Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Практикум по токсикологии и медицинской защите. Учебное пособие для студентов медицинских вузов

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

07.09.2026

Размер:

1 Мб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1213 / 3013 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 > Следующая >>>

Тема 8. ВВЕДЕНИЕ В РАДИОБИОЛОГИЮ. ОСНОВЫ БИОЛОГИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ

Таблица 21

Протокол опыта по определению радиочувствительности СКК у мышей

Ãð

¹ группы

Доза облучения,

1 0 Â 100 ðàç 0,5 ìë 10

2 0,5 Â 100 ðàç 0,5 ìë 10

3 1 Â 50 ðàç 0,5 ìë 10

4 2 Â 40 ðàç 0,5 ìë 8

5 4 Â 5 ðàç 0,5 ìë 9

6 6 Â 1 ðàç 1,0 ìë 10

исходной

Кратность

суспензии

разведения

Число

Введенное

количество

селезенок

реципиентов

исследованных

Индивидуальные

18, 23, 15, 21, 22, 20, 19, 23, 26, 20

14, 19, 16, 13, 18, 17, 15, 19, 15, 14

24, 18, 22, 25, 27, 23, 25, 22, 24, 28

5, 9, 7, 9, 8, 4, 8,

7, 9, 8, 10, 8 10, 5,

8, 9

11, 13, 8, 10, 14,

12, 16, 12, 13, 12

колоний

результаты

подсчета числа

колоний

Среднее число

20,7 4170 100 208,4

в 1 бедре

в селезенке

Содержание КОЕ

в расчете

% к контролю

Содержание КОЕ

ìêö

íà 10

различались; они заранее рассчитывались так, чтобы на селезенках реципиентов образовалось удобное для подсчета число колоний.

Закончив введение костного мозга от одной группы доноров, пометив реципиентов и посадив их в отведенные для них клетки, те же процедуры (облучение, получение и введение реципиентам суспензии костного мозга) выполняли с мышами следующей группы и т. д.

Мышам группы ¹ 1 перед взятием у них костного мозга проводили лож ное облучение. 10 мышам группы «контроль облучения» ввели по 0,5 мл сре ды 199. В последующем ежедневно проверяли наличие в разных группах павших мышей и убирали их из клетки.

На 9-й день после трансплантации костного мозга реципиентов подверг ли эвтаназии, извлекли у них селезенки и расположили их на бумажных по лосках, которые затем поместили в чашки Петри и залили жидкостью Буэна. На следующий день количество колоний, выросших на селезенках, подсчи тали под бинокулярной лупой и записали в протокол. Ход и схема проведе ния эксперимента проиллюстрированы на рис. 6.

Задание.

группе, содержание КОЕ

Рассчитайте среднее число экзогенных колоний в каждой

в расчете на 1 бедренную кость донора после об

лучения в каждой дозе и какой это составляет процент по отношению к кон тролю. Рассчитайте также число КОЕ

на 1 млн миелокариоцитов.

121

ПРАКТИКУМ ПО ТОКСИКОЛОГИИ И МЕДИЦИНСКОЙ ЗАЩИТЕ

День первый

День второй

3 мл среды 199

1ìë

9 мл среды 199

1ìë

9 мл среды 199

0,5 ìë

День девятый

День десятый

Ðèñ. 6. Определение числа стволовых кроветворных клеток

в костном мозге облученных мышей по методике экзогенного колониеобразования

Схема проведения эксперимента: 1 — облучение реципиентов; 2 — облучение доноров;

3 — приготовление взвеси костномозговых клеток; 4 — приготовление необходимого разведения

костномозговых клеток; 5 — введение костномозговых клеток летально облученным сингенным

мышам-реципиентам; 6 — извлечение и фиксация селезенок; 7 — подсчет экзогенных колоний

122

Тема 8. ВВЕДЕНИЕ В РАДИОБИОЛОГИЮ. ОСНОВЫ БИОЛОГИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ

У мышей группы «контроль облучения» колоний на селезенке (эндоген ный фон) не было обнаружено. Если бы в этой группе имел место рост коло ний, то среднее значение эндогенного фона следовало бы вычесть из сред него числа колоний, обнаруженных в каждой группе реципиентов.

