Факторы, определяющие радиочувствительность на тканевом уровне, правило Бергонье-Трибондо. Радиочувствительность на органном, организменном, популяционном и эволюционном уровнях
Факторы, определяющие радиочувсвительность на тканевом уровне:
1) пролиферативная активность клеток ткани
2) степень дифференцировки клеток, составляющих данную ткань.
На тканевом уровне выполняется правило Бергонье-Трибондо: радиочувствительность ткани прямо пропорциональна пролиферативной активности и обратно пропорциональна степени дифференцировки составляющих ее клеток.Из данного правила следует: наиболее радиочувствительные ткани в организме те, которые имеют резерв активно размножающихся малодифференцированных клеток (кроветворная ткань, гонады, эпителий тонкого кишечника), наименее радиочувствительные (наиболее радиорезистентные) ткани в организме - высокоспециализированные малообновляющиеся (мышечная, костная, нервная ткани). Исключение из правила Бергонье-Трибондо: лимфоциты - высокоспециализированные клетки с высокой радиочувствительностью.
На органном уровне радиочувствительность зависит не только от радиочувствительности тканей, составляющих данный орган, но и от его функций.
а) семенники -их клетки находятся на разных стадиях развития, наиболее радиочувствительные - сперматогонии, наиболее радиорезистентные – сперматозоиды. После однократного облучения в дозе 0,15 Гр количество спермы может уменьшиться, после облучения в дозе 3,5-6 Гр наступает постоянная стерильность.
Следует отметить, что облучение не оказывает видимого влияния на половую потенцию.
б) яичники - в яичниках взрослой женщины содержится популяция первичных и вторичных овоцитов, находящихся на разных стадиях развития (их образование заканчивается в ранние сроки после рождения). Данная особенность определяет высокую радиочувствительность женских половых клеток и их неспособность к регенерации. Воздействие однократного облучения в дозе 1-2 Гр на оба яичника вызывает временное бесплодие и прекращение менструаций на 1-3 года, при остром облучении в дозе 2,5-6 Гр развивается стойкое бесплодие.
в) желудочно-кишечный тракт - наиболее радиочувствителен тонкий кишечник, далее по снижению радиочувствительности следуют: полость рта, язык, слюнные железы, пищевод, желудок, прямая и ободочная кишки, поджелудочная железа, печень.
г) сердечно-сосудистая система - наиболее радиочувствителен в сосудах наружный слой сосудистой стенки (из-за высокого содержания в нем коллагена). Сердце - радиорезистентный орган, однако при локальном облучении в дозах 5-10 Гр обнаруживается изменения миокарда, при дозе 20 Гр отмечается поражение эндокарда.
д) органы дыхания - у взрослого легкие - стабильный орган с низкой пролиферативной активностью, поэтому последствия облучения проявляются не сразу; при локальном облучении может развиться радиационный пневмонит с гибелью эпителиальных клеток, воспалением дыхательных путей и легочных альвеол и фиброзом, часто лимитирующим проведение лучевой терапии. При однократном воздействии гамма-излучения LD50 для человека составляет 8-10 Гр, а при фракционировании в течение 6-8 недель – около 30 Гр.
е) мочевыделительная система - в обычных условиях почки достаточно радиорезистентны, поэтому влияние на них облучения, кроме высоких доз, проявляется поздно. Облучение в дозах более 30 Гр за 5 недель может вызвать хронический нефрит (лимитирующий фактор при проведении лучевой терапии опухолей органов брюшной полости).
ж) орган зрения - возможны два типа поражения: 1) воспалительные процессы в конъюнктиве и склере (при дозах облучения 3–8 Гр) и 2) лучевая катаракта (при дозах облучения 3–10 Гр) - наиболее опасно для ее развития нейтронное облучение.
з) нервная система - нервная ткань высоко специализированная и радиорезистентная; гибель нервных клеток наблюдается при дозах облучения свыше 100 Гр.
и) эндокринная система - эндокринные железы имеют низкую скорость обновления клеток и у взрослых относительно радиорезистентные; в растущем или пролиферативном состоянии эндокринные железы более радиочувствительны.
к) костно-мышечная система - орость обновления клеток и у взрослых относительно радиорезистентные; в раступованных клеток (у взрослых костная, хрящевая и мышечная ткани радиорезистентны; в пролиферативном состоянии (в детском возрасте или при заживлении переломов) радиочувствительность этих тканей повышается. Наибольшая радиочувствительность скелетной ткани характерна для эмбрионального периода, так как особенно интенсивная пролиферация остеобластов и хондробластов у человека происходит на 38-85 сутки эмбрионального развития.
