3.5. Действие ионизирующих излучений на критические системы организма

Критическими системами организма при воздействии ионизирующей радиации являются ткани и органы с интенсивным делением клеток – кроветворная система, органы иммунной системы, гонады, слизистая оболочка желудочно-кишечного тракта и др.

3.5.1. Основные механизмы гемо- и иммунопоэза

Костный мозг – типичный образец системы клеточного обновления, обеспечивающей поддержание постоянства числа клеток с ограничен­ным периодом жизни, в данном случае – клеток крови. В костном моз­ге, как и в других органах гемопоэза, различают собственно кроветвор­ные клетки и стромальные элементы, создающие необходимое микроок­ружение для размножения и развития кроветворных клеток.

В соответствии с признаваемой большинством исследователей уни­тарной моделью кроветворения родоначальными для всех ростков ге­мопоэза являются полипотентные стволовые кроветворные клетки. Отличительной их чертой является то, что стволовые клетки способны делиться неограниченное число раз, воспроизводя себе подобных. Часть же потомков стволовых клеток коммитируется, то есть приобретает способность к дифференцировке в направлении ограниченного числа ростков или даже какого-то одного определенного ростка кроветворения. Пролиферативная активность и способность к самоподдержанию коммитированных стволовых клеток ограничены. Под терминами «стволовой пул» и «стволовой отдел» кро­ветворной системы понимают совокупность полипотентных и комми­тированных стволовых кроветворных клеток (СКК).

Рис. 10. Схема функционирования систем клеточного обновления

(по Т. Флиднеру, 1974)

Считается, что у человека около 0,3-0,7% клеток костного мозга от­носятся к стволовому пулу. Причем в норме около 90% стволовых кле­ток находятся в стадии покоя (Go-стадия) клеточного цикла.

Пройдя ряд делений – стадий созревания, клетки полностью утра­чивают свойства стволовых и дают начало уже морфологически распо­знаваемым клеткам-предшественникам. Последние способны совер­шить еще несколько делений (обычно 4-5), одновременно созревая, и составляют так называемый пролиферативно-созревающий (делящийся-созревающий) пул или отдел. В миелоидном ряду в состав этого пула входят миелобласты, промиелоциты, миелоциты; в эритроидном – эритробласты, пронормоциты, базофильные и полихроматофильные нормоциты и т.д.

Утратив способность к пролиферации, кро­ветворные клетки продолжают дифференцировку уже без деления и формируют созревающий пул. В миелоидном ряду – это метамиелоциты, отчасти палочкоядерные гранулоциты; в эритроидном – оксифильные нормоциты, ретикулоциты. И лишь завершив созревание, клетки выхо­дят в циркуляцию, образуя функциональный пул: сегментоядерные гра­нулоциты, моноциты, эритроциты, пластинки (отшнуровавшиеся уча­стки цитоплазмы мегакариоцитов). Предшественники лимфоцитов также образуются из полипотентной стволовой кроветворной клетки в костном мозге. В-лимфоциты дозре­вают здесь же, а предшественники Т-лимфоцитов мигрируют в вилочковую железу, где после прохождения иммунологического отбора (ги­бели клеток, реагирующих на аутоантигены) оставшиеся клетки дозре­вают в корковом веществе. Зрелые Т- и В-лимфоциты поступают в периферическую кровь и многократно мигрируют через вторичные лимфоидные органы (лимфатические узлы, селезенку, миндалины, пейеровы бляшки). Под влиянием антигенных стимулов происходит дифференцировка чувствительных к этим антигенам лимфоцитов, их последующая пролиферация на территориях вторичных лимфоидных органов и созревание (В-лимфоциты частично превращаются в плазма­тические клетки).

Полагают, что у человека время прохождения гранулоцитов через пролиферативно-созревающий пул составляет 4-6 сут. и примерно столько же времени требуется для прохождения через пул созревания. Эритроциты развиваются в кост­ном мозге в течение 7-8 сут., тромбоциты – 5-7 сут., а моноциты со­зревают за 55-60 часов. В периферической крови зрелые гранулоциты со­храняются в среднем 8-10 ч, после чего мигрируют в ткани, где суще­ствуют еще 1-2 суток. Период жизни в крови эритроцитов составляет 100-120 сут., тромбоцитов – 8-10 сут., а моноциты находятся в функ­циональном пуле около 30-60 ч (по некоторым данным 12-20 ч), по­сле чего мигрируют в ткани, где трансформируются в макрофаги. Про­должительность жизни лимфоцитов может составлять от нескольких суток до многих десятков лет.

Ежедневно кроветворной тканью человека производится около 12×10¹⁰ гранулоцитов, 15×10¹⁰ тромбоцитов, 2×10¹⁰ лимфоцитов, 24×10¹⁰ эритроцитов.

Клетки крови осуществляют в организме многие жизненно важные функции.

