Величина пороговых доз радиочувствительности для цнс следующая

Наименьшей радиочувствительностью обладают бактерии, которые могут обитать даже в канале ядерного реактора. При этом, находясь в таких условиях некоторые виды бактерий (в частности, микрококки радиорезистентные) не просто не погибают, а еще и активно размножаются. Тем не менее, другие биологические виды столь высоким уровнем защиты от радиации похвастаться не могут, они лишь могут иметь различную степень защищенности в зависимости от таких факторов, как возраст, пол и т.д.

Микробиологические факторы, влияющие на уровень воздействия ионизирующего излучения на тот или иной биологический вид

Ученые пока еще не смогли точно установить причины неодинаковой реакции различных биологических видов на воздействие ионизирующих излучений, однако кое-какие закономерности они уже вывели. Учитывая тот факт, что на конечный радиобиологический эффект, в первую очередь, влияет количество энергии, поглощенной во время облучения живой тканью, ученые сделали вывод, что радиочувствительность различных видов тесно связана со скоростью деления клеток в их организме, с числом хромосом, с размером ядра и с рядом других микробиологических факторов. Более того, различные ткани и даже клетки имеют свою собственную радиочувствительность: к наиболее уязвимым относят слизистую оболочку тонкого кишечника и кроветворную систему, а к самым устойчивым (резистентным) – мышечную, костную и нервную ткани.

Влияние характера ионизирующего излучения на радиочувствительность биологических видов

Еще одной группой важных факторов, влияющих на радиочувствительность биологических видов, являются вид, мощность и продолжительность ионизирующего излучения. Так, например, бета-частицы и гамма-кванты образуют в тканях живых организмов до 10 пар ионов на 1 мкм пройденного пути, а у быстрых нейтронов и альфа-частиц ионизация еще выше – причем примерно в 10 раз. Общую закономерность воздействия различных видов ионизирующего излучения на биологические виды можно сформулировать следующим образом: чем выше разовая доза облучения, и чем меньше время ее воздействия, тем быстрее выявляется поражающее воздействие ионизирующего излучения на живой организм.

Летальные и полулетальные дозы радиации

Одним из критериев оценки биологической радиочувствительности тех или иных биологических видов является определение дозы ионизирующего излучения, достаточной для гибели живого организма. Доза ионизирующего излучения может быть летальной (LD₁₀₀), при которой гибнут все облученные организмы, а может быть полулетальной (LD₅₀), при которой погибает только половина. Изучай данный вопрос, ученые пришли к выводу, что в зависимости от этих параметров радиочувствительность различных биологических видов далеко не одинакова:

• у растений полулетальная доза составила от 10 до 1500 Гр,
• у рыб – от 8 до 20 Гр,
• у млекопитающих – от 2 до 15 Гр,
• у насекомых от 10 до 100 Гр,
• у птиц – от 8 до 20 Гр,
• у человека – от 2,5 до 3,5 Гр.

Разумеется, при получении достаточно большой дозы облучения (более 100 Гр – для практически всех видов) любой живой организм погибнет, либо же получит настолько серьезное поражение основных систем жизнедеятельности, что смерть наступит в течение нескольких дней и часов. Чтобы не допустить этого, каждому человеку важно обладать как можно более полной и достоверной информацией о радиации, и хорошо представлять себе, какие средства защиты будут являться наиболее эффективными при воздействии того или иного вида ионизирующего излучения.

Радиочувствительность — восприимчивость клеток, тканей, органов или организмов к воздействию ионизирующего излучения (для молекул используют терминрадиопоражаемость). Мерой радиочувствительности служит доза излучения, вызывающая определённый уровень гибели облучаемых объектов:

-для инактивации клеток — показатель D₃₇ или D₀ на кривой выживаемости;

-для организмов — доза, вызывающая гибель 50 % особей за определённый срок наблюдения (LD₅₀) .
Использование радиопротекторов или радиосенсибилизаторов (в том числе, кислорода) модифицирует радиочувствительность здоровых или опухолевых клеток.

При общем облучении животных отмечается ступенчатый характер их гибели в определенных диапазонах доз, вследствие выхода из строя определенных критических органов или систем, ответственных за выживание в этих дозовых диапазонах, что проявляется в виде трех основных радиационных синдромов — костномозгового, кишечного и церебрального.

Развитие радиационных синдромов определяется цитокинетическими параметрами соответствующих самообновляющихся клеточных систем — кроветворения, тонкого кишечника и центральной нервной системы (ЦНС).

Костный мозг и кишечник — типичные примеры активно обновляющихся радиочувствительных клеточных систем, а ЦНС — напротив, наименее делящихся (стационарных) радиорезистентных органов.

Радиочувствительность организма наиболее часто определяется поражением костного мозга, так как критической системой, ответственной за выживание при дозах до 10 Гр, является кроветворение. Критическим органом в следующем диапазоне от 10 до 100 Гр оказывается тонкий кишечник.

