книги из ГПНТБ / Биологические эффекты неравномерных лучевых воздействий

кроветворных органов выявляет значительно большую эффек­ тивность экранирования костного мозга, селезенки и лимфо­ узлов.

При воздействиях в дозе, превышающей ЮОб—1100 р, в кли­ нической картине лучевой болезни проявляются признаки по­ ражения ЖКТ, поэтому защита одной гемопоэтической ткани уже не оказывает столь выраженного эффекта. В этом случае существенное влияние на поражение животных оказывает со­ четанная защита тонкого кишечника и костного мозга, что достигается размещением экранов над областью живота [14, 17—20,31,43—45,66,67,85—94].

Кроме того, в ряде исследований показано снижение пора­ жающего действия при экранировании печени [14, 31, 62, 74—76, 95], почек [13, 82—84] и надпочечников [96—98]. Однако све­ дения об эффективности экранирования этих органов противо­ речивы. В некоторых из этих работ была использована защита органов, неизбежно сопровождавшаяся защитой определенного объема костного мозга и тонкого кишечника, роль которых в ослаблении лучевого поражения животных не вызывает со­ мнений.

Степень защиты зависит также и от дозы излучения. Пред­ принимались попытки определить общую тенденцию изменения биологического эффекта при субтотальиых воздействиях в за­ висимости от дозы. Лишь в трех работах высказываются пред­ положения на этот счет. Отмечено, что максимальный защитный эффект экранирования участков костного мозга у крыс прояв­ ляется при воздействии в меньшей дозе [1]; по мере возраста­ ния дозы он снижается, а затем, при достижении определенного критического уровня дозы, исчезает совсем. По данным ра­ боты [71], эффективность защиты значительно выше при облу­

защитный эффект может сохраняться на одном уровне при облучении в дозе от минимальной летальной до абсолютно ле­ тальной.

Эффективность защиты зависит также от объема экранируе­ мой области, т. е. от массы защищенных тканей. При экрани­ ровании области живота свинцовыми блоками шириной 2— 6 см облучение крыс в дозе 1000—1650 р приводило к выживае­ мости 70—100% животных. Использование экрана шириной меньше 2 см резко увеличивало гибель [19]. Подобные результа­ ты получены и в работе [99]. Возрастание защитного эффекта по мере увеличения массы защищаемых тканей отмечено и в дру­ гих исследованиях [5, 8, 11 —13, 82—84, 87, 100—102]. Одина­ ковый защитный эффект наблюдали при экранировании поло­ вины бедра или двух бедренных костей [11Эти данные свидетельствуют о существовании минимального объема тканей, в первую очередь кишечника и костного мозга, сохранение кото-

6 Зак. 873 81

рых необходимо для последующего восстановления пораженного радиацией организма [85, 86, 90].

Наряду с указанными факторами важную роль играет также и остаточная доза, которая связана с толщиной экрана [19, 33—36]. При облучении мышей и крыс в дозе до 1000—1100 р было показано, что выживаемость их практически не меняется, если па экранированные участки приходится не более 20% об­ щей дозы. При облучении собак протонами (250 Мэе) в дозе 350 рад эффективность не снижалась, если доза на защищен­ ный участок не превышала 70 рад [63].

Эффективность экранирования показана и при фракциони­ рованном облучении. Защита одного и того же участка костного мозга у мышей и крыс при ежедневном облучении в дозе 40— 100 рад значительно увеличивает суммарную дозу излучения, приводящую животных к гибели [47, 50, 54].

При сравнении эффективности физической защиты отдельных областей тела у животных разных видов выявляется зависи­ мость от видовых и внутривидовых особенностей. Так, например, для достижения одинаковой степени защиты при облучении в сравнимых дозах в ряду мышь — крыса — собака — обезьяна относительный объем защищаемой костномозговой ткани дол­ жен значительно увеличиваться [55, 58, 103, 104]. Это, по-види­ мому, связано с различной способностью к миграции полипотентных стволовых клеток костного мозга у животных разных видов. Известно, что у грызунов активное участие в гемопоэзе принимает и селезенка. Однако эффективность экранирования ее у мышей значительно больше, чем у крыс [32, 35, 36]. В ра­ ботах [13, 42, 82—84, 105, 106] показано, что защитный эффект экранирования участков костного мозга сильнее выражен у жи­ вотных более радиочувствительных линий, чем у радиорезистентпых мышей и крыс.

