительного фосфорилирования. Наиболее радиочувствителен процесс биосинтеза ДНК. При этом угнетение некоторых этапов может быть вызвано непосредственным воздействием радиации или же ингибированием процессов образования субстратов, участвующих в превращениях нуклеотидов.

Ранние нарушения не обязательно являются непосредственными следствиями воздействия ИИ, и могут усиливаться в результате развития в ядре и цитоплазме уже в ранние сроки вторичных процессов.

Регуляция обменных процессов после облучения нарушается и на структурном уровне. Развиваясь и суммируясь, эти процессы вызывают различные типы поражения клеток в разных тканях.

Это в свою очередь обуславливает возникновение межтканевых и межсистемных нарушений в организме, выражением которых и являются различные нарушения обмена веществ.

Отмечены и наиболее общие, типичные изменения обмена веществ, проявляющиеся особенно ярко в течение периода разгара лучевой болезни и непосредственного восстановления. Это прежде всего относится к нарушениям белкового обмена, анализ которых позволяет приписать им участие в формировании механизмов радиочувствительности организма. Значительные нарушения белкового обмена определяются прежде всего процессами массовой клеточной деструкции радиочувствительных систем, сопровождающейся уже на ранних стадиях повышенным содержанием азотсодержащих веществ в крови, а также выделением таурина и других аминокислот с мочой. Значительно более устойчив обмен углеводов, синтез которых если и нарушается, то только в поздние стадии лучевого поражения результате глубокого патологического изменения органа, в котором он осуществляется.

Большой интерес вызывают радиационные нарушения обмена липидов. Благодаря их лёгкой окисляемости, усиливающейся под вилянием облучения, образующиеся перекиси участвуют на самых ранних этапах биологического действия ИИ в виде органических радикалов. Под влиянием облучения наблюдается уменьшение антиокислительной активности липидов, интенсификация окислительных реакций и связанное с ним изменение состава липидов мембран.

ГЛАВА 3.10.ОТДАЛЕННЫЕ ПОСЛЕДСТВИЯ
ОБЛУЧЕНИЯ

 

3.10.1. Формы и проявления отдалённых последствий

Одна из самых характерных особенностей, отличающих лучевую болезнь от других патологий, состоит в том, что спустя весьма длительный срок после воздействия в организме возникают функциональные нарушения.

Различают неопухолевые и опухолевыеформы. Неопухолевые формы включают три вида патологических процессов:

· гипопластические состояния – развиваются в кроветворной ткани, слизистых оболочках органов пищеварения, дыхательных путей, в коже и других органах. Возникают при достаточно высоких дозах как при внешнем гамма – облучении, так и при действии инкорпорированных нуклидов. Проявляются в виде анемии, лейкопении, атрофией слизистой желудка, гастритом и бесплодием. Эти состояния трудно поддаются лечению и плохо восстанавливаются.

· склеротические процессы – характерно обширное и раннее повреждение сосудов облучённых органов, развитие полиморфизма и атипизма восстановительных процессов с появлением полиплоидных клеток. Морфологически проявляется в виде цирроза печени, атеросклероза, хронических дерматитов, некрозов тканей и поражений нервной системы.

· дисгормональные состояния – возникают без выраженной дозовой зависимости у 50–100% облучённых организмов. Развиваются они, по видимому, по опосредованному пути лучевого воздействия. Проявляются в форме ожирения, нарушения секреторной и гормональной функции, альдостеронизма, поражений щитовидной и поджелудочной желез.

Опухолевые формы отдалённых последствий возникают чаще при облучении инкорпорированными альфа – и бета – излучателями. Различают три вида опухолей:

· опухоли, развивающиеся по прямому механизму (опухоли костей, печени, почек, лёгких, соединительной ткани, кожи);

· дисгормональные опухоли (матка, яичники, предстательная железа), опухоли половых органов, желез внутренней секреции;

· опухоли сложного генеза, возникающие в результате прямого и дисгормонального механизмов; лейкозы, опухоли молочных желез (см. рис. 32.

Рис.

32 Типы опухолей

Типы отдалённых последствий:

1) сокращение продолжительности жизни,

2) возникновение дополнительных случаев лейкозов, злокачественных опухолей, катаракт и нефросклерозов,

3) снижение плодовитости,

4) нарушения эмбрионального развития.