Клеточными детерминантами, определяющими степень радиационного поражения обеих критических самообновляющихся систем, являются стволовые клетки костного мозга и кишечника.

Развивающиеся в ближайшие сроки после облучения в определенных (пороговых) дозах клинически значимые лучевые реакции, связанные с клеточным опустошением активно пролиферирующих систем самообновлениия, объединяются термином детерминированные эффекты.

Временные, легко восполнимые клеточные утраты при меньших дозах, не вызывающие клинически значимых реакций организма, относятся к квазидетерминированным эффектам.

Тканевая радиочувствительность — понятие относительное. В радиорезистентных стационарных или слабо пролиферирующих органах и тканях под влиянием облучения возникают (сохраняются, консервируются) скрытые типичные радиационные повреждения, в частности, хромосомные аберрации, которые могут быть выявлены в условиях активации клеточного деления, например, в процессе посттравматический регенерации.

Лучевые поражения, развивающиеся в отдаленные сроки после облучения вследствие отмирания функциональных клеток слабо пролиферирующих тканей, таких как сосуды, кости и нервы, относятся к поздним детерминированным эффектам.

Органная радиочувствительность зависит от радиочувствительности тканей, которые этот орган образуют.

-масса органа уменьшается

-уменьшение функциональной активности (при острой лучевой болезни-мышечная слабость)

-опустошение органа специфическими клетками (при облучении лёгких 60Гр возникает пневмосклероз на месте опухоли).

Классификация органов по радиочувствительности. -самые радиочувствительные (лимфоидные органы, красный костный мозг, гонады, тонкий кишечник)

-средняя степень радиочувствительности (кожа, эндокринные железы)

-радиорезистентные (печень, почки, головной мозг)

Клинико -дозиметрическое планирование лучевой терапии. Методы дозиметрии ионизирующего излучения

главная клинико-дозиметрическая задача заключается в создании в теле больного наиболее благоприятного пространственного распределения намеченных поглощенных доз излучения как для всего курса лечения, так и для каждого отдельного сеанса облучения. Лучевой терапевт намечает необходимую дозу излучения для каждого новообразования. При этом он руководствуется радиобиологическими закономерностями, изложенными выше, и результатами осмотра больного.

Полученный чертеж переносят на бумагу. Созданы также специальные несложные

приборы, используемые с той же целью — механические контуромеры.

Однако лучшим способом тонометрии является изготовление компьютерных томограмм облучаемой области.Для специалиста,составляющего дозиметрический план, важно знать не только локализацию и объем опухоли, но и структуру тканей по всему сечению тела. Вы-числительный комплекс (КТ + ЭВМ) выдает трехмерную картину дозного поля и имитирует дозиметрический план лечения с суммарной погрешностью не более 5 %. Большим достоинством томограмм является отображение всех тканей, окружающих новообразование, в частности наиболее чувствительных к излучению органов — так называемых критических органов,Для головы и шеи критическими органами считают головной и спинной мозг, глаза, орган слуха, для груди — спинной мозг, легкие и сердце, для живота — почки и спинной мозг, для таза — мочевой пузырь и прямую кишку. Кроме того, для всех областей тела критическим органом является кожа. Для того чтобы составить представление о распределении поглощенных доз в облучаемой среде, на топометрические схемы наносят изодозные кривые и получают таким образом карту изодоз Изодозные линии соединяют точки с одинаковым значением поглощенной дозы. Обычно отмечают не абсолютные значения поглощенных доз (их, как известно, выражают

в грэях), а относительные — в процентах от максимальной поглощенной дозы, принимаемой за 100 %. В практике лучевой терапии дозное распределение считают приемлемым, если вся опухоль заключена в зоне 100—80 % изодозы, зона субклинического распространения опухоли и регионарного метастазирования находится в пределах 70-60 % изодозы, а здоровые ткани — не более 50—30 % изодозы.

В радиологических отделениях имеются атласы типовых дозиметрических планов для дистанционного, внутриполостного и сочетанного облучения. В атласах приведены стандартные изодозные карты, построенные по результатам измерений, проведенных в однородной тканеэквивалентной среде. В качестве подобной среды целесообразно использовать воду вследствие ее подобия мягким тканям человеческого тела. Однако стандартное дозное распределение всегда корректируют по приготовленной для пациен-

та изодозной карте, чтобы осуществить индивидуальный расчет, поскольку распределение доз в теле каждого больного отличается от фантомного в связи с различиями в анатомо-топографических соотношениях, плотности и размерах тканей, конфигурации опухоли и других индивидуальных особенностях.__ При составлении плана облучения инженер-физик основывается на первичной дозиметрической информации относительно излучения имеющихся в отделении радиотерапевтических аппаратов. Все эти аппараты всегда снабжены набором изодозных карт для типичных геометрическихусловии облучения. Для характеристики радиационного выхода источника

