Тема: радиочувствительность. Радиационный синдром.

1. Введение

При общем облучении практически ни одна живая клетка не остается интактной. Любая из них, а следовательно, и любая ткань в целом могут быть поражены ИИ. Однако для достижения равнозначного поражающего эффекта различные ткани необходимо подвергнуть воздействию неодинаковыми дозами. И эти различия могут быть очень значительными. Другими словами, каждому виду клеток и тканей свойственна своя, определенная мера радиопоражаемости (радиочувствительности).

Проблема радиочувствительности занимает центральное место в радиобиологии и радиационной медицине. Познание природы радиочувствительности и механизмов ее регуляции имеет как теоретическое, так и практическое значение, т.к. позволяет разрабатывать методы управления лучевыми реакциями тканей.

2. Радиочувствительность: понятие, виды, биологические механизмы

Радиочувствительность - это чувствительность биологических объектов к действию ИИ. Синонимом данного понятия служит радиопоражаемость.

Альтернативными понятиями являются радиоустойчивость или радиорезистентность.

При сравнении радиочувствительности различных биосистем необходимо использовать адекватные критерии, в качестве которых можно использовать либо непосредственное изменение выживаемости изучаемых объектов в результате облучения в определенных дозах, либо количественные показатели поражения, которые в данном диапазоне доз связаны с выживаемостью. Наиболее часто в качестве меры радиочувствительности используется ЛД 450 0 - доза облучения, вызывающая гибель 50% облученных организмов за различное время после облучения (в зависимости от вида живых организмов).

Различные виды живых организмов существенно различаются по своей радиочувствительности, о чем можно судить, сравнив величины ЛД 450 (табл.1). Степень чувствительности сильно варьирует в пределах одного вида (индивидуальная радиочувствительность), в пределах одного организма клетки и ткани также значительно различаются по своей радиочувствительности.

Следовательно, чтобы правильно оценить последствия облучения организма человека, необходимо оценить радиочувствительность на различных уровнях - клеточном, тканевом, органном, организменном.

На КЛЕТОЧНОМ уровне радиочувствительность зависит от ряда факторов:

1) величина и организация генома (в т.ч. кариопикнотический индекс);

2) состояние системы репарации ДНК;

3) содержание в клетке антиоксидантов;

4) активность ферментов, утилизирующих продукты радиолиза воды (каталаза - разрушает перекись водорода, супероксиддисмутаза - инактивирует супероксидный радикал);

5) интенсивность окислительно-восстановительных процессов.

Таблица 1

Диапазоны радиочувствительности различных организмов

Разновидность живых организмов	ЛД 450 0, Гр
Овца Рыбы Собака Змея Насекомые Растения Птицы Бактерии Обезьяна Человек	1,5-2,5 8,0-20,0 2,5-3,0 80-200 10-100 10-1500 8-20 1000-3000 2,5-6,0 2,5-4,0

На ТКАНЕВОМ уровне работает правило Бергонье-Трибондо: радиочувствительность ткани прямо пропорциональна пролиферативной активности и обратно пропорциональна степени дифференцировки составляющих ее клеток.

Следовательно, наиболее радиочувствительными в организме будут ткани, имеющие резерв активно размножающихся малодифференцированных клеток, а именно: - кроветворная ткань;

- гонады;

- эпителий тонкого кишечника.

Наименее радиочувствительными будут высокоспециализированные малообновляющиеся ткани, например, мышечная, костная, нервная.

Есть исключение из правила Бергонье-Трибондо - лимфоциты. Эти высоко специализированные клетки отличаются высокой радиочувствительностью.

На ОРГАННОМ уровне радиочувствительность зависит от чувствительности отдельных органов и тканей.

1) половые железы

Семенники: в них постоянно идёт размножение сперматогониев, которые обладают высокой радиочувствительностью, напротив, сперматозоиды (зрелые клетки) являются более радиорезистентны. Уже при дозах свыше 0.15 Гр происходит клеточное опустошение семенников. В дозах >3.5 Гр возникает постоянная стерильность. При этом не следует смешивать радиационную стерильность с половой потенцией, на которую облучение не оказывает видимого влияния.

Яичники: в яичниках взрослой женщины содержится популяция незаменяемых овоцитов (их образование заканчивается в ранние сроки после рождения, во взрослом состоянии яичники не способны к активной регенерации). Развитие однократного облучения в дозе 1-2 Гр на оба яичника вызывает временное бесплодие и прекращение менструаций на 1-3 года. Гибель овоцитов при дозах >2.5 Гр может привести к стойкому бесплодию.

