БИОЛОГИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ. ПАТОГЕНЕЗ ЛУЧЕВОЙ БОЛЕЗНИ

Изучение биологического действия ионизирующих из­лучений началось вскоре после открытия рентгеновских лучей. Самыми ранними работами считаются исследова-

¹В литературе встречается двоякое обозначение единицы измерения поглощенной дозы излучения—Гй и Гр.

ния русского ученого И.

Патогенез лучевой болезни в широком понимании должен охватывать все процессы и реакции, возникающие в организме от момента воздействия проникающей ради­ации до формирования клинической картины заболевания. Однако в связи со сложностью и многообразием реакции организма на излучение их удобнее рассматривать на следующих уровнях физиологической интеграции: молеку­лярном (субмолекулярном), клеточном — тканевом, си­стемном — органи змеином.

Первичные механизмы биологического действия ионизирующих излучений

Первичные механизмы биологического действия иони­зирующих излучений относятся к процессам, происходя­щим на первом этапе физиологической интеграции. Иони­зирующее излучение оказывает на биосубстрат прямое и непрямое действие. Прямое действие заключается в не­посредственном воздействии ионизирующих излучений на биомолекулы, в результате чего происходит их ионизация либо возбуждение. Непрямое действие радиации на биомо­лекулы реализуется в основном через продукты радиолиза воды, содержание которой в клетках очень велико. Про­дукты радиолиза обладают чрезвычайно высокой активно­стью и могут окислять практически все органические вещества, входящие в состав клеток. Удельный вес прямого и непрямого действия ионизирующего излучения зависит от мощности излучения и содержания в биострук­турах воды. Полагают, что в таких структурах, как хромосомы, преобладают повреждения, обусловленные прямым действием, тогда как в растворах и высокогидра- тированных системах существенную роль играют продук­ты радиолиза воды.

Прямое и непрямое действие ионизирующего излуче­ния приводит к изменению структуры важнейших BbICOKO-

молекулярных соединений: нуклеиновых кислот, белков, липопротеидов и полимерных соединений углеводов.

Нуклеиновые кислоты обладают чрезвычайно высокой радиочувствительностью. Структурные изменения в ДНК наступают как в результате непосредственного попадания в нее ионизирующих частиц, так и при воздействии радикалов воды, возникают одно- и двуспиральные разры­вы ДНК, образуются сшивки между молекулами с появле­нием разветвленных молекул. На характере повреждения структуры нуклеиновых кислот существенным образом сказывается вид излучения и уровень парциального давле­ния кислорода. Корпускулярные излучения вызывают преимущественно двойные разрывы молекул нуклеиновых кислот, при низком содержании кислорода изменения носят характер «сшивок».

Радиационные повреждения белка происходят прежде всего в результате усиления реакций окисления и дезами­нирования, протекающих с участием окислительных ради­калов. Вследствие наступающих изменений химической и конформационной структуры белковой молекулы наблю­дается инактивация биологической (в том числе фермен­тной и иммунной) активности белка.

Радиохимическое изменение липидов заключается в образовании свободных радикалов, перекисных соедине­ний. Образовавшиеся радикалы могут инициировать цеп­ные реакции окисления. Перекисные соединения распада­ются с образованием ряда токсических веществ.

Первичные изменения полисахаридов под воздействием ионизирующих излучений сводятся к их окислению C последующей деполимеризацией и образованием кислот (гиалуроновые и др.) и формальдегида.

Вторичные радиобиологические эффекты

Вторичные изменения, развивающиеся в организме после облучения, характеризуются сложными биохимиче­скими, физиологическими и морфологическими нарушени­ями, происходящими вначале на клеточном, а в последу­ющем на органном и системном уровне. Нарушение функций органов и систем приводит к изменению состо­яния организма в целом, формированию общего заболева­ния—лучевой болезни.

Ведущее значение в развитии вторичных эффектов придают нарушениям обмена нуклеиновых кислот и нукле­опротеидов, которые входят в состав хромосом и регули­руют передачу наследственных признаков, процессы син­теза тканевых белков и ферментов, липидов, пролифера­

цию клеток и др. Наступающие в последующем изменения клеточного обмена приводят к повреждению целостности клеточных и внутриклеточных мембран, способствуя раз­витию и углублению патологических процессов в клетке. На поврежденных биомембранах изменяются строгая упо­рядоченность расположения ферментов и течение слож­ных ферментативных реакций, характеризующееся подав­лением синтетических и активацией катаболических про­цессов. Выход протеолитических ферментов из органелл (лизосом) через измененные мембраны является причиной аутолиза клетки. Изменения активности ферментов на фоне нарушения углеводного обмена уменьшают синтез макроэргических соединений, вследствие чего расстраива­ется течение окислительно-восстановительных процессов и в целом всего обмена веществ, а также репарационных процессов. В результате измененного обмена веществ в организме накапливаются различные соединения, облада­ющие токсическими свойствами и усиливающие обменные нарушения, возникшие на первом этапе радиационного воздействия.