На популяционном уровне радиочувствительность зависит от следующих факторов:
1) особенности генотипа - в человеческой популяции 10 - 12% людей отличаются повышенной радиочувствительностью, что связано с наследственно сниженной способностью к ликвидации разрывов ДНК либо со сниженной точностью процесса репарации; повышенная радиочувствительность сопровождает такие наследственные заболевания как атаксия-телеангиэктазия, пигментная ксеродерма
2) физиологическое (сон, бодрость, усталость, беременность) или патофизиологическое (хронические заболевания, ожоги, механические травмы) состояния организма
3) пол - мужчины обладают большей радиочувствительностью
4) возраст - наименее чувствительны люди зрелого возраста.
Радиочувствительность на эволюционном уровне: чем более высокоорганизованным является организм, тем он более радиочувствителен (наиболее радиорезистентны - бактерии, наименее радиорезистентны - собаки, овцы, обезьяны, человек).
27. Основные радиационные синдромы: характеристика, связь с дозой облучения.
Особенности поражения организма в целом определяются двумя факторами:
1) радиочувствительностью тканей, органов и систем, непосредственно подвергающихся облучению
2) поглощённой дозой излучения и её распределением во времени.
При облучении страдают все органы и ткани, но ведущим для организма является поражение одного или нескольких критических органов.
Критические органы - это жизненно важные органы и системы, которые повреждаются первыми в данном диапазоне доз, что обусловливает гибель организма в определенные сроки после облучения.
В зависимости от критического органа выделяют 3 основных радиационных синдрома:
1. Костно-мозговой - развивается при облучении в диапазоне доз 1-10 Гр, средняя продолжительность жизни - не более 40 суток, на первый план выступают нарушения гемопоэза.
В костном мозге находится два типа клеток: молодые делящиеся клетки и зрелые функциональные клетки периферической крови. В соответствии с правилом Бергонье-Трибондо первые отличаются высокой радиочувствительностью, а зрелые клетки (за исключением лимфоцитов) будут более радиорезистентны.
Уменьшение численности клеток костного мозга начинается тотчас после облучения и постепенно достигает минимума, т.к. клеточное деление резко тормозится, а поступление зрелых элементов из костного мозга на периферию продолжается.
На характер изменения морфологического состава крови влияет время жизни зрелых клеток (скорость их выбывания из кровеносного русла):
а) эритроциты - наиболее долгоживущие форменные элементы крови (среднее время жизни 120 дней), их численность падает довольно медленно, т.к. даже при полном отсутствии продукции их количество уменьшается со скоростью 1% в сутки.
б) гранулоциты - их число падает значительно быстрее, т.к. они имеют короткую продолжительность жизни. В динамике их изменения выделяют несколько фаз:
1. фаза дегенерации - характеризуется небольшим порогом и быстрым спадом, в крови обнаруживаются только повреждённые клетки
2. фаза абортивного подъёма - обусловлена размножением в костном мозге повреждённых облучением клеток со сниженной пролиферативной способностью; когда эти клетки исчерпают свой пролиферативный потенциал (сами и все их потомки погибнут), число гранулоцитов вновь снизится до минимального (или нулевого) уровня
3. фаза восстановления - обеспечивается небольшим количеством стволовых клеток, сохранившихся в костном мозге и полностью сохранивших пролиферативную способность.
в) тромбоциты - по своей кинетике занимают промежуточное положение между гранулоцитами и эритроцитами.
г) лимфоциты - наиболее радиочувствительные клетки крови, гибнут даже при небольших дозах не только в местах их образования (лимфоузлы, костный мозг), но и в периферической крови.
2. Желудочно-кишечный - развивается при облучении в диапазоне доз 10-80 Гр, средняя продолжительность жизни около 8 суток, ведущим является поражение тонкого кишечника.
Наиболее значительные изменения возникают в тонком кишечнике, где происходит клеточное опустошение ворсинок и крипт вследствие интерфазной гибели клеток сразу после облучения. В результате развивается язвенно-некротическая энтеропатия и последующая аутоинтоксикация в результате прорыва «кишечного барьера». Летальному исходу способствуют инфекционные осложнения, поражение кровеносных сосудов, нарушение баланса жидкостей и электролитов.
3. Церебральный - развивается при облучении в дозах более 80-100 Гр, продолжительность жизни менее 2 суток, развиваются необратимые изменения в ЦНС.
ЦНС состоит из высокодифференцированных непролиферирующих клеток, отличающихся высокой радиорезистентностью, поэтому при облучении выраженных клеточных потерь не будет. Гибель нервных клеток происходит при огромных дозах порядка сотен Гр. В летальном исходе важную роль играет также поражение кровеносных сосудов с быстрым развитием отека мозга.