Величина полулетальной дозы для различных видов животных (в рентгенах)

Оказалось, что наиболее радиочувствительным периодом жизни является эмбриональный, наиболее радиоустойчивым - период зрелости.

Результаты экспериментальных исследований позволяют признать несколько более высокую радиоустойчивость женщин по сравнению с мужчинами. Однако в период беременности облучение может нанести вред развивающемуся плоду. Поэтому беременным женщинам запрещается работать в сфере действия источников ионизирующей радиации, не разрешается подвергать их рентгенодиагностическим исследованиям, если необходимость последних не вызывается тяжелым состоянием.

Изменение реактивности организма, как и следовало ожидать, проявляется в изменении его радиочувствительности. Наиболее простым примером может служить результат одновременного действия лучевых и нелучевых факторов. Такое комбинированное воздействие может иметь место при взрывах ядерных бомб, авариях и т.п. Ранения, шок, кровопотеря повышают радиочувствительность. В то же время тренированный организм с повышенной устойчивостью к неблагоприятным факторам оказывается и более радиоустойчивым.

Каковы же причины смерти человека и животных при развитии лучевой болезни?

Если действуют очень большие дозы - свыше 5000 рентген, то наблюдается гибель, как говорят, под лучом, т.е. в момент действия ионизирующих излучений. При облучении дозой 400-800 рентген гибель наступает через 12-20 дней. Причиной смерти в этом случае являются два фактора: кровотечения и присоединение инфекции, развитие сепсиса.

В зависимости от дозы облучения различают 4 степени острой костно-мозговой формы лучевой болезни.

Первая степень лучевой болезни - легкая - имеет место при облучении дозой 100-200 бэр (биологический эквивалент рентгена). За единицу дозы облучения - рентген - принимается такая поглощающая энергия, которая в 1 см³ воздуха при нормальных условиях образует 2,08 млрд. пар ионов. Различные ионизирующие излучения, вызывая одинаковый ионизационный эффект, обладают неодинаковым биологическим действием. Поэтому для оценки биологической активности введено понятие о биологическом эквиваленте рентгена (бэр). Единица измерения «бэр» приблизительно равна 1 рентгену.

Вторая степень лучевой болезни - средней тяжести - наблюдается при облучении дозой 200-300 бэр.

Третья степень - крайне тяжелая - отмечается при облучении дозой 500 бэр.

Четвертая степень лучевой болезни протекает по типу шока, сопровождаясь падением кровяного давления, слабостью сердечной деятельности, неукротимой рвотой, потерей сознания. Гибель в этом случае наступает от остановки сердца.

В развитие лучевой реакции, как показали многочисленные радиобиологические исследования, вовлекаются практически все системы и органы. Наиболее радиочувствительными являются системы, обеспечивающие общие регуляторные функции - нервная и эндокринная, а также системы, имеющие большое значение в осуществлении общих реакций, - система крови, сердечно-сосудистая система. Высокой радиочувствительностью отличаются иммунокомпетентные органы.

В зависимости от клинического течения острая лучевая болезнь разделяется на 4 периода:

1 период - период первичных реакций на облучение;

2 период - скрытый;

3 период - период клинических проявлений;

4 период - исход.

Все 4 периода проявляются, как правило, при развитии лучевой болезни второй и третьей степени. Что касается четвертой степени, то для нее характерно отсутствие скрытого периода, в результате чего сразу после первичной реакции наступает период разгара клинических проявлений.

Лучевая болезнь легкой степени характеризуется удлинением второго периода до 2-3 недель и сглаженностью всех ее симптомов. В первом периоде при легкой степени лучевой болезни жалобы могут отсутствовать, тогда как для второй и третьей степени характерно нарушение сна, тошнота, рвота, возможно нарушение сознания, повышение температуры до 38-39 °С, причиной чего считается инфекция. В начальном периоде ведущую роль играют симптомы вегетативной дисфункции: вегетативно-сосудистые расстройства, гипотензия, тенденция к брадикардии, нарушение пиломоторной реакции и дермографизма, имеет место эмоциональная неустойчивость, снижение памяти, повышенная утомляемость.