Количественные закономерности лучевого поражения при эк­ ранировании различных областей тела. Количественной оценке лучевого поражения посвящено небольшое число исследований. Опубликовано лишь несколько работ, в которых изучены зави­ симости гибели от дозы при экранировании различных областей тела. Показано, что защита выведенной наружу селезенки у мы­

экранировании надчревной области [90]. Кроме того отмечено, что экранирование у крыс всего живота или его верхнего отдела способствует увеличению Л Д 5 0 / 3 0 до 1700—2000 р по сравнению с 600—720 р при тотальном воздействии [19, 87]. На крысах также изучена сравнительная эффективность экранирования го­ ловы, грудной клетки и двух отделов живота [46]. Максимальное снижение биологического эффекта отмечено при защите верхнего отдела живота. В других работах практически отсутствуют дан­ ные для сравнительной количественной оценки эффективности

Продолжение табл. 18

ярко проявляется это при экранировании всей области живота или его верхнего отдела.

Так как основными системами, определяющими тяжесть и исход лучевого поражения при воздействиях в дозе порядка ЛД50 — ЛДкю, являются кроветворная система и ЖКТ, то наи­ больший интерес представляет Изучение изменений, развиваю­ щихся именно в этих системах.

Изменения, происходящие в костном мозге тотально облу­ ченных животных, подробно описаны в монографиях [115, 116] и в основном сходны у животных разных видов. Различия про­ являются лишь во времени их развития и в степени выражен­ ности реакций на воздействие в данной дозе.

При субтотальном облучении с экранированием участков костного мозга в незащищенном костном мозге в течение первых трех суток, так же как и в случае тотального облучения, на­ блюдается выраженное клеточное опустошение. Если при общем воздействии на пятые сутки видны лишь отдельные очаги реге­ нерации, которые в дальнейшем могут подвергаться регрессии, а истинная регенерация отмечается на 8—10-е сутки [87, 116], то при субтотальном облучении стойкая регенерация отмечается уже на пятые сутки, а к 10-м суткам наблюдается полное вос­ становление [5].

Иная картина обнаружена в защищенном костном мозге. В первые сутки после облучения защищенный костный мозг бли­ зок к норме: отмечается некоторое увеличение ретикулярных клеток (до 8—10%), красный росток не подавлен, процессы деления, дифференцировки и созревания не нарушены. Лишь на 10—15-е сутки отмечается несколько усиленный распад клеток и задерживается их созревание. Однако уже на 20-е сутки эти процессы нормализуются, и экранируемый костный мозг не от­ личается от контрольного до облучения.

Некоторые исследователи, отмечая менее выраженные изме­ нения в костном мозге при субтотальном облучении, полагают, что экранирование не влияет на первичное поражение тканей. По данным авторов работ [117—120], в экранируемом костном мозге крыс, облученных в дозе 700—1000 р, отмечается резкое снижение числа эритроидных клеток и частичное подавление миелоидного ряда. Опустошение начинается сразу же после облучения (в некоторой степени оно объясняется стрессом) и достигает своего максимума через 6 ч. Отмечается также сни­ жение через 24 ч после воздействия пролиферативной актив­ ности экранированного костного мозга крыс, облученных в дозе 600—800 р [77]. Однако уже к 3—10-м суткам исследованные показатели возвращаются к норме или даже превышают ее.

Некоторые авторы [664—66, 121] одной из причин опустоше­ ния костного мозга считают возникновение микронекрозов и при этом подчеркивают, что обязательным условием для их появления является непосредственное действие радиации, В за*

щищенном костном мозге микронекрозы не образуются, и по­ этому опустошение там выражено в значительно меньшей сте­ пени, а процессы регенерации развиваются быстрее.

Из анализа приведенных данных вытекает, что тяжесть и исход лучевого поражения при субтотальном воздействии зави­ сят от дозы, поглощенной в облученных участках костного мозга, и от объема защищенной кроветворной ткани. Основы­ ваясь на этом предположении некоторые авторы [24, 25] объясняют различия в эффективности экранирования головы, грудной клетки, двух отделов живота, таза и бедра собак при облучении кх протонами с энергией 120 Мэе в дозе 350 рад неодинаковым содержанием костного мозга в защищенных участках тела (9,7; 13,9; 6,3; 7,6; 14,4; 9,0% соответственно).

Грудная клетка и таз содержат максимальное количество кост­ ного мозга, поэтому наибольший защитный эффект наблюдается при экранировании этих областей. Однако с таких позиций не­ понятна высокая эффективность экранирования живота, уста­ новленная другими авторами [19, 67, 99].