ГРАНУЛОЦИТЫ (в основном нейтрофилы, но также и эозинофилы, ба-зофилы) содержат многочисленные мембранные структуры и богаты лизосомами. Гранулы нейтрофилов и эозинофилов содержат в боль­шом количестве бактерицидные вещества. В гранулах базофилов со­держатся гепарин и вазоактивные амины. Благодаря способности к хе­мотаксису и особым рецепторным свойствам гранулоциты быстро и в большом количестве накапливаются в воспалительных очагах, выпол­няя там свои основные функции: биоцидную (внеклеточный киллинг и фагоцитоз микроорганизмов), цитотоксическую (участие в механизмах противоопухолевого иммунитета) и регуляторную (регуляция процес­сов воспаления, регенерации тканей и т.п.).

МОНОЦИТЫ, проникая из крови в соединительную ткань, особенно в таких органах, как печень, селезенка, костный мозг, легкие, трансфор­мируются в макрофаги. Тканевые макрофаги вместе с циркулирующи­ми в крови моноцитами формируют так называемую систему мононуклеарных фагоцитов или, по-старому, ретикулоэндотелиальную систе­му. Клетки этой системы активно фагоцитируют микробы, вирусные частицы, продукты распада клеток, старые эритроциты и другие анти­генные материалы, подготавливают антигены для распознавания их лимфоцитами, синтезируют и секретируют ряд медиаторов иммунного ответа (интерферон, лизоцим, простагландины и т.п.) и другие биологи­чески активные вещества. Клетки системы мононуклеарных фагоцитов активно вырабатывают интерлейкин-1 (цитокин), как непосредственно влияющий на пролиферацию и дифференцировку кроветворных клеток, так и стимулируюший размножение фибробластов и выработку послед­ними колониестимулирующих факторов и ряд других цитокинов.

ТРОМБОЦИТЫ (кровяные пластинки) представляют собой фрагменты цитоплазмы мегакариоцитов. Они играют важнейшую роль в процессе свертывания крови, непосредственно участвуя в образовании кровяного тромбопластина, ретракции кровяного сгустка и выполняя другие функции. Кроме того, они обладают ангиотрофической или эндотелий поддерживающей функцией, способствуют сохра­нению нормальной структуры сосудистой стенки, ее резистентности и непроницаемости для эритроцитов. Краевое стояние тромбоцитов обес­печивает прикрытие межэндотелиальных щелей в стенках капилляров, а фрагменты тромбоцитов включаются в цитоплазму эндотелиальных клеток, обеспечивая снабжение последних необходимыми субстратами. Тромбоциты также образуют «пробки» у мест повреждения сосудистого эндотелия и транспортируют туда необходимые для свертывания факто­ры. Кроме того, тромбоциты принимают участие в воспалительной ре­акции, освобождая бактерицидные продукты.

ЛИМФОЦИТЫ являются важнейшими компонентами системы специ­фической защиты организма – иммунитета. Основной функцией В-лимфоцитов, как и их потомков – плазматических клеток, является участие в реакциях гумо­рального иммунитета: продукция и секреция иммуноглобулинов – спе­цифических антител против различных антигенов.

Т-лимфоциты участвуют в осуществлении клеточного иммунитета путем непосредственного контакта с клетками-мишенями (реакции трансплантационного иммунитета, гиперчувствительности замедленно­го типа и др.). Кроме того, специализированные группы Т-лимфоцитов (супрессоры и хелперы) участвуют в осуществлении кооперативного взаимодействия клеток разного типа в реакциях как клеточного, так и гуморального иммунитета, стимулируя или, наоборот, подавляя эти ре­акции.

К группе Т-лимфоцитов относятся и клетки, влияющие на направле­ние дифференцировки и процессы миграции стволовых клеток, на про­цесс послелучевого восстановления костномозгового кроветворения. Кроме того, Т-лимфоциты способны вырабатывать интерлейкин-3, важный регулятор пролиферативной активности стволовых кроветвор­ных клеток.

ЕК-клетки (естественные клетки-киллеры) препятствуют возникно­вению злокачественных опухолей, вирусных и других инфекционных заболеваний. Они обладают способностью спонтанно, то есть без пред­варительной сенсибилизации антигеном, и без ограничений, связан­ных с молекулами главного комплекса гистосовместимости, убивать опухолевые, вирусинфицированные и другие виды анормальных кле­ток. Осуществляя иммунологический надзор, ЕК-клетки организуют «первую линию защиты» против роста опухолей, метастазов, развития лейкемии, вирусных и других инфекционных заболеваний в организме до того периода, пока в борьбу не вступят антигенспецифические фак­торы иммунитета.

Эритроциты являются переносчиками кислорода и углекислоты, обеспечивая тем самым тканевое дыхание. Они также выполняют важ­ную роль в поддержании кислотно-щелочного баланса организма.