излучения используют понятие ≪экспозиционная доза≫.Под экспозиционной дозой излучения понимают количество энергии,поглощенной из данного пучка в единице массы воздуха.Системной единицей экспозиционной дозы является кулон на кило-

грамм (Кл ・ кг-'Λ а внесистемной — рентген (Р). 1 Р = 2,58 • 10" Кл • кг1.Ρ — доза излучения, при которой сопряженная корпускулярная эмиссия в 0,001293 г на 1 CMJ воздуха производит в воздухе ионы, несущие заряд водну электростатическую единицу количества электричества каждого знака.Производные единицы — миллирентген (мР) и микрорентген (мкР).Доза излучения, измеренная в течение определенного отрезка времени,называется мощностью экспозиционной дозы. Внесистемной единицей

этой величины является рентген в секунду (минуту, час). В системе СИ единицей мощности экспозиционной дозы является ампер на килограмм(А ・ к г ' / / Рс> = 2,5810-' Акг'.Сравнительный анализ изодозных карт различных радиотерапевтических аппаратов позволяет сделать ряд выводов, важных для планированияоблучений

Так, рентгеновское излучение низких и средних энергий, т.е. генерируемоепри анодном напряжении 30—200 кВ, обусловливает максимум поглощенной дозы на поверхности тела человека. Следовательно, сильнее всего облучается кожа. В глубине тканей доза непрерывно и значительно уменьшается. При анодном напряжении 40 кВ доза на глубине 3 см составляет всего 10 % от дозы на поверхности. При анодном напряжении 200 кВ излучение проникает, естественно, глубже. Однако и здесь наблюдается быстрое и

значительное уменьшение поглощенной дозы: на глубине 10 см остается всего 20 % от поверхностной дозы. При глубоко расположенной опухоли основная часть энергии поглощается не в ≪мишени≫, а в здоровых тканях.

К тому же из-за низкой энергии фотонов возникает много лучей рассеяния, также

поглощаемых в здоровых тканях. Большое количество рентгеновского излучения поглощается в костной ткани, что может привести к повреждению кости и хряща. В связи с изложенным рентгенотерапевтические установки используют только для облучения поверхностно лежащих новообразований.

Гамма-установки, заряженные 60Со, испускают почти однородный пучок фотонов сравнительно большой энергии (1,17 и 1,33 МэВ). Максимум поглощения сдвигается на 0,5 см вглубь, в результате чего уменьшается облучение кожи. На глубине 10 см остается не менее 50 % поверхностной дозы Следовательно, относительные глубинные дозы выше, чем при использовании рентгенотерапевтических установок. К тому же поглощениеВ свою очередь значительные преимущества перед гамма-излучением имеет тормозное излучение высокой энергии. В частности, при энергии фотонов 25 МэВ максимум поглощенной дозы находится на глубине 4—6 см от поверхности тела больного. Ткани, расположенные перед этим уровнем, получают не более половины максимальной дозы. Однако у тормозного излучения есть недостаток — сравнительно медленное уменьшение дозы после достижения ее максимума (см. рис. IV.4). Это означает, что сильно облучаются ткани за опухолью.

Линейные ускорители производят также пучки электронов высокой энергии. В этом случае максимум поглощенной дозы определяется на глубине 1—3 см, после чего доза быстро снижается и на глубине 10 см ткани практически не облучаются. Это оптимально для неглубоко расположенных новообразований. Однако для облучения опухолей, залегающих в глубине тела, особыми достоинствами обладают пучки тяжелых заряжен-

ных частиц (протонов, альфа-частиц, отрицательных пи-мезонов — пио-

Протоны высокой энергии до момента ≪остановки≫ в тканях двигаются практически прямолинейно. Попадая в ткани, они постепенно замедляют ход, причем линейная потеря энергии (ЛПЭ) возрастает, достигая максимума в конце пробега). Если пучок состоит из протонов примерно одинаковой энергии, то длина пробега у них сходна и максимум по-

глощения энергии создается в конце пути. Этот ≪острый≫ максимум называют пиком Брэгга. Поскольку протоны мало рассеиваются в тканях, то облучение можно проводить очень тонким пучком, которым удается избирательно разрушать внутри тела человека участки объемом менее 1 см3 (на-пример, опухоль гипофиза).

Ориентируясь на намеченную поглощенную дозу и выбранный вид излучения, инженер-физик наносит на топометрическую схему сечения тела расчетные данные — процентные глубинные дозы в ≪мишени≫ и окружающих тканях и органах. По сравнению с стандартными картами изодоз из атласов ему приходится вносить ряд поправок: на объем ≪мишени≫ и ее конфигурацию, кривизну поверхности тела в данной области, неоднород-

ность тканей. В частности, необходимо учитывать наличие скоплений воздуха (например, в легочной ткани, гортани), костных массивов и т.д.