Выполнив расчеты, перепишите табл. 21 в рабочую тетрадь и заполните пустующие клетки.

Постройте в полулогарифмическом масштабе график зависимости от дозы облучения среднего содержания КОЕ

, сохранивших жизнеспособ

ность, в бедре донора (в % к контрольным значениям). Рассчитайте (графи ческим методом) среднелетальную клеточную дозу (D

) и дозу «плеча» (Dq).

Зная, что в полулогарифмическом масштабе экспоненциальная зависи мость между дозой облучения и выходом колоний изображается прямой ли нией, на графике проведите такую линию как можно ближе к эксперимента льным точкам. Определите, какой дозе соответствует сохранение произволь но выбранной фракции КОЕ

(например, 10) и какой дозе соответствует

сохранение в å (2,72) раз меньшей их фракции (в нашем примере ‰3,7). Раз ность между этими дозами как раз и будет соответствовать D бующейся для уменьшения фракции выживших клеток в e ðàç). D

(ò. å. äîçå, òðå-

графиче-

ским методом определяется как доза, соответствующая точке пересечения продолжения экспоненциального участка кривой в сторону оси ординат с горизонтальной линией, проведенной на уровне 100% выживаемости КОЕ

По составленной кривой радиочувствительности рассчитайте, какая доля СКК сохранила бы жизнеспособность в результате облучения в дозах 0,5 Гр и 7 Гр.

Определение параметров радиочувствительности СКК оказывается необходимым для решения ряда важных теоретических и прикладных задач. Так, например, знание этих параметров позволяет, не проводя эксперимента, рассчитать, какое количество стволовых клеток сохранится после облуче ния в той или иной дозе, оценить значение защиты кроветворной системы в механизме действия радиопротекторов, а также степень участия процессов внутриклеточной репарации в механизме защиты СКК конкретными радио протекторами. Использование параметров радиочувствительности СКК для выбора наиболее целесообразных способов экранирования для защиты от облучения будет рассмотрено в практической работе ¹ 4.

123

ПРАКТИКУМ ПО ТОКСИКОЛОГИИ И МЕДИЦИНСКОЙ ЗАЩИТЕ

Практическая работа ¹ 2

Изучение радиочувствительности стволовых кроветворных

клеток по методике экзогенного колониеобразования

у мышей при предварительном введении

радиопротекторов

Постройте в полулогарифмическом масштабе графики зависимости содер жания КОЕ в костном мозге от дозы облучения и введения радиопротекто ров на основании приведенных в табл. 22 данных эксперимента, проведен ного по методике экзогенного колониеобразования. По оси ординат (лога рифмическая шкала) представьте содержание КОЕ в костном мозге в

расчете на 10

Примененный

протектор,

ìã/êã

Контроль 208,4 ± 4,9 160,3 ± 8,7 119,0 ± 7,5 30,0 ± 2,3 4,1 ± 2,7 0,61 ± 0,08

Мексамин 196,1 ± 6,3 176,7 ± 7,8 145,0 ± 9,9 46,0 ± 2,5 10,8 ± 0,89 1,45 ± 0,20

Цистамин 182,9 ± 7,0 169,0 ± 8,3 157,0 ± 11,9 68,7 ± 2,9 16,0 ± 0,89 4,82 ± 0,46

Гаммафос 168,3 ± 5,2 165,8 ± 6,7 164,0 ± 8,8 93,4 ± 3,3 26,1 ± 0,99 7,47 ± 0,46

миелокариоцитов (мкц).