2) органы пищеварения

Наибольшей радиочувствительностью обладает тонкий кишечник. Далее по снижению радиочувствительности следуют полость рта, язык, слюнные железы, пищевод, желудок, прямая и ободочная кишки, поджелудочная железа, печень.

3) сердечно-сосудистая система

В сосудах большей радиочувствительностью обладает наружный слой сосудистой стенки (высокое содержание коллагена).

Сердце считается радиорезистентным органом, однако при локальном облучении в дозах 5-10 Гр можно обнаружить изменения миокарда, при дозе 20 Гр отмечается поражение эндокарда.

4) органы дыхания

Лёгкие взрослого человека достаточно радиорезистенты (низкая пролиферативная активность). Однако при локальном облучении в больших дозах может развиться радиационный пневмонит (это часто лимитирует лучевую терапию).

5) органы выделения

Почки достаточно радиорезистентны. Однако облучение почек в дозах >30 Гр за 5 нед может привести к развитию хронического нефрита (это может быть лимитирующим фактором при проведении лучевой терапии опухолей органов брюшной полости).

6) орган зрения

Возможны 2 типа поражений глаз:

- воспалительные процессы в конъюнктиве и склере ( при дозах 3-8 Гр);

- катаракта (при дозах 3-10 Гр).У человека катаракта появляется при облучении в дозе 6 Гр.

7) ЦНС

Радиорезистентна. Клеточная гибель наблюдается при дозах свыше 100 Гр. Это высоко специализированная ткань человека.

8) эндокринная система. Основной характеристикой ее является относительная радиорезистентность.

9) кости, сухожилия

В период роста обладают большей радиочувствительностью, во взрослом состоянии радиорезистентны.

10) мышцы

Высокорадиорезистентны.

На ПОПУЛЯЦИОННОМ уровне радиочувствительность зависит от следующих факторов:

1) особенности генотипа (а значит и фенотипические особенности);

В человеческой популяции 10 - 12% людей отличаются повышенной радиочувствительностью. Связано это с наследственно сниженной способностью к ликвидации разрывов ДНК, а также со сниженной точностью процесса репарации. Повышенная радиочувствительность сопровождает такие наследственные заболевания, как атаксия-телеангиэктазия, пигментная ксеродерма.

2) физиологическое (напр., сон, бодрость, усталость, беременность)

или патофизиологическое состояние организма;

3) пол (более чувствительны мужчины, у мужчин обмен интенсивнее);

4) возраст (наименее чувствительным является зрелый возраст);

Особо следует остановиться на особенностях радиочувствительности во внутриутробном периоде. Радиочувствительность плода тем выше, чем он моложе. В зависимости от времени закладки, формирования и дифференцировки органов и систем любая из них может оказаться крайне радиочувствительной независимо от радиочувствительности во взрослом состоянии.

Эффекты облучения зависят от времени облучения по отношению к зачатию:

1 - преимплантационный период ( до 6-9 сут.) - в морфологическом плане соблюдается принцип "все или ничего", т.е. если доза была высокой, то оплодотворенная яйцеклетка гибнет; если поглощенная доза не вызвала гибель яйцеклетки, то дальше она имплантируется и развивается нормально;

2 - период органогенеза ( до 60 сут.) - эффект зависит от величины поглощенной дозы и ее мощности, от срока от начала беременности.

Возможны следующие эффекты:

- внутриутробная гибель или гибель сразу после рождения;

- задержка развития зародыша, плода, а затем и новорожденного;

- пороки развития. Существуют критические периоды - время максимальной радиочувствительности для возникновения специфического типа аномалий. С увеличением D критический период индукции специфических аномалий удлиняется. Эти эффекты носят детерминированный характер с порогом для человека около 0.1 Гр;

3 - плодный период -

- гипоплазия плода;

- снижение коэффициента умственного развития (максимальное снижение коэффициента умственного развития происходит при облучении в период с 8 по 15 нед., это детерминированный эффект);

- увеличение опасности заболевания детей раком, особенно в первые 10 лет жизни (радиочувствительность плода по индукции отдаленных последствий облучения в 10-300 раз больше, чем у взрослого организма);

- лучевая болезнь плода, а затем и новорожденного - если облучение произошло после 7 месяца беременности.

На ЭВОЛЮЦИОННОМ уровне радиочувствительность зависит от сложности организации живого организма. Наименее радиочувствительными являются бактерии, для которых показатель ЛД 50 составляет 1000- 3000 Гр (в канале ядерного реактора обнаружены бактерии, названные Micrococcus radiodurens, которые живут при дозах 100 000 Гр в сутки). Наиболее радиочувствительными являются человек (2,5-3 Гр), овцы (1,5-2 Гр), собаки (2,5-3 Гр), обезьяны ( 2,5- 4 Гр).