Ответственным моментом является выбор направления пучков излучения, числа и величины входных полей. Лишь при небольших поверхностных образованиях удается добиться необходимой поглощенной дозы через одно поле (с помощью излучения лазера или низковольтной рентгенотерапии). Некоторые небольшие опухоли целесообразно лечить с помощью размещенных над ними аппликаторов с набором радиоактивных препаратов.

Однако в большинстве случаев лучевую терапию осуществляют путем облучении ≪мишени≫ с нескольких полей. Иногда выбирают поля сложной конфигурации (≪фигурные≫). В связи с этим инженеру-физику приходится выполнять ряд расчетов,

выбирая оптимальное направление пучков излучения,расстояние от источника до поверхности тела, вспомогательные устройства, формирующие необходимое сечение пучка.Значительным шагом вперед в дозиметрическом планировании явилось

создание программ для ЭВМ, которые позволяют на основании клинического задания, адаптированного к конкретному пациенту, определить оптимальные условия облучения. ЭВМ дает возможность установить минимум полей облучения и наиболее выгодную ориентацию их. При комбинации ЭВМ с компьютерным томографом расчет дозиметрического плана выполняют за доли секунды. Более того, инженер-физик или лучевой терапевт может с помощью светового ≪карандаша≫ взаимодействовать с ЭВМ, сопоставляя различные варианты облучения._гамма-излучения мало различается в мягких и костной тканях.

Дата добавления: 2018-09-20 ; просмотров: 566 ;

Ответ ЦНС на облучение принципиально отличается от реакций костного мозга и кишечника отсутствием клеточных потерь. Это явление обусловлено тем, что зрелая нервная ткань -- непролиферирующая система, состоящая из высокодифференцированных клеток, замещение которых в течение жизни не происходит. Поэтому ЦНС можно рассматривать как крайний (стационарный) вариант системы клеточного обновления со всеми вытекающими отсюда последствиями, характерными для лучевых реакций радиорезистентных неделящихся клеток.

Гибель клеток, приводящая к церебральному синдрому, происходит, при огромных дозах, порядка сотен грей, причем до сих пор не выяснено, является ли причиной гибели нервных клеток их непосредственное повреждение или она вызвана опосредованно повреждениями других систем, прежде всего кровеносных сосудов.

Радиочувствительность и лучевые реакции отдельных органов и тканей

Общая реакция млекопитающих, как функция дозы и времени после облучения, определяется четырьмя кардинальными параметрами клеточных популяций: величиной пула стволовых клеток, радиочувствительностью клеток и способностью их к восстановлению, клеточной пролиферацией и длительностью функционирования зрелых элементов.

С этих же позиций достаточно надежно могут быть предсказаны события, которые произойдут при облучении различных областей тела, если известны клеточно-кинетические параметры облучаемых тканей, что весьма важно для оценки эффектов локального облучения, а также при планировании курса лучевой терапии опухолей и прогнозировании ее последствий. Далее коротко рассматриваются соответствующие данные для наиболее ответственных систем организма.

Кожа и ее производные. Это активно обновляющиеся, а потому весьма радиочувствительные клеточные системы. Стволовые клетки эпидермиса хорошо восстанавливают сублетальные повреждения.

Принято считать, что максимально переносимая кожей доза рентгеновского излучения при однократном внешнем воздействии составляет 10 Гр. При больших дозах возникают дерматиты, а затем и язвенные поражения.

Семенники. Высокая радиочувствительность мужских половых желез известна очень давно. Еще в 1903 г. Г. Альберс-Шонберг показал возможность радиационной стерилизации яичек кроликов и морских свинок, а И. Бергонье и Л. Трибондо, изучая радиационные повреждения семенников, смогли сформулировать упоминавшуюся выше зависимость радиочувствительности клеток от интенсивности деления и степени дифференцировки.

Вследствие крайне высокой радиочувствительности половых клеток на ранних стадиях развития уже при дозах 0,5-1 Гр у большинства животных происходит массивное клеточное опустошение семенников, а выше 2-4 Гр наступает стерильность. Зрелые клетки -сперматозоиды, напротив, крайне радиорезистентны.

Рис. 3 Изменение массы семенников крыс(а) и мышей (б) после y-облучния в дозе 2,5 Гр: 1 - необлученные (контроль), 2 - облученные

В опытах на мышах, крысах и кроликах показано, что число сперматозоидов, их морфология, подвижность и способность к оплодотворению не меняются после облучения при дозах до 10 Гр. Поэтому плодовитость облученных млекопитающих сохраняется до тех пор, пока не истощится запас жизнеспособных зрелых половых. Но и после этого наступающая стерильность носит временный характер, так как происходит постепенное восстановление сперматогенеза из сохранившихся жизнеспособных сперматогониев типа Л.

Пороговая поглощенная в яичках мужчин доза, вызывающая временную стерильность, составляет около 0,15 Гр при остром облучении и около 0,4 Гр/год при пролонгированном. Постоянная стерильность возникает соответственно при дозах от 3,5 до 6 Гр и при 2 Гр/год.