Содержание колониеобразующих единиц в костном мозге

защищенных и незащищенных мышей после воздействия

различных доз облучения (в пересчете на 10

Доза облучения, Гр

0 0,5 1 2,0 4,0 6,0

ìêö)

Таблица 22

Рассчитайте значение Dодля КОЕ не защищенных и защищенных различными радиопротекторами мышей (по аналогии с тем, как это показано на рис. 5). Какой вывод можно сделать на основании сравнения полученных данных о влиянии радиопротекторов на радиочувствительность стволовых кроветворных клеток?

Определите по графику дозу «плеча» (D

) для КОЕ во всех эксперимента

льных группах. Какое заключение можно сделать из полученных данных о влиянии радиопротекторов на способность стволовых кроветворных клеток к внутриклеточной репарации радиационных повреждений?

Вычислите фактор изменения дозы (ФИД) радиопротекторов по крите рию защиты клеток, формирующих экзогенные колонии. В данном случае ФИД можно определить как отношение среднелетальных клеточных доз (D

) в случае применения радиопротектора и без него.

Оцените, какое влияние на содержание СКК оказывает введение радио протекторов без облучения. Объясните, какое влияние на общий эффект об лучения организма может иметь вызванное введением радиопротектора снижение радиочувствительности стволовых кроветворных клеток.

124

Тема 8. ВВЕДЕНИЕ В РАДИОБИОЛОГИЮ. ОСНОВЫ БИОЛОГИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ

Практическая работа ¹ 3

Влияние цистамина на радиочувствительность функции

эндогенного колониеобразования у мышей

В случае применения методики экзогенного колониеобразования реципиен та облучают в дозе, обычно несколько превышающей минимальную смерте льную дозу (СД

). Если мышей облучать в меньших дозах, на 8–10-е сут

100/30

ки на их селезенках обнаруживаются колонии и без введения донорских кроветворных клеток. Эти колонии образуются в результате поселения в се лезенке собственных сохранившихся после облучения стволовых клеток, и число образовавшихся эндогенных колоний пропорционально числу остав шихся неповрежденными стволовых клеток (при прочих, кроме дозы, равных условиях облучения). Поэтому по кривой зависимости числа образовавших ся эндогенных колоний от дозы облучения, построенной в полулогарифми ческом масштабе, также можно рассчитать D клеток. Определить D

методом эндогенного колониеобразования не удает

для стволовых кроветворных

ся, поскольку после облучения в сравнительно малых дозах образуется слишком много сливающихся эндогенных колоний или происходит диффузный рост кроветворных клеток, так что подсчитать отдельные колонии невозможно.

Ниже приводится описание эксперимента, проведенного по методике эндогенного колониеобразования.

Сто пятьдесят беспородных мышей одного пола распределили по группам. Для облучения в разных дозах было взято разное количество мышей, так как некоторые животные (их тем больше, чем выше доза облучения) не доживают до 9-х суток, когда определяют количество селезеночных колоний (табл. 23).

Таблица 23

Число мышей в разных группах в эксперименте

по оценке радиочувствительности стволовых кроветворных клеток

и влияния на нее радиопротектора цистамина

Без введения радиопротектора С введением радиопротектора

доза облучения, Гр число мышей доза облучения, Гр число мышей

5 10 6,5 10

5,5 10 7 10

6 15 7,5 15

6,5 15 8 15

7 25 8,5 25

Чтобы обеспечить введение мышам оптимальной радиозащитной дозы цистамина (225 мг/кг по соли), приготовили 0,9% раствор радиопротектора на физиологическом растворе непосредственно перед облучением и ввели

125

ПРАКТИКУМ ПО ТОКСИКОЛОГИИ И МЕДИЦИНСКОЙ ЗАЩИТЕ

внутрибрюшинно из расчета 0,25 мл на 10 г массы животного за 15–20 мин до облучения. Мышам контрольных групп ввели физиологический раствор. Методика и условия облучения были такими же, как и в описанном ранее опыте, проведенном по методике экзогенного колониеобразования.