При оценке максимального количества кариоцитов костного • мозга, которое еще способно оказывать защитный эффект, ука­ зывают на необходимость сохранения у крыс 10-107 ядросодер­ жащих клеток [1] или 3—5% всего костного мозга [3,4]; крити­ ческий объем для собак составляет 6—8% общего количества

[24, 25].

Чем можно объяснить эффективность экранирования костного мозга? При тотальном облучении восстановление клеточной популяции происходит за счет неповрежденных клеток и вос­ становления клеточного деления, подавленного облучением [116, 122]. При субтотальном облучении, наряду с этим меха­ низмом, включается и приобретает решающее значение и другой, связанный с сохранением и последующим выходом в кровь из необлученных участков костного мозга полипотентных стволо­ вых клеток, их миграцией, пролиферацией и дифференциацией

[6, 57, 58, 68, 69, 73, 104, 111—114, 123—130]. Спонтанное рас­ селение стволовых клеток у животных разных видов выражено в неодинаковой степени: наиболее ярко оно проявляется у мы­ шей, несколько хуже у крыс.

Спонтанное расселение стволовых клеток из необлученных участков костного мозга начинается сразу же после облучения. В течение первого часа в облученный костный мозг мышей миг­ рирует количество стволовых клеток, необходимое для почти полного восстановления кроветворения, при этом в экранируе­ мом участке число их не уменьшается в течение первых пяти

часов [131].

Некоторые исследователи связывают тяжесть и исход луче­ вого поражения с развитием тромбоцитопении, поскольку содер­ жание кровяных пластинок оказывает влияние на выраженность геморрагического синдрома. Экранирование даже небольшого

участка костного мозга предотвращает разрушение мегакариоцитов и снижение их активности, в результате чего не происходит развития тяжелой тромбоцитопеиии [59, 132, 133].

При субтотальном облучении отмечено уменьшение продук­ ции лейколизинов [134]. Уменьшение числа первично повреж­ денных клеток при экранировании приводит к снижению продук­ тов распада, оказывающих аутоиммунизирующее влияние на организм. Таким образом, экранирование костного мозга не предотвращает развития лучевой болезни, а лишь уменьшает ее проявления и сдвигает летальный эффект в сторону больших доз.

Предпринимались попытки усилить защитный эффект, наблю­ даемый при субтотальном облучении. В качестве одного из методов была использована кровопотеря, предшествующая об­ лучению [3, 4, 52, 100, 101]. Как известно, кровопотеря вызы­ вает усиленную выработку эритропоэтина, который стимулирует кроветворение в защищенном участке костного мозга. Высказы­ валось также предположение, что эритропоэтин способствует выходу стволовых клеток, их приживлению и дифференциации на месте имплантации [135, 136].

Расселению стволовых клеток способствуют и гемостимуля­ торы пуринового ряда: этаден, маэфиллип и пр. Подобным же свойством обладают мексамин и цистамин [111].

Ускорить естественный процесс расселения защищенных от радиации клеток оказалось возможным с помощью их транс­ плантации [47, 48, 112, 137]. Для получения эквивалентного эффекта требуется защитить в 10—500 раз больше костномоз­ говых клеток, чем это необходимо при трансплантации [6, 138]. Между объемом экранированного участка костного мозга и эффективностью аутотрансплантации имеются обратные соотно­ шения: чем больше объем экранированного участка, тем мень­ шее значение имеет аутотрансплантация [58]. Это соотношение неодинаково для животных разных видов. Наиболее важное значение.аутотрансплантация костного мозга имеет для людей, так как вопрос о спонтанном расселении стволовых клеток у человека окончательно не решен [47, 58, 139—142].

Как уже указывалось, снижение биологического эффекта наблюдалось также и при защите селезенки. Благоприятное влияние экранирования селезенки па повреждающее действие излучения может быть обусловлено, во-первых, непосредствен­ ной ролью селезенки в процессах постлучевого восстановления, во-вторых, опосредованным стимулирующим действием селезенки на регенераторные процессы, происходящие в пораженном кост­ ном мозге [38, 122, 143].

Снижение биологического эффекта в условиях субтотального облучения наблюдается также при экранировании различных отделов ЖКТ. Защита выведенного кишечника при облучении животных в дозах 700—1000 р оказывает благоприятный эф­ фект на органы кроветворения [65, 66, 80, 93, 94]. Бодее рдннее