27. Радиочувствительность эмбриона и плода.

Выделяют три периода развития:

1) зародышевый, или эмбриональный, который состоит из двух фаз. Первая фаза – до имплантации эмбриона, она длится четыре дня. Вторая фаза – после имплантации, которая у животных длится 21, 28, 34 дня, у человека – 38 дней. В этом периоде закладываются все системы и органы. Облучение до имплантации вызывает гибель 40–80 % эмбрионов. Выжившие эмбрионы, имеющие уродства и аномалии развития, не доживают до плодного периода, потому что происходят внутриутробная гибель эмбрионов и выкидыши. Все ткани эмбриона в этот период высокорадиочувствительны, поэтому у эмбрионов наблюдаются множественные уродства;

2) период основного органогенеза, или предплодный период, который у животных длится 35–60 суток, а у человека – 40 дней. Этот период самый радиочувствительный, потому что формируются органы и закладывается хрящевой скелет. Облучение вызывает различные уродства и гибель плода, увеличение смертности после рождения, развитие острой лучевой болезни, что проявляется в замедлении роста и развития, а также сопровождается анемией, лейкопенией, кровоизлияниями и другими патологиями системы кроветворения.

3) плодный период, который характеризуется дальнейшим ростом плода и развитием видовых особенностей животного. В этот период сформированы все органы, поэтому облучение не вызывает уродств и аномалии органов. У плода нарушаются функции и деятельность различных систем организма.

В настоящее время установлено, что эмбрион обладает способностью к восстановлению, регенерации и перестройке. Он содержит активные фагоциты, которые поглощают и устраняют продукты клеточного распада и поврежденные клетки. Места удаления этих клеток могут заполняться неповрежденными первоначальными (стволовыми) клетками, из которых впоследствии формируются нормальные ткани и органы. Такой эмбрион имеет меньшую массу тела и уменьшенные размеры отдельных органов.

В эмбрионе есть радиоустойчивые клетки – нейробласты, а также клетки, способные накапливать повреждения, которые могут проявляться через несколько лет после облучения эмбриона, т. е. у взрослой особи.

Доказано, что при общем остром облучении самок прямое действие радиации на плод составляет 95 %, а опосредованное, т. е. через организм матери – 5 %. Изменения в зародыше регистрируются через 2 часа после облучения самки, т.е. гораздо раньше, чем лучевые реакции самки. Пороговая (минимальная) доза, вызывающая аномалии эмбриона и плода человека, не установлена, в то же время для мышей она составляет 0,05 Гр.

Лучевое поражение родителей оказывает влияние на потомство, у которого проявляется один или несколько признаков неполноценности:

1) морфологический (нарушение органогенеза);

2) функциональный (нарушение функций органов);

3) иммунобиологический (снижение естественного иммунитета);

4) биохимический (нарушение обмена веществ);

5) воспроизводительный (нарушение функций половых желез).

При облучении беременных женщин регистрируются четыре основных радиобиологических эффекта у потомства, формирование которых зависит от стадии внутриутробного развития, типа излучения, способа и дозы облучения:

1) эмбриональная, неонатальная и постнатальная гибель плода, т. е. гибель плода в утробе, при рождении и после рождения. Гибель плода происходит при облучении в дозах менее 0,1 Гр;

2) врожденные пороки развития (ВПР) – анэнцефалия, спинномозговая грыжа, расщепление губы и неба, полидактилия, редукция конечностей, артезия пищевода и ануса, множественные пороки развития;

3) нарушение функций центральной нервной системы. При облучении дозой 1,8–5,5 Гр радиационные эффекты возникают по причине гибели клеток-предшественников нейронов, а также по причине снижения транспорта кислорода к головному мозгу. Транспорт снижается в результате поражения костного мозга и снижения образования и выхода из него эритроцитов, которые переносят кислород. Доза облучения до 1,5 Гр вызывает задержку умственного развития. Доказано, что синдром Дауна развивается при дозе 0,29–0,56 Гр;

4) нарушение роста и развития – происходит уменьшение массы и размеров тела, а также уменьшение массы внутренних органов (особенно селезенки), уменьшение окружности головы и массы головного мозга.

Кроме этих выявляется множество других различных патологий, при этом эффекты могут появляться сразу после рождения (большинство эффектов) и в отдаленные сроки после рождения (онкологические заболевания, умственная отсталость, снижение иммунитета и др.).

28. Радиочувствительность иммунной системы.

Ионизирующие излучения в любых дозах вызывают функциональные и морфологические изменения в клеточных структурах и влияют на деятельность почти всех систем организма. В результате повышаются или угнетаются иммунологические реакции организма.

К нарушениям иммунитета относят:

1) иммунодефицит – увеличение количества лейкоцитов и уменьшение количества лимфоцитов в крови;

2) снижение устойчивости организма к возбудителям инфекционных заболеваний.

Нарушение иммунной системы сопровождается количественными и качественными изменениями нормальной микрофлоры организма, что приводит к снижению иммунитета, поэтому организм теряет устойчивость к любой инфекции.