Если доза облучения не защищенных и защищенных радиопротектором мышей совпадала, их облучали одновременно в одном и том же пенале, предварительно пометив шерстяной покров насыщенным раствором пикри новой кислоты. После облучения мышей из каждой группы поместили в от дельные клетки и ежедневно контролировали состояние животных.

На 9-е сутки после облучения оставшихся в живых мышей подвергли эв таназии. Извлекли селезенки и поместили их в свежеприготовленную жид кость Буэна для последующего определения числа образовавшихся коло ний, как это было описано ранее. Рассчитали среднее число колоний, обра зовавшихся на селезенках после облучения в одной и той же дозе, отдельно для защищенных и не защищенных цистамином мышей. Эти данные приве дены в табл. 24.

Таблица 24

Среднее число эндогенных колоний на поверхности селезенки у мышей,

не защищенных и защищенных цистамином

Доза облучения,

Ãð

5 4,85 –

5,5 2,80 –

6 2,12 –

6,5 1,57 4,80

7 0,85 2,86

7,5 – 2,21

8 – 1,72

8,5 – 0,92

Не защищенные мыши После введения цистамина

Среднее число колоний

Задание.

Нанесите полученные данные (табл. 24) на координатную плоскость, на которой по оси абсцисс (в обычном масштабе) отложена доза облучения, а по оси ординат (в логарифмическом масштабе) — среднее чис ло колоний.

Постройте в полулогарифмическом масштабе график зависимости выхо

да эндогенных колоний от дозы облучения без введения протектора.

Проведите ту же операцию для мышей, защищенных перед облучением

цистамином.

Рассчитайте значение D

для функции эндогенного колониеобразования

у не защищенных и защищенных цистамином мышей.

126

Тема 8. ВВЕДЕНИЕ В РАДИОБИОЛОГИЮ. ОСНОВЫ БИОЛОГИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ

Рассчитайте значение ФИД для цистамина по критерию влияния на функцию эндогенного колониеобразования в условиях проведенного экспе римента, исходя из того, что ФИД рассчитывают как отношение равноэф фективных доз облучения при введении протектора и без него.

Значение D

определите графическим методом, описанным в предыду

щей практической работе, только учтите, что по оси ординат следует отло жить значения не фракции сохранивших жизнеспособность клеток, а число образовавшихся колоний.

Описанная методика эндогенного колониеобразования не всегда дает однозначно трактуемые результаты, поскольку число эндогенных колоний в ряде случаев может зависеть не только от числа сохранившихся после облу чения стволовых кроветворных клеток. Результаты, получаемые по методике экзогенного колониеобразования, интерпретируются более определенно, они лучше воспроизводимы, дают больше информации. Однако технически эта методика значительно сложнее, более трудоемка и требует для проведе ния обязательно генетически идентичных (линейных) мышей.

Практическая работа ¹ 4

Влияние частичного экранирования костного мозга

на число стволовых кроветворных клеток,

сохранивших жизнеспособность после облучения

При дозах облучения, приводящих к развитию костномозговой формы острой лучевой болезни, важнейшим фактором, определяющим возможность и сроки восстановления кроветворения (и, как следствие, исход поражения), является число сохранивших жизнеспособность СКК.

Одной из возможностей повлиять на число оставшихся неповрежденны ми СКК является полное или частичное экранирование более или менее значительного объема костного мозга, т. е. создание условий неравномерно го облучения. Такие условия могут возникнуть сами по себе: например, при одностороннем облучении более отдаленные от источника участки костного мозга будут облучены в меньшей дозе за счет внутреннего поглощения и из менения мощности дозы с расстоянием (обратно пропорционально квадрату расстояния). Неравномерность может возникнуть за счет экранирования от дельных областей тела находящимися рядом предметами. Неравномерность может быть создана и искусственно, благодаря применению различных при способлений (защитные экраны, пояса, манжеты и т. п.).