Таким образом, уже первый период лучевой болезни сопровождается резко выраженными нарушениями функционального состояния нервной системы. Считают, что особенностью этого симптомокомплекса является сочетание функциональной недостаточности высших отделов нервной системы с расторможенностью и повышенной лабильностью вегетативных центров, главным образом гипоталамической области. Прослеживается прямая зависимость этих нарушений от дозы облучения. Чем выше полученная доза радиации, тем раньше проявляются мозговые симптомы. Так, при облучении дозой 7,5 Р/с (рентген/сек.), нарушения со стороны нервной системы проявляются в момент действия излучений. При дозе 0,36 Р/с реакция нервной системы на облучение отмечается значительно позже.

Изучение биоэлектрической активности головного мозга при локальном облучении определенных участков тела - конечностей, области живота в эксперименте, а также у больных с терапевтическими целями - позволило установить резко выраженную активацию корковых биопотенциалов с последующей депрессией и нормализацией энцефалограммы к концу первых суток.

Как в условиях преимущественного действия радиации на головной мозг, так и в случае, главным образом, рефлекторных влияний наступают сходные нарушения состояния высших корковых центров, главнейшими среди которых являются ослабление нервных процессов и развитите запредельного торможения. В формировании последнего М.Н. Ливанов решающее значение придает афферентной им- пульсации, значительно возрастающей сразу после воздействия радиации. Дальнейшее ослабление импульсации создает возможность восстановления корковой деятельности и уравновешивания центрально-периферических отношений, но уже на новом более низком уровне. Эта фаза, видимо, соответствует периоду кажущегося благополучия в течении лучевой болезни. Однако это относительное благополучие возможно лишь при сниженном уровне афферентации и легко нарушается при любом превышении рефлекторного фона.

Формирующиеся при облучении адаптивные реакции в значительной мере зависят и от изменений деятельности желез внутренней секреции.

Параллельно с реакциями гипофизарно-адренокортикальной системы при действии на организм ионизирующих излучений отмечены существенные сдвиги со стороны симпато-адреналовой системы. Обобщая имеющиеся в литературе сведения по этому вопросу, можно прийти к заключению о том, что в ранние сроки после воздействия радиации имеет место активация симпато-адреналовой системы, причем при использовании больших доз облучения степень выраженности этой активации настолько велика, что мозговой слой надпочечников опустошается от огромных количеств депонированных в нем катехоламинов (В.И. Кандрор, В.И. Кулинский). Значение этих реакций при развитии лучевой болезни весьма велико, т.к. изменения в состоянии симпато-адреналовой системы существенно сказываются на метаболизме, вызывая сдвиги в углеводном обмене, клеточном делении и других сторонах жизнедеятельности, которые участвуют как в развитии лучевого синдрома, так и в репаративных процессах. Рядом авторов описано защитное действие адреналина при радиационном поражении, что связывается с развитием гипоксии тканей циркуляторного происхождения (Э.Я.

Необходимо отметить, что наблюдающиеся при лучевой болезни, сдвиги со стороны обмена веществ теснейшим образом связаны с изменениями нейрогормонального фона.

Развитие лучевой болезни сопровождается нарушениями всех видов обмена веществ.

Белковый обмен характеризуется интенсивным распадом тканевых белков, в результате чего азотистый баланс становится отрицательным. При этом происходит распад и таких жизненно важных элементов клетки, как РНК и ДНК. Характерно, что поддержание белкового питания жизненно важных органов (сердце, мозг) осуществляется за счет катаболизма, главным образом, мышечной и лимфоидной тканей, что, наряду с соображениями по этому поводу, позволяет связать наблюдающиеся при лучевой болезни изменения в белковом обмене с повышенной секрецией глюкокортикоидов. Удаляя надпочечники перед облучением, Бетц сумел в значительной мере предупредить распад белковых веществ и выведение азота из организма.

Белковые фракции сыворотки крови при действии радиации изменяются в сторону снижения альбуминов и возрастания количества глобулинов за счет альфа- и бета-глобулиновых фракций, причем ад- реналэктомия препятствует как снижению общего белка сыворотки крови, так и уменьшению альбумин-глобулинового коэффициента.

Углеводный обмен при лучевой болезни характеризуется резким увеличением такого суммарного показателя этого вида обмена, каким является уровень сахара в крови.