Причины снижения иммунитета:

1) повышение проницаемости клеточных мембран;

2) снижение бактерицидных свойств крови и лимфы;

3) нарушение соотношения, функций, миграции и гибель лимфоцитов;

4) нарушение функций и структуры лейкоцитов;

5) подавление процессов кроветворения в костном мозге и тимусе;

6) лейкопения, анемия, тромбоцитопения;

7) ослабление фагоцитарного механизма защиты клеток;

8) уменьшение образования антител;

9) нарушение бактерицидности кожи;

10) воспалительные процессы и другие патологии.

Нарушение проницаемости тканей, стенок сосудов и стенок кишечника является причиной расселения кишечной микрофлоры по органам. Снижение бактерицидных свойств лимфы, крови и тканей способствует усилению размножения и расселения микробов в крови, на коже и слизистых оболочках, что приводит к дисбактериозу. Увеличение собственной микрофлоры организма (или аутофлоры) происходит синхронно с развитием лейкопении. Естественную антимикробную устойчивость организма обеспечивает специфический белок – лизоцим, содержание которого при остром облучении снижается до трех раз, однако при хроническом облучении содержание лизоцима может возрастать.

При облучении снижается устойчивость организма к экзогенным инфекциям (туберкулезу, дизентерии, вирусам и многим другим) и изменяется характер течения всех болезней.

В защите организма особую роль играют аутоантитела – это аномальные клетки или измененные белки, связанные с различными веществами. Аутоантитела работают против антигенов своего организма. Антигены всегда возникают в организме в нормальных условиях, а антитела их удаляют. После облучения организма в его клетках резко снижается количество обычных антигенов и появляются новые антигены, не свойственные организму, которые нарушают функции клеток. Появление в организме новых антигенов вызывает, с одной стороны, повышение чувствительности организма к инфекциям, а с другой стороны способствует образованию новых защитных аутоантител двух видов:

1) антитела, уничтожающие поврежденные белки;

2) антитела, уничтожающие поврежденные клетки.

Появление этих антител приводит к повышению радиоустойчивости и к восстановлению иммунитета.

В облученном организме нарушается процесс фагоцитоза, который осуществляют макрофаги и клетки ретикулоэндотелиальной системы. Этот процесс остается незавершенным, потому что при облучении нарушается связь между процессом захвата частиц макрофагами и ферментативными процессами, под действием которых происходит разрушение инородных частиц.

Работа поврежденных клеток иммунной системы вызывает анемию, атрофию лимфоидных органов, задержку роста, развития и гибель организма. Иммунитет нарушается сильнее всего при лейкопении и анемии, т. е. при подавлении деятельности костного мозга и лимфоидной ткани. Поражение клеток крови приводит к нарушению гуморальных систем иммунитета, т. е. плазмы, сывороточных белков, лимфы и других жидкостей.

29. Радиационные синдромы млекопитающих и человека.

В 40-х годах прошлого столетия Б. Г. Роевский и Г. Квастлер в опытах на мышах показали, что график зависимости средней продолжительности жизни животных от дозы облучения состоит из трех участков или трех ступеней:

первая ступень – начальный участок – период жизни от нескольких недель до нескольких дней (доза до 10 Гр);

вторая ступень – плато – период жизни не изменяется, хотя доза растет от 10 до 100 Гр;

третья ступень – конечный участок – период жизни резко сокращается до нескольких дней или часов с увеличением дозы более 100 Гр.

Зависимость продолжительности жизни животных от величины дозы описывается ступенчатой кривой и является общебиологической закономерностью. При этом три участка графика соответствуют трем радиационным синдромам, которые наступают при разных дозах в разные сроки после облучения (рисунок 6).

Рис. 6. Зависимость средней продолжительности жизни

мышей от дозы при однократном гамма-облучении

Первый синдром – костно-мозговой (кроветворный), развивается при дозе, равной 1–10 Гр, средняя продолжительность жизни животных – не более 40 суток.

Второй синдром – желудочно-кишечный, развивается при дозе, равной 10–80 Гр, период средней продолжительности жизни животных – около 8 суток.

Третий синдром – церебральный, развивается при дозе, равной 80 и более Гр, при средней продолжительности жизни животных менее 2 суток.

Синдромы развиваются из-за поражения трех систем: кроветворной, кишечной и центральной нервной системы. Кроветворная и желудочно-кишечная системы имеют большую скорость клеточного обновления. В то же время в центральной нервной системе взрослых особей клеточное обновление не происходит.

При костно-мозговом синдроме в костном мозге происходят следующие нарушения: временное прекращение деления всех клеток, гибель молодых, малодифференцированных и делящихся клеток, изменение продолжительности созревания клеток, времени жизни и скорости притока в кровь зрелых клеток. Изменения в костном мозге отражаются на «картине крови», т. е. происходят изменения в составе, количестве, соотношении и структуре клеток в периферической крови.

Установлено, что у человека костно-мозговой синдром протекает своеобразно и отличается от синдрома животных.