Одной из важных причин снижения повреждающего эффекта облучения при неравномерном распределении дозы является благоприятное влияние на восстановительные процессы в системе крови сохранившихся в менее об лученных участках костного мозга стволовых клеток.

Приводимый на рис. 5 пример иллюстрирует степень повреждения гемо поэза при различных вариантах распределения поглощенной дозы. Предста

127

ПРАКТИКУМ ПО ТОКСИКОЛОГИИ И МЕДИЦИНСКОЙ ЗАЩИТЕ

вим себе два варианта облучения мышей. Одну мышь облучим совершенно равномерно в дозе 4 Гр. Вторую мысленно разделим на две половины, в каж дой из которых одинаковое число костномозговых клеток, облучим перед нюю половину ее тела в дозе 6 Гр, а заднюю — в дозе 2 Гр. У обеих мышей среднетканевая поглощенная доза облучения равна 4 Гр.

Рассчитаем с помощью графика, какое число СКК сохранят жизнеспо собность после облучения в обоих вариантах. При равномерном облучении в дозе 4 Гр это составит 5,3%. Если принять общее количество СКК у интакт ного животного за 100%, то после неравномерного облучения в задней поло вине тела сохранится 13,5% (27% разделим на 2), а в передней половине — 0,5% (1% разделим на 2). Всего у мыши останутся жизнеспособными 13,5% + 0,5% = 14% СКК. Как видно из того же графика, это число стволо вых клеток соответствует равномерному облучению в дозе не 4 Гр, а всего лишь 2,8 Гр. Большее число сохранившихся СКК обеспечит более быстрое развитие восстановительных процессов в кроветворной системе и, соответ ственно, более легкое течение костномозгового синдрома и снижение об щей тяжести поражения, поскольку в рассматриваемом диапазоне доз поражение гемопоэза является определяющим.

Это заключение подтверждается прямым определением влияния неравномерности распределения поглощенной дозы на выживание животных.

В одном из экспериментов проводили определение среднетканевой поглощенной СД

для мышей в одной группе в условиях равномерного об-

50/30

лучения, а в другой — неравномерного: во время облучения задняя половина тела была защищена свинцовым экраном, снижающим мощность поглощенной дозы в 3 раза (условия, аналогичные тем, которые имели место в опыте по оценке влияния экранирования на число СКК).

Оказалось, что при равномерном облучении СД

составила 6,2 Гр, а

50/30

при неравномерном — 8,5 Гр. Поражающее действие облучения значитель но снизилось и по критерию выживаемости.

Рассчитайте, основываясь на кривой рис. 5, какое количество СКК (в процентах) сохранится, если при общем облучении в дозе 8 Гр в результате экранирования 20% костного мозга организм получит в 5 раз меньшую дозу. Какой дозе равномерного облучения соответствует это количество сохра нивших жизнеспособность стволовых клеток? Принять, что концентрация стволовых клеток в костном мозге во всех областях одинакова.

Решите аналогичную задачу для условий внешнего радиационного воз действия в дозе 7 Гр и экранирования 40% костного мозга слоем свинца, снижающим мощность дозы в 4 раза.

Òåìà 9

ЛУЧЕВЫЕ ПОРАЖЕНИЯ

В РЕЗУЛЬТАТЕ ВНЕШНЕГО

ОБЩЕГО (ТОТАЛЬНОГО) ОБЛУЧЕНИЯ

Содержание занятия

Общая характеристика и классификация лучевых поражений в результате внешнего облучения в зависимости от вида и условий воздействия. Зависимость эффекта облучения от его продолжительности и от распределения поглощенной дозы в объеме тела.

Основные клинические формы острой лучевой болезни (ОЛБ) при внешнем относительно равномерном облучении: костномозговая, кишечная, токсемическая, церебральная. Дозы облучения, при которых они развиваются.

Костномозговая форма ОЛБ. Дозы, при которых следует ожидать ее

развития. Условия ее возникновения, периоды течения.