Важно заметить, что радиационная стерильность не вызывает существенного изменения гормонального баланса, либидо и половой потенции животных и человека.

Яичники. Физиологическая регенерация в половых органах самок млекопитающих проявляется в основном не в смене отдельных клеток, а в циклически повторяющихся процессах развития, регулируемых эндокринным аппаратом, и охватывающих целые клеточные комплексы. В процессе развития того или иного фолликула происходит созревание женских половых клеток от оогоний до ооцита. Наиболее радиочувствительный элемент яичника -- яйцеклетка.

Стерильность самок возникает при больших дозах, чем у самцов (у мышей -- при 2--5 Гр, у крыс -- при 15--20 Гр), но, как правило, необратимо. Это связывают с тем, что образование женских половых клеток заканчивается в ранние сроки после рождения и у взрослых яичники не способны к активной регенерации. Поэтому если облучение вызвало гибель всех потенциальных яйцеклеток, то плодовитость утрачивается необратимо.

Пороговая доза, вызывающая постоянную стерильность у женщин, составляет от 2,5 до 6 Гр при остром облучении и более 0,2 Гр/год при длительном многолетнем облучении.

Органы зрения. Известны два типа поражения глаз -- воспалительные процессы в конъюнктиве и склере при дозах, близких к вызывающим поражение кожи, и катаракта при дозах 3-10 Гр, в зависимости от вида животных. Катарактогенная доза для человека составляет около 6 Гр. Особенно опасны в этом отношении нейтроны, эффективность которых в 3-9 раз выше, чем у-излучения. Причины образования катаракты полностью не выяснены. Наиболее убедительна точка зрения о ведущем значении первичного поражения клеток ростковой зоны хрусталика и относительно меньшей роли нарушения его питания.

Органы пищеварения. Наиболее радиочувствителен тонкий кишечник, поражение которого и обусловливает кишечный синдром, описанный в начале главы. Далее по убыванию радиочувствительности следуют: полость рта, язык, слюнные железы, пищевод, желудок, прямая и ободочная кишки, поджелудочная железа и печень.

Сердечно-сосудистая система. К настоящему времени достаточно полно изучена лучевая эритема кожи, возникающая вследствие повреждений кожных кровеносных сосудов, которым не свойственна физиологическая регенерация. Как показали специальные исследования, наиболее радиочувствительным является наружный слой сосудистой стенки, что объясняют относительно высоким содержанием в нем коллагена, подверженного радиационному перерождению. Через 4-5 мес после облучения некоторые сосуды оказались полностью лишенными наружной стенки. Кроме того, в коже мышей уже при дозах 4-15 Гр снижалась последующая реваскуляризация из-за уменьшения способности эндотелия облученных участков к образованию новых капилляров.

Г. Рейнгольдом и Г. Байсманом (1973) разработан количественный флюорометрический микрометод оценки состояния капилляров в подкожной клетчатке. Метод основан на сравнительном изучении восстановления капиллярного русла после его разрушения воздействием низкой (-196°С) температуры и последующего стимулирования пролиферации эндотелия инъекцией мочевой кислоты или лактата лития. В качестве критерия поражения используют так называемый индекс васкуляризации. Этот метод позволил получить кривые выживаемости эндотелия капилляров.

Сердце до недавнего времени рассматривали как радиорезистентный орган, основываясь главным образом на результатах гистологических исследований. Однако Е.И. Воробьевым с помощью биохимических, морфофункциональных и электронно-микроскопических методов были обнаружены непосредственные и отдаленные изменения миокарда после локального облучения в дозах 5-10 Гр. Эти наблюдения были подтверждены С. Таярдо и А- Стьюартом, показавшими, что в развитии радиационного миокардиофиброза после 12-кратного облучения сердца кроликов в суммарной дозе 4,5 Гр основную роль играет нарушение микроциркуляции вследствие облитерации капилляров. Кроме того, теми же авторами получены данные, свидетельствующие и о значительной радиочувствительности эндотелия эндокарда, повреждение которого приводило к образованию внутрижелудочковых тромбов, обнаруживаемых через полгода после локального облучения (20 Гр) области сердца мышей.

Органы дыхания. Легкие взрослых -- стабильный орган с крайне низкой пролиферативной активностью в капиллярной системе; последствия облучения легких проявляются не сразу. После облучения грудной клетки мышей в достаточно больших дозах они погибают от пневмонитов через 100-160 сут. При этом, по данным Т. Филипса, при однократном облучении составила 13 Гр, а при 20-кратном фракционировании -- более 45 Гр. Тщательные гистологические исследования выявили начальные изменения при дозах 20 Гр, наступающие через 3 мес после облучения. Такая задержка в проявлении повреждений связана со слабым клеточным обновлением в легочных капиллярах. Поражение легочной ткани часто лимитирует лучевую терапию.