Сокращение продолжительности жизни – самый общий из отдалённых эффектов облучения. Выявлена прямая пропорциональная зависимость между дозой радиации и степенью укорочения жизни. Что касается людей, то уменьшение продолжительности жизни связано с увеличением заболеваний лейкозами и раком. Собственно укорочения длительности жизни, не связанного с конкретными формами патологий выявить не удалось. При ядерной бомбардировке тем не менее происходит отбор более сильных индивидов. Более слабая часть человеческой популяции погибала в большей степени непосредственно под влиянием поражающих факторов ядерного взрыва либо в ранние сроки после него. Поэтому вопрос о влиянии радиации на продолжительность жизни людей остаётся открытым.

Злокачественные новообразования под влиянием облучения могут возникать практически во всех органах. Наиболее часто наблюдаются лейкозы, раки молочной железы, желудка и лёгких ( возникающие в основном в результате общего лучевого воздействия), а также опухоли кожи и костей- результат местного облучения- внешнего или внутреннего. Частота заболевания лейкозами зависит от дозы радиации и расстояния от гипоцентра взрыва.

В условиях длительного воздействия мягкого рентгеновского излучения и потоков электронов спустя много лет могут развиться опухоли кожи и подкожно клетчатки. В современных условиях рак кожи возникает спустя 18–25 лет после интенсивной лучевой терапии.

Катаракта (помутнение хрусталика) – типичное отдалённое последствие общего облучения организма или местного облучения глаз и роговицы, которое является пороговой реакцией. Длительность скрытого периода растёт с возрастом. Минимальная пороговая доза рентгеновского излучения при однократном воздействии – 2 Гр. Чем дольше во времени растянута доза радиации, тем реже возникновение катаракты.

К отдалённым последствиям облучения относится также нефросклероз, развивающийся в результате повреждения почечной ткани и сосудов почек при выведении радионуклидов из организма. При этом разрушенные участки почечной ткани замещаются лишённой активности соединительной тканью. Следствием нефросклероза часто является стойкое повышение артериального давления.

3.10.2. Механизм отдалённых последствий

Отдалённые последствия облучения обычно рассматривают как проявления ускоренного старения, признаки которого (катаракты, склероз сосудов, поседение) близки или напоминают изменения, вызванные облучением. Скорее всего «радиационное старение» представляет собой прямое следствие повреждения клеток малообновляющихся органов – печени, почек, костной ткани, в которых возникшие точковые мутации и аберрации хромосом накапливаются, обуславливая функциональную неполноценность органов и всего организма.

Значение имеют и нарушения эндокринной регуляции. То есть, полной аналогии между естественным и «радиационным» старением нет, хотя процесс накопления соматических мутаций имеет место в обоих случаях.

Если учесть, что организм млекопитающих состоит преимущественно из органов, то можно предположить, что в течение длительного времени после облучения он представляет собой функционально неполноценную систему. Ярким следствием универсального характера функциональной неполноценности организма и является формирование такой интегральной реакции, как сокращение продолжительности жизни, которое можно рассматривать как проявление необратимой компоненты лучевого поражения.

В ходе этих исследований установлено, что при дозах, вызывающих гибель 50% клеток, потомки большинства выживших клеток оказываются измененными в наследственном отношении «радио-расы». Облучение на протяжении сотен клеточных генераций вызывает неустойчивое состояние ядерного аппарата, вследствие чего в клонах этих клеток при размножении все время происходит выщепление как нежизнеспособных, отмирающих, элементов, так и клеток с различными наследуемыми нарушениями морфологических и физиологических функций. Некоторые из таких «радиорас» отличаются пониженной скоростью размножения и высокой чувствительностью к различным воздействиям (например, температурным), нелетальным для контрольных клеток. Другие «радиорасы» характеризуются безудержным, неупорядоченным ростом, сопровождающимся появлением новых морфологических вариантов, напоминая в этом отношении злокачественный рост, последствия облучения обозначают термином «генетическая нестабильность».

Потомки выживших облученных клеток животных также несут различные наследственные аномалии, отражающие их генетическую нестабильность, что проявляется, в частности, в снижении функциональной активности и в снижении жизнеспособности целостного организма.

Неполноценность пост радиационного восстановления организма облученных животных, приводящая к большей подверженности их различным заболеваниям, а также неблагоприятному влиянию физиологических перегрузок и различных внешних агентов.