Период первичной реакции на облучение. Современные представле ния о патогенезе. Значение центральных (возбуждение хеморецепторов триггерной зоны рвотного центра) и рефлекторных механизмов в развитии эметического синдрома. Роль биогенных аминов, регуляторных пептидов и других эндогенных биорегуляторов в инициации синдрома первичной реак ции на облучение. Использование характерных проявлений синдрома пер вичной реакции на облучение для прогнозирования степени тяжести ОЛБ.

Скрытый период (период мнимого благополучия). Нарушение клеточ ного обновления как причина развития костномозгового синдрома. После довательность опустошения гемопоэтических пулов (стволовых клеток, про лиферации, дифференцировки и созревания, функционального) при дейст вии радиации. Динамика числа гранулоцитов периферической крови после облучения: начальный (стрессорный) лейкоцитоз, лаг-фаза, первичное опу стошение, абортивный подъем, вторичное опустошение, восстановление. Оценка степени тяжести лучевого поражения по гематологическим показа телям.

129

ПРАКТИКУМ ПО ТОКСИКОЛОГИИ И МЕДИЦИНСКОЙ ЗАЩИТЕ

Период разгара. Основные синдромы и связанные с ними клиниче ские проявления: панцитопенический, геморрагический, инфекционных осложнений, диспептический, лучевой алопеции, трофических расстройств (лучевой кахексии) и др. Панцитопения как причина развития инфекцион ных и геморрагических осложнений в периоде разгара ОЛБ. Значение ней трофилов для защиты организма от патогенных и сапрофитных микроорга низмов в условиях послелучевого апоптоза лимфоцитов. Значение тромбо цитопении и радиационного повреждения эндотелия капилляров в развитии геморрагического синдрома периода разгара ОЛБ.

Период восстановления. Значение регенерации костного мозга для пострадиационного восстановления организма. Восстановление клеточно сти пула стволовых клеток как необходимое условие регенерации костного мозга.

Кишечная форма ОЛБ. Дозы, при которых следует ожидать ее разви тия. Современные представления о патогенезе. Значение высокой митоти ческой активности, быстрого созревания и интерфазной гибели стволовых клеток крипт эпителия тонкой кишки в развитии кишечного синдрома. Клинические проявления и исходы. Оголение ворсинок тонкой кишки, инфекционные процессы, нарушение баланса жидкостей и электролитов как непосредственные причины летального исхода при кишечной форме ОЛБ.

Токсемическая форма ОЛБ. Дозы, при которых следует ожидать ее

развития. Современные представления о патогенезе.

10.

Церебральная форма ОЛБ. Дозы, при которых следует ожидать ее развития. Современные представления о патогенезе. Нарушение энергетического метаболизма нейронов головного мозга как причина развития лучевого ЦНС-синдрома. Роль нарушений интегративных и регуляторных функций ЦНС в возникновении постлучевых нарушений деятельности органов и систем. Клинические проявления и исходы церебральной формы ОЛБ.

Синдром ранней преходящей недееспособности (РПН-синдром). Дозы и мощности дозы, при которых следует ожидать его развития. Роль первичных (метаболических) и вторичных (гемодинамических) нарушений в патогенезе РПН-синдрома. Клинические проявления. Принципы профилактики и ле чения.

11.

Особенности радиационных поражений при внешнем неравномер ном облучении. Особенности клинического течения костномозговой формы ОЛБ при внешнем неравномерном облучении. Модифицированная форма кишечного синдрома. Современные взгляды на механизм благоприятного влияния частичного и полного экранирования отдельных областей тела при облучении.

12.

Особенности радиационных поражений при воздействии нейтронов. Особенности биологического действия нейтронов при облучении отдельных клеток и макроорганизма. Патогенез острого лучевого поражения при воз действии нейтронами. Причины, определяющие более высокий уровень по

130

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1213 / 3013 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]