Головной мозг, спинной мозг и периферические нервы. Выше уже отмечалась значительная радиорезистентность тканей ЦНС. Лучевые реакции нервной ткани головного мозга животных и человека количественно охарактеризованы лишь в последние десятилетия прошлого столетия, когда начали применять заряженные частицы высоких энергий для радиационного удаления гипофиза при лечении злокачественных опухолей молочной железы.

В опытах со строго локальным облучением седалищного нерва крыс и спинного мозга кроликов узкими пучками протонов 185 МэВ при длительном (до 7 мес) наблюдении также отмечена четкая зависимость вероятности и времени возникновения парезов от ширины пучка и дозы излучения. Так, облучение седалищного нерва 11-мм. пучком в дозах 200 и 300 Гр вызывало парезы соответственно через 15 - 17 и 9 - 12 сут после облучения; при 4-мм. пучке они наблюдались только с увеличением доз до 300 и 400 Гр, а при диаметре пучка в 2 мм парезы вообще не возникали.

Эндокринные железы. Железы внутренней секреции относят к радиорезистентным органам, хотя реакции эндокринной системы на общее облучение общеизвестны. Однако так же как в отношении нервной системы очень трудно оценить, являются ли эти реакции результатом непосредственного повреждения эндокринных желез или отражением воздействия излучения на другие системы и весь организм. Можно предположить, например, что наблюдаемые после общего облучения нарушения баланса гормонов, особенно щитовидной железы, надпочечников и гонад, могут быть следствием реакции гипоталамо-гипофизарной системы, учитывая тесную взаимосвязь между тирео-, адрено- и гонадотропными факторами гипофиза. Во всяком случае, с позиций систем клеточного обновления эндокринные железы представляют собой популяции функциональных высокодифференцированных клеток, как правило, с очень низким уровнем физиологической регенерации. Особый случай составляет щитовидная железа в детском возрасте, когда, благодаря свойственной ей высокой пролиферативной активности, она оказывается весьма радиочувствительной, в частности, относительно возникновения рака, как это имело место в результате аварии на ЧАЭС.

Органы выделения. Почки достаточно резистентны к действию излучения. В экспериментах на животных разных видов при местном и общем облучении морфологические и функциональные нарушения наблюдались только при дозах в несколько десятков грей. Однако повреждение почек является лимитирующим фактором при облучении опухолей брюшной полости в процессе лучевой терапии. Как отмечает М. Тюбиана, облучение обеих почек при дозе, большей 30 Гр за 5 нед, может вызвать необратимый хронический нефрит, способный привести к смертельному исходу. В исследованиях Т. Филипса показано, что после строго локального облучения области почек мышей ЛД50 через 6 мес составляет около 24 Гр, а через 16 мес -- около 13 Гр. При этом как в канальцах, так и в клубочках выявляются изменения, приводящие к почечной не-достаточности.

Экспериментальных сообщений относительно радиационных поражений мочеточников, мочевого пузыря и мочеиспускательного канала известно мало, тем не менее, радиационные циститы довольно часто осложняют лучевую терапию рака.

Кости и сухожилия. В период роста кости и хрящи весьма радиочувствительны, а во взрослом состоянии они становятся значительно резистентнее. В качестве примера лучевого поражения костей можно указать на образование остеонекроза, а также возникновение спонтанных переломов в зоне облучения. Несмотря на отсутствие видимых радиационных повреждений кости, они отчетливо выявляются замедлением заживления переломов, вплоть до образования ложных суставов.

Мышцы. Это - высокорадиорезистентные ткани организма. Еще по данным К. Клемедсона и А. Нельсона в ранних экспериментальных работах 50-х годов прошлого столетия слабая мышечная атрофия наблюдалась лишь при дозах 60 Гр, а микроскопические и гистологические изменения мышечной ткани возникали после 500-1000 Гр (через 24 ч -- геморрагии, через 72 ч -- некроз). Не изменили этой точки зрения и более поздние исследования.

В таблице 2 приведены данные разных авторов по определению величины LD50 у представителей различных филогенетических групп при общем однократном облучении рентгеновскими или гамма лучами.

Рисунок 6 - Естественное облучение костного мозга человека. Приведены величины в мкР/год

Таблица 2- Радиочувствительность разных групп организмов

Как видно из таблицы, диапазон устойчивости к радиации в живой природе достаточно широк. Наиболее устойчивы к действию ионизирующих излучений микроорганизмы - дозы, способные вызвать их гибель, составляют сотни и тысячи грей. Для беспозвоночных животных диапазон летальных доз обычно на порядок ниже этих величин, а для позвоночных они составляют десятки грей, здесь наиболее чувствительны к радиационным воздействиям млекопитающие. Исходя из данных таблицы 2 можно сделать вывод, что по мере усложнения биологической организации объектов их устойчивость к радиации резко снижается.