Вновь возникающие мутации затрагивают лишь один из гомологичных участков парных хромосом, составляющих геном соматических клеток, т. е. эти мутации находятся в гетерозиготном состоянии, способны существенно изменять клеточный метаболизм.

Итак, основу отдаленной лучевой патологии на клеточном уровне составляют три типа нарушений, возникающих в результате непосредственного воздействия радиации.

Первый тип – клеточная гибель. Она имеет значение для патогенеза последствий, имеющих в своей основе невосполнимую утрату камбиального резерва, например изменения в гонадах при лучевой кастрации.

Второй тип стойких нарушений–консервация наследственных нарушенийнаибольшее значение имеет для тканей с низким уровнем физиологической регенерации, проявляясь в отдаленные сроки.

Третий тип – нелетальные наследственные изменения нарушения, стойко репродуцирующиеся при размножении соматических клеток.

Все это дает основание для заключения о том, что один из механизмов формирования отдаленных последствий облучения–накопление повреждений в генетическом аппарате соматических клеток, такие нарушения участвуют в развитии нефросклероза, катаракты, ослабления эластичности кожных покровов и различных нейродистрофических расстройств.

В развитии отдаленной лучевой патологии нельзя не учитывать возможную роль различных эпигеномных нарушений. Могут оказывать опосредованное влияние нарушения нейроэндокринной регуляции, определяющие снижение ряда адаптивных возможностей организма, и в механизме возникновения злокачественных опухолей.

Установлены факты, дающие основания полагать, что возникновение опухолей под влиянием разнообразных агентов внешней среды, в том числе и ионизирующих излучений, обусловлено одним общим звеном, а именно – функционированием специальной генетической программы – онкогена. В настоящее время выделены и клонируются несколько десятков онкогенов, вызывающих отдельные типы опухолей. Возникновение онкогена индуцируется путем генетических перестроек ДНК непосредственно под действием ионизирующего излучения. Не исключено также, что возникающие под влиянием ионизирующей радиации длительно сохраняющиеся множественные рецессивные мутации ведут к нестабильности генома, также облегчающей сборку онкогенной программы.

Нарушения, составляющие основу отдаленной лучевой патологии, представляют собой повреждения ядерного аппарата в клетках соматических тканей, в основном характеризующиеся низким темпом физиологической регенерации, а частично и активно обновляющихся систем. Выжившие после облучения клетки весьма часто дают неполноценное потомство – клеточные клоны с изменённой наследственностью, отличающиеся повышенной смертностью и различными искажениями жизненно важных функций. Эта закономерность имеет общебиологический характер и распространяется от бактерий и дрожжей до клеток млекопитающих в культуре и в целостном организме. Вполне вероятно, что это явление, обуславливая неполноценность облучённого организма, способствует появлению у него различных злокачественных новообразований, а также функциональных нарушений, прежде всего в тех органах и тканях, которые не подвержены интенсивной физиологической регенерации. В связи с этим, животные в большей степени подвержены различным заболеваниям, а также неблагоприятному влиянию физиологических перегрузок и различных внешних агентов, что в итоге приводит к более быстрому изнашиванию и сокращению продолжительности жизни.

Накопление повреждений генетическим аппаратом клетки – один из механизмов формирования отдалённых последствий облучения. Весьма вероятно, что те же нарушения определяют и такие последствия, как нефросклероз, катаракту, ослабление эластичности тканевых покровов и различные нейродистрофические расстройства. Вместе с тем нельзя не учитывать роль различных эпигеномных (или, иначе называемых эпигенетическими) нарушений в развитии отдалённой лучевой патологии.

Кроме того, на развитие последствий могут оказывать опосредованное влияние нарушения эндокринной регуляции, определяющие снижение ряда адаптивных возможностей организма. Опосредованный компонент чётко выражен в механизме образования злокачественных опухолей, особенно при общем облучении.

ГЛАВА 3.11.ПРОЦЕССЫ ВОССТАНОВЛЕНИЯ
В ОБЛУЧЁННОМ ОРГАНИЗМЕ

 

Предыдущая статья:Минимальная абсолютно летальная доза для различных видов Следующая статья:Кинетика восстановления организма после тотального облучения
page speed (0.1916 sec, direct)