При желудочно-кишечном синдроме основные изменения происходят в тонком кишечнике: повреждение клеточных ворсинок и крипт, оголение ворсинок и, как следствие этого, проникновение инфекции, поражение кровеносных сосудов и внутренние кровоизлияния, нарушение баланса жидкостей и электролитов и нарушение процессов всасывания.

Центральная нервная система (ЦНС) состоит из высоко-дифференцированных клеток с высокой радиоустойчивостью. Облучение дозой до 100 Гр не вызывает гибели клеток ЦНС. Они погибают при дозах в несколько сотен грей. К настоящему времени не установлена причина гибели клеток, но существуют две точки зрения: 1) непосредственное повреждение самих клеток центральной нервной системы (прямое действие радиации); 2) повреждение других систем, влияющих на деятельность нервной системы, в результате чего происходят глубокие нарушения в деятельности нервной системы (опосредованное действие). При летальном исходе, т. е. при гибели животного, поражаются кровеносные сосуды и развивается быстрый отек головного мозга.

.

30. Острая и хроническая лучевая болезнь.

Лучевая болезнь – это общее нарушение жизнедеятельности организма, которое характеризуется глубокими функциональными и морфологическими изменениями всех его систем и органов в результате поражающего действия различными видами ионизирующих излучений из внешних источников, а также при поступлении радионуклидов внутрь организма.

В зависимости от величины дозы, мощности дозы, кратности и длительности облучения выделяют острую и хроническую лучевую болезнь.

Острая лучевая болезнь – это общее заболевание, при котором поражаются все системы организма. Она вызывается однократным, кратковременным (до 4 суток) воздействием поражающих доз внешнего общего облучения или поступлением в организм больших количеств радиоактивных веществ, создающих в теле поглощенную дозу, превышающую 1 Гр. В диапазоне доз 1–10 Гр выделяют три степени тяжести острой лучевой болезни:

– острая лучевая болезнь первой степени (легкая) – доза 1–2 Гр;

– острая лучевая болезнь второй степени (средняя) – доза 2–4 Гр;

– острая лучевая болезнь третьей степени (тяжелая) – доза 4–10 Гр.

Характерной чертой острой лучевой болезни является волнообразное клиническое течение, что объясняется постепенным формированием трех радиационных синдромов (костно-мозгового, желудочно-кишечного и церебрального).

В развитии острой лучевой болезни выделяют четыре периода:

первый – начальный, или период первичных реакций на облучение;

второй – латентный, или скрытый, период кажущегося благополучия;

третий – период выраженных клинических признаков лучевой болезни;

четвертый – период восстановления с полным или частичным выздоровлением.

Течение лучевой болезни зависит от ряда факторов: вида излучения, величины поглощенной дозы и ее мощности, радиочувствительности организма, факторов внешней среды.

Первый период длится два-три дня. Для него характерны изменения функций нервной системы (возбуждение, угнетение и слабость организма), повышение температуры, ухудшение аппетита, воспаление слизистых оболочек, усиление перистальтики кишечника, появление рвоты и диареи. Изменяется сердечная деятельность, нарушается сердечный ритм и появляется одышка. При исследовании крови выявляют нейрофильный лейкоцитоз, лимфопению и морфологические изменения лейкоцитарных клеток, повышенное количество ретикулоцитов, макроцитов.

Второй период длится от нескольких дней до двух-трех недель. При тяжелой форме заболевания он короткий, а иногда может отсутствовать. В таком случае сразу вслед за первичной реакцией появляются признаки третьего периода. Клиническое состояние в этом периоде удовлетворительное, однако в организме в это время происходят различные патологические изменения: угнетение деятельности органов кроветворения, уменьшение количества эритроцитов в крови, повышение тромбоцитов, расстройство функций желудочно-кишечного тракта, бронхиты, пневмонии, кровоизлияния на слизистых оболочках, выпадение волос (шерсти), нарушение в половых железах.

Третий период длится одну – три недели и зависит от дозы облучения: чем выше доза, тем быстрее он наступает. В этот период развивается костно-мозговой синдром, сопровождающийся различными нарушениями в органах кроветворения и в «картине крови». Ухудшаются функции органов пищеварения, дыхания и сердечно-сосудистой системы. Отмечается повышение температуры, угнетение общего состояния, снижение аппетита, сухость кожи, появление кровоизлияний на слизистых оболочках, отек носоглотки, гортани, воспалительные процессы в легочной ткани, затруднение дыхания и одышка, воспаление желудка и кишечника, дистрофия желудочно-кишечного тракта. Одним из важных симптомов является снижение лейкоцитов, тромбоцитов и эритроцитов и появление в крови эритробластов и мегалоцитов. Снижаются фагоцитарная активность лейкоцитов и бактериальные свойства крови, поэтому болезнь часто сопровождается инфекционными заболеваниями за счет микрофлоры, содержащейся на коже, слизистых оболочках и в желудочно-кишечном тракте. При облучении полулетальными дозами у выживших животных болезнь через 1–1,5 месяца переходит в четвертый период.