В ответных реакциях организма на действие ионизирующей радиации условно можно выделить три последовательно развивающиеся во времени стадии; физические реакции, биофизические процессы и общебиологические изменения. Физическая стадия - поглощение энергии, ионизация и возбуждение атомов и молекул, образование радикалов - происходит в течение микро- и миллисекунд. Биофизические процессы - внутри- и межмолекулярный перенос энергии, взаимодействие радикалов друг с другом и с неповрежденными молекулами, внутримолекулярные изменения - происходят в течение секунд - миллисекунд. Общебиологические изменения в клетке и организме - образование стабильных измененных молекул, нарушение генетического кода, транскрипции и трансляции, биохимические, физиологические и морфологические изменения в клетках и тканях, иногда заканчивающиеся гибелью организма, могут протекать в течение минут - суток или растягиваться на годы.

Установлено, что разные органы и ткани сильно различаются по своей чувствительности к ионизирующей радиации, а также по роли в лучевой патологии и конечном исходе болезни. По морфологическим изменениям их радиочувствительность располагается (по степени убывания чувствительности) в такой последовательности:

• - органы кроветворения;
• - половые железы;
• - слизистые оболочки, слюнные, потовые и сальные железы, волосяные сосочки, эпидермис;
• - желудочно-кишечный тракт;
• - печень;
• - органы дыхания;
• - железы внутренней секреции (надпочечники, гипофиз, щитовидная железа, островки поджелудочной железы, паращитовидная железа);
• - органы выделения;
• - мышечная и соединительная ткани;
• - соматические костная и хрящевая ткани;
• - нервная ткань.

Органы кроветворения наиболее радиочувствительны, поражение костного мозга, тимуса, селезенки, лимфатических узлов - одно из важнейших проявлений острой лучевой болезни. Значительные морфологические и функциональные нарушения наблюдаются во всех кроветворных органах, причем изменения в системе крови представляется возможным обнаружить вскоре после действия радиации и даже при относительно небольших дозах облучения.

Обычно процесс клеточного опустошения подразделяют на три стадии. Первая, длящаяся около 3 ч, характеризуется относительным постоянством содержания клеток в кроветворных тканях. Вторая стадия охватывает интервал времени от 3 до 7 ч после облучения, для нее характерно резкое и глубокое опустошение костного мозга и лимфоидных тканей (количество клеток в костномозговой ткани может снижаться более чем наполовину). В третьей стадии скорость клеточного опустошения замедляется и дальнейшее уменьшение количества клеток происходит в костном мозге в результате репродуктивной гибели, а также продолжающейся дифференцировки части клеток и миграции их в кровь. Длительность течения третьей стадии пропорциональна дозе облучения.

Лимфоидная ткань обедняется клеточными элементами раньше, чем ткань костного мозга. Число нейтрофилов при одной и той же дозе облучения снижается медленнее, чем число лимфоцитов. При лучевой патологии наблюдаются морфологические изменения белой крови, гиперсегментирование, фрагментация ядер. Лейкоциты набухают, увеличиваются их размеры и зернистость, накапливаются пигменты, структура ядра разрыхляется и т. д. Вслед за снижением числа нейтрофилов уменьшается число тромбоцитов, что приводит к увеличению времени свертывания крови. Клетки крови и ее плазма обладают сравнительно высокой устойчивостью к действию ионизирующей радиации. Биохимические сдвиги в крови облученных животных отчетливо выражены лишь в разгар лучевого поражения, оставаясь на начальных этапах поражения малозаметными. Кровь постепенно теряет способность снабжать ткани достаточным количеством кислорода, и в результате гипоксии организм погибает.

Наиболее существенное в лучевых изменениях желудочно-кишечного тракта - быстрое и глубокое опустошение тканей. Так, клеточное опустошение в кишечнике крипт уже завершается на первые-вторые сутки, а ворсинок - на третьи-четвертые сутки после облучения мышей. Если облучение производится в небольших дозах, то уже на пятые сутки можно наблюдать восстановление клеточного эпителия. Для желудочно-кишечного синдрома характерен следующий комплекс нарушений, определяющих гибель организма: поражение эпителия, деструкция крипт и ворсинок, инфекционные процессы за счет кишечной флоры, закупорка и поражение кровеносных сосудов, нарушение баланса жидкостей и электролитов, изменение активного транспорта, возрастание активности ферментов автолиза, изменение других ферментативных процессов, снижение проницаемости кишечника для питательных веществ. Нарушения в желудочно-кишечном тракте развиваются в соответствии с тяжестью лучевого поражения, являясь в отдельных случаях даже причиной гибели организма при костномозговом синдроме.

Центральная нервная система (ЦНС) - наиболее радиоустойчивая из всех критических систем. Ее решающая роль в летальном исходе лучевого поражения проявляется при действии массированных доз ионизирующей радиации. В ответ на облучение ткань мозга реагирует как единая система: прямые поражения нейронных структур и расстройства циркуляции, связанные с поражением стенок кровеносных сосудов, обычно сопутствуют друг другу. Повреждения капиллярных сосудов проявляются в виде набухания эндотелиальных клеток. В отличие от зрелой нервной ткани мозг молодых животных более радиочувствителен, чем другие ткани организма.

Облучение плода в утробе матери в сравнительно невысоких дозах приводит к полному разрушению целых его отделов. Высокая радиочувствительность нервной ткани эмбриона объясняется общей закономерностью, заключающейся в том, что в зависимости от времени формирования и дифференцировки органов и тканей в онтогенезе любые из них становятся крайне чувствительными к радиации независимо от их радиочувствительности во взрослом состоянии.

Оценивая биохимические и морфологические изменения ЦНС, следует отметить необычайно большую разницу в радиочувствительности для различных участков, в том числе и для соседних структур однотипных тканей мозга. Это объясняется тем, что наиболее радиочувствительны те микроструктуры, которые в момент облучения находятся в активном функциональном состоянии. Наиболее значительные изменения претерпевают сосудистые и секреторные условно-рефлекторные реакции, в меньшей степени - двигательные.

Нарушенная деятельность эндокринной системы приводит к глубоким изменениям регуляторных биохимических процессов, иммунобиологических и нейровегетативных реакций, к расстройству гемодинамики, терморегуляции, извращению регуляции и деятельности многих органов и систем.

К наиболее радиочувствительным органам эндокринной системы относятся половые железы. Другие железы внутренней секреции менее чувствительны, располагаясь по мере возрастания радиоустойчивости (по морфологическим признакам) в такой последовательности: надпочечники, гипофиз, щитовидная железа, островки поджелудочной железы и, наконец, паращитовидная железа. Радиоустойчивость этих желез связана с тем, что, их ткани состоят из высокодифференцированных функциональных клеток, практически не способных к физиологической регенерации.

Лучевое поражение семенников сопровождается биохимическими изменениями - снижается содержание нуклеиновых кислот, АТФ, креатина, холестерина, аскорбиновой кислоты, полисахаридов, угнетается сперматогенез. Облучение женских половых желез приводит к нарушениям менструального цикла, изменениям течения беременности, преждевременным родам, мертворождению, патологическому развитию эмбрионов, различным генетическим аномалиям потомства. Отмечено, что если семенники обладают значительной восстановительной способностью, то яичники у взрослой самки полностью лишены этой способности. Поэтому у самок в отличие от самцов стерильность обычно необратима.

Сложность оценки радиочувствительности органов дыхания состоит в том, что они содержат клеточные структуры, значительно различающиеся по устойчивости к радиации. Так, хрящевая ткань воздухоносных путей и плевра радиоустойчивы; лимфатическая ткань и сосудистая система легких, а также бронхиолярцый эпителий и клетки, выстилающие альвеолы, радиочувствительны. В результате общего облучения организма в органах дыхания возникают изменения, находящиеся в полном соответствии с развитием клинических и анатомических признаков лучевой патологии.

Ряд органов и тканей условно называют стабильными в связи с их высокой устойчивостью: морфологические, функциональные и биохимические изменения в них после облучения даже в высоких дозах незначительны. Их способность к физиологической регенерации выражена слабо или практически отсутствует. Однако постлучевые изменения стабильных органов и тканей все же вносят известный вклад в общую картину лучевой патологии. Типично стабильный орган - почки. Обычно поражение почек наблюдается при общем облучении животных в несколько десятков грей. Их высокая устойчивость, вероятно, связана с тем, что обновление почечных клеток либо отсутствует, либо выражено слабо.

Еще более устойчивы к действию ионизирующей радиации мышечная и соединительная ткани. Структурные элементы кожи характеризуются относительно большими различиями в радиочувствительности. Сравнительно высокой радиоустойчивостью обладают костная и хрящевая ткани. Однако в период роста они чувствительны к ионизирующей радиации.

В процессе развития лучевого поражения, особенно в фазе выраженных клинических изменений, резко снижается устойчивость организма к инфекциям: подавляется естественная устойчивость организма к возбудителям инфекционных заболеваний, угнетается приобретенный иммунитет, нарушаются все его формы. Снижение иммунитета при лучевой болезни, угнетение защитных механизмов обусловливаются развивающимися в организме аутоиммунными процессами. Подавление иммунитета в облученном организме представляет собой сложный многоступенчатый процесс, в основе которого лежит опосредованное действие ионизирующей радиации.

Помимо генетически обусловленных различий, наблюдаемых у объектов из разных филогенетических групп, возможны значительные вариации радиочувствительности у особей одного вида, находящихся в неодинаковых условиях, питания, аэрации, температуры и т.д. Кроме того, степень лучевого поражения организмов связана с возрастом, полом, физиологическим состоянием, интенсивностью различных процессов, активностью метаболических систем и другими факторами.