Глава 3.11. Процессы восстановления в облучённом организме
3.11.1. Кинетика восстановления организма после тотального облучения
Восстановление организма после острого лучевого поражения в приближении можно свести к пролиферации клеток, сохранивших жизнеспособность, вследствие которой восполняется убыль популяции клеток критических органов и восстанавливается их функциональная активность.
Недавно считали, что источником пострадиационного восстановления являются лишь непораженные клеточные элементы. Однако это не так. Резервом пролиферации клеток критических тканей и органов, очевидно, могут быть не только непораженные клетки, но и клетки, пораженные обратимо и восстановившие жизнеспособность, точнее свою способность к неограниченному размножению. В облученной популяции следует различать два типа пострадиационного восстановления: пролиферацию клеточных элементов и восстановление на клеточном уровне. Процессы восстановления в организме животного и человека после облучения протекают с различной скоростью: наивысшей в активно пролиферирующих тканях и минимальной в тканях с низким уровнем физиологической регенерации.
Распространенный метод количественной оценки пострадиационного восстановления организма состоит в изучении его чувствительности к повторному облучению, производимому в разные сроки после первоначального радиационного воздействия.
Этот метод и положенная в его основу теория восстановления организма впервые были выдвинуты Г.А. Блэром (1955), а затем развиты Г.О. Дэвидсоном. В качестве меры чувствительности организма к моменту повторного облучения принимают величину ЛД50/30, сравнивая ее с дозой вызывающей тот же эффект при однократном облучении. Согласно классической теории Блэра, пострадиационное восстановление протекает с постоянной скоростью (пропорциональной величине поражения) по экспоненциальному закону. Это относится, однако, не ко всей величине начального поражения, а к определенной его части, так как другая часть существует в виде необратимой доли (пропорционально величине общей накопленной дозы).
Тогда в соответствии с теорией «чистое» поражение (эффективную дозу) можно выразить следующей формулой:
,
(3.1)
где f – необратимая часть поражения; (1 – f) – доля обратимого лучевого повреждения; – скорость восстановления в сутки, %; Т – число суток; е – основание натуральных логарифмов.
Если повторное облучение и определение ЛД50/100 производить через разные промежутки времени, то по разнице между величинами ЛД50/100 однократного и повторного облучений можно определить изменение во времени величины остаточного радиационного поражения (его необратимую компоненту), темп восстановления радиорезистентности организма и период полувосстановления (время, необходимое для восстановления организма от лучевого поражения на 50%).
Период полувосстановления (T1/2) практически является константой, как правило, увеличивающейся с продолжительностью жизни животного. По данным разных авторов, он равен (в сутках) для мыши 2–8; для крысы 6–9, для собаки 14–18, для осла 20–28.
У человека T1/2, согласно расчетам, составляет 25–45 суток; в среднем его принимают за 28 суток при скорости восстановления – 0,1 %.
Американскими исследователями была предложена формула для вычисления эффективной (остаточной) дозы для человека с расчетом, что 10% поражения остается необратимым:
Dэф = 0,1D + 0,9D 0,95t–4, (3.2)
где D – доза при однократном облучении, t – число суток, прошедших после облучения.
Позднее была предложена упрощенная формула:
Dэф = D (КВ), (3.3)
где KB–коэффициент времени – часть поражения, накопленного (оставшегося) к каждому данному моменту времени, прошедшему после первого облучения. В последующем была подтверждена справедливость концепции Блэра–Дэвидсона в ее общем виде, особенно в области ориентировочного прогнозирования тяжести поражения и планирования мер по противолучевой защите человека. В то же время сравнительно рано начали накапливаться факты, противоречащие ей и имеющие большое принципиальное научное значение, важное для экспериментальной и клинической радиобиологии.
Прежде всего, стало известно, что для процесса пострадиационного поражения организма характерна фазовая периодичность, сопровождающаяся переменой знака радиочувствительности. Вначале были получены данные о возможности уменьшения чувствительности мышей к повторному облучению, индуцируемому предварительным не летальным облучением. В последующем аналогичные результаты наблюдались на крысах, собаках и овцах.
В опытах И.Г. Акоева на мышах, подвергнутых повторному облучению, установлено, что наибольший темп восстановления наблюдается после первоначального воздействия в дозе 4 Гр. Темп восстановления, по мнению автора работы, связан соответственно с возрастанием тяжести поражения или с недостаточной мобилизацией репарационных механизмов из-за слабой степени альтерирующего воздействия.
Отмечено также, что чувствительность организма к повторному облучению не совпадает с клиническими признаками болезни, так как определяемое таким способом восстановление может опережать развитие разнообразных проявлений лучевого синдрома. Все эти данные послужили основой для критики приведенных теоретических принципов восстановления. В специальных работах В.А. Резонтова (1965), посвященных анализу этого вопроса, справедливо указывается на неправомерность такого подхода для универсальной оценки состояния облученного организма по следующим соображениям:
1) возможно несоответствие между интенсивностью временных процессов при первом и повторном облучениях;
2) не исключена несопоставимость общепринятых оценочных тестов при первом и повторном облучениях;
3) принципиально невозможно равенство биологической эффективности доз первого и второго облучения в любом их сочетании;
4) отсутствие достаточных оснований полностью распространять все выявленные закономерности на дозы, не вызывающие гибель.
Все это, однако, не снижает ценности количественных принципов Блэра, а лишь свидетельствует о необходимости внесения соответствующих корректив при построении и анализе конкретных экспериментов с учетом постоянно накапливающейся информации.
Поэтому при рассмотрении клеточных аспектов пострадиационного восстановления организма необходимо (при известной ограниченности такого подхода) выделить наиболее ответственное звено в цепи развивающихся событий, поражение и восстановление которого поддается количественному учету.
Самый рациональный путь решения данного вопроса–в цитокинетическом и функциональном изучении критических органов, определяющих течение и исход лучевого поражения организма в соответствующих доз.