Характер реакции клеток (ткани) зависит от степени чувствительности к ионизирующему излучению. Было установлено, что радиочувствительность отдельных тка­ней прямо пропорциональна митотической активности и обратно пропорциональна степени дифференциации кле­ток. Эта закономерность получила название по имени ученых, описавших ее, закона Бергонье и Трибондо. В соответствии с этим правилом все ткани в убывающем по радиочувствительности порядке могут быть расположены следующим образом: лимфоидная, миелоидная, гермина­тивный, кишечный и покровный эпителий, секреторные клетки пищеварительных и эндокринных желез; соедини­тельная, мышечная, хрящевая, костная и нервная ткани.

Кроветворная система в силу высокой радиочувстви­тельности является критическим органом, поражению которого принадлежит ведущее место в патогенезе и клинике лучевой болезни. К критическим органам отно­сятся также кишечник и ЦНС. В основе гибели клеток радиочувствительных тканей лежит нарушение обмена нуклеопротеидов, вследствие чего наблюдается массовая

гибель клеток в интерфазе (интеркинетическая гибель), после нескольких делений (репродуктивная гибель), а также нарушение митотической активности. Развивающа­яся вследствие этого лучевая аплазия костного мозга обуславливает появление панцитопении и других характер­ных для лучевой болезни проявлений поражения кровет­ворной системы (геморрагический синдром, инфекционно­воспалительные осложнения).

Возможность постлучевого восстановления кроветво­рения, как и восстановления других высокорадиочувстви­тельных тканей, зависит от степени сохранности стволо­вых клеток. Показано, что для восстановления кроветво­рения достаточно 1—0,1% стволовых клеток. Регенера­торные сдвиги при несмертельном поражении в костном мозге выявляются уже через 1'/г—2 ч после поражения.

Патогенез лучевой болезни

При рассмотрении механизмов изменений в целостном организме следует иметь в виду, что проникающая ради­ация как этиологический фактор обладает: 1) специфиче­ским повреждающим действием радиочувствительных тка­ней; 2) неспецифическим (опосредованным) действием, осуществляемым при участии нервной и эндокринной систем. Это обусловливает генерализованный характер реакции организма на воздействие ионизирующих излуче­ний.

Изменения радиочувствительных тканей были рассмот­рены выше.

клинические проявлення первичной реакции на облучение, и составляют важное патогенетическое звено в развитии последующих прогрессирующих изменений, связанных C поражением радиочувствительных тканей (особенно систе­мы кроветворения).

Нейроэндокринные изменения имеют значение не толь­ко в формировании патологических реакций, но и в развитии компенсаторных реакций. Процессы восстанов­ления начинаются практически сразу после прекращения радиационного воздействия и протекают одновременно с развитием эффектов повреждения. Соотношение между интенсивностью дегенеративных и репаративных процес­сов определяет характер развивающихся нарушений от­дельных органов и систем. Наиболее полно восстанавлива­ются функции ткани с высокой пролиферативной способ­ностью. При восстановлении тканей с малой активностью физиологической регенерации остаются необратимые из­менения. В целостном организме необратимая компонента лучевого поражения составляет около 10% полученной дозы и является основой развития отдаленных послед­ствий (генетических и соматических).

Таким образом, основу патогенеза лучевого поражения составляют: 1) непосредственное действие ионизирующего излучения (прямое и косвенное) на клетки и ткани организма с наибольшим повреждением радиочувствитель­ных элементов; 2) образование и циркуляция в крови токсических веществ (радиотоксинов), усиливающих био­логическое действие проникающей радиации; 3) дезинтег­рация нейроэндокринной системы, нарушение координаци­онных влияний на внутренние органы.

Воздействие ионизирующих излучений сопровождает­ся возникновением характерных патологоанатомических изменений, которые можно разделить на следующие группы: 1) дистрофические изменения в органах; 2) опу­стошение костного мозга; 3) геморрагический синдром; 4) инфекционные осложнения.

Выраженность перечисленных изменений зависит от величины поглощенной дозы и периода заболевания. У умерших в раннем периоде OJIB обнаруживается венозный застой, отек тканей внутренних органов? У умерших в периоде разгара ведущими изменениями являются гемор­рагический синдром, множественные кровоизлияния в кожу, слизистые оболочки, серозные покровы, паренхиму органов и клетчатку. В полости рта, желудке, кишечнике обнаруживаются язвенно-некротические изменения. Пора­жения миндалин носят характер гангренозного амигдали- ита. Обращают внимание дистрофические изменения нерв-

ных сплетений, жировая дистрофия печени, дискомплекса- ция печеночных долек. Отмечается значительное обедне­ние организма лимфоидной тканью. Селезенка