Таким образом, под влиянием радиации усиливаются процессы глюконеогенеза, т.е. образования углеводов (сахар крови, гликоген печени) из продуктов расщепления белка. Учитывая, что практически все ключевые реакции глюконеогенеза контролируются кортикостероидами, можно полагать, что указанные изменения углеводного обмена в значительной мере обусловлены повышенной секрецией этих гормонов. На более поздних стадиях лучевой болезни, в особенности при использовании больших доз облучения, гликонеообразовательная функция печени нарушается, усиливаются процессы гликогенолиза, поддерживающие высокий уровень сахара в крови.

Одним из характерных симптомов лучевой болезни является жировая инфильтрация печени, развивающаяся как следствие грубых нарушений жирового обмена. Предварительная адреналэктомия предотвращает ожирение печени у облученных животных, и наоборот, подобное ожирение может быть вызвано повторным введением АКТГ и кортизона. С постоянством выявляется липемия, сопровождающаяся возрастанием в крови концентрации фосфолипидов и холестерина.

Сдвиги со стороны водно-солевого обмена при действии радиации проявляются в увеличении концентрации ионов натрия и хлора, снижении содержания ионов калия, повышении диуреза. По всей вероятности, эти нарушения связаны с изменениями со стороны секреции минералокортикоидов корой надпочечников и антидиуретического гормона ядрами гипоталамуса (А.А. Войткевич). Однако с увеличением дозы радиации и прогрессированием лучевой болезни признаки активации минералокортикоидной функции надпочечников сменяются ее недостаточностью, что ведет к так называемой водной интоксикации, т.е. к задержке диуреза.

Таким образом, сдвиги метаболизма при развитии лучевой болезни касаются всех видов обмена веществ и связаны с повреждением эндокринного равновесия, вызывающим изменения интенсивности и направленности ферментативных реакций, а отсюда - и нарушения обменных процессов (Л.С. Черкасова). Особая роль в этом отношении принадлежит гормонам коркового вещества надпочечников, с изменением деятельности которых можно связать такие кардинальные для радиационного поражения метаболические проявления, как массивный катаболизм белка, гипергликемия, жировая инфильтрация печени.

Нейроэндокринные сдвиги, наблюдающиеся в организме облученных, играют важную роль в происхождении циркуляторных расстройств. Результаты многочисленных исследований (П.Д. Горизонтов, А.В. Лебединский) свидетельствуют о том, что наиболее постоянным эффектом со стороны артериального давления при действии радиации является гипотензия. Последняя усугубляется в случае развития недостаточности гипофизарно-надпочечниковой системы, а также дефицита катехоламинов при истощении депо этих соединений.

К числу наиболее радиочувствительных систем организма относится также система крови.

Начальная реакция системы крови на облучение проявляется развитием нейтрофильного лейкоцитоза, лимфо- и эозинопенией. Со стороны лейкоцитарной формулы, как правило, регистрируется сдвиг влево, т.е. увеличение количества молодых форм лейкоцитов - палочкоядерных нейтрофилов, юных, вплоть до появления незрелых форм - миелоцитов и миелобластов.

Красная кровь характеризуется наличием признаков раздражения костного мозга с появлением значительного количества ретикулоци- тов (молодые формы эритроцитов) и макроцитов, т.е. клеток большого диаметра (в норме последний равен 7-7,5 микрона). Наблюдается понижение осмотической резистентности эритроцитов, следствием чего является гемолиз.

Во втором периоде лучевой болезни, несмотря на отсутствие жалоб со стороны больного, сдвиги в системе крови прогрессируют. Лейкоцитоз в этом периоде может уже сменяться лейкопенией.

Лейкоцитарная формула характеризуется сдвигом вправо, что проявляется дегенеративными изменениями в структуре лейкоцитов, наличием гигантских форм нейтрофилов с гиперсегментацией ядра, вакуолизацией, пикнозом, явлениями цитолиза.

В картине красной крови во втором периоде преобладают явления угнетения эритропоэза, в результате чего количество ретикуло- цитов в периферической крови снижается вплоть до полного исчезновения. Средний диаметр эритроцитов уменьшается, развивается микроцитоз.

Длительность второго периода зависит от дозы облучения. Если последняя невелика (100-200 бэр), то продолжительность второго периода увеличивается до 2-3 недель; при лучевой болезни средней тяжести и тяжелой скрытый период укорачивается до 3-7 дней; если доза облучения очень большая, то он может вообще отсутствовать и после начального периода сразу наступает период выраженных клинических проявлений.

Во втором периоде лучевой болезни наблюдается резкое утяжеление тех симптомов, которые имели место уже в первом периоде. Температура достигает высоких цифр, а температурная кривая принимает гектический характер, что связано с присоединением инфекции и сепсиса в результате повышения проницаемости слизистых дыхательных путей и желудочно-кишечного тракта, а также угнетения иммунобиологической реактивности. Развиваются выраженные трофические нарушения, проявляющиеся выпадением волос, сухостью, шелушением и изъязвлением кожи и слизистых.

Помимо присоединения инфекции и нарушения трофики тканей, весьма характерна для третьего периода лучевой болезни кровоточивость. Причиной кровоточивости является, с одной стороны, замедление свертываемости крови, с другой - повышение проницаемости сосудов. Нарушение гемостаза зависит преимущественно от снижения количества вырабатываемого в печени протромбина и резкого уменьшения числа тромбоцитов вследствие поражения костного мозга. В повышении сосудистой проницаемости, по-видимому, важную роль играет активация гиалуронидазы. Эти изменения могут приводить к опасным для жизни кровотечениям.

Со стороны белой крови отмечается резко выраженная лейкопения, особенно лимфопения. Наряду с нарушением кроветворения наблюдается распад лейкоцитов, лизис их, дегенеративные изменения по типу сдвига лейкоцитарной формулы вправо.

Состояние красной крови характеризуется значительной анемией с полным исчезновением ретикулоцитов, снижением осмотической резистентности эритроцитов и явлениями гемолиза. В период разгара клинических проявлений завершается начавшийся на более ранних стадиях лучевой болезни процесс опустошения красного костного мозга. В миелограмме практически отсутствуют родоначальные клетки эритроидного, миелоидного и тромбоцитарного ряда, более зрелые клетки резко уменьшены в количестве и находятся в состоянии дегенерации. Нормобластический тип кроветворения может сменяться ме- галобластическим, с появлением в периферической крови мегалобла- стов и мегалоцитов - патологических форм эритроцитов, которые в норме не встречаются.

Реакция сердечно-сосудистой системы на облучение находится в тесной связи с повреждением нейрогуморальных механизмов регуляции сосудистого тонуса. Немедленная реакция в виде кратковременного снижения артериального давления в начале лучевого воздействия, по-видимому, является следствием рефлекторных и гуморальных сдвигов в ответ на ионизирующее излучение.

Развитие так называемой лучевой гипотензии происходят на фоне повышения депрессорных и понижения прессорных рефлексов. Формирование стойкой гипотензии при лучевой болезни связывают с развитием торможения в основных вегетативных центрах, нарушением эндокринного равновесия, накоплением биологически активных веществ вазодилятаторного действия, в том числе гистамина, кини- нов, простагландинов. Параллельно с этим можно наблюдать нарушения основных функций миокарда; дистрофические изменения в сердечной мышце сочетаются с нарушениями сократительных свойств актомиозина. В соответствии с этим у пораженных ионизирующим излучением выявляются различные варианты расстройств возбудимости, проводимости и сократительной функции сердца.

Изменения со стороны желудочно-кишечного тракта при развитии лучевой болезни были зарегистрированы в большом проценте случаев как у людей после взрыва атомной бомбы в Хиросиме и Нагасаки, так и в эксперименте на животных. Первичная реакция на облучение, характеризующаяся тошнотой, рвотой, анорексией, дис- пептическими явлениями, не связывается с поражением желудочнокишечного тракта, а рассматривается как один из компонентов общей рефлекторно-вегетативной реакции. У людей, а также экспериментальных животных, погибших по истечении первой недели после облучения, с постоянством наблюдались язвенно-некротические поражения в слизистой желудка, тонкого и толстого кишечника. Дистрофические и некробиотические изменения локализовались как в зоне обширных кровоизлияний, так и вне этих участков. Характерным признаком язвенного гастроэнтероколита у облученных является отсутствие лейкоцитарной реакции или слабая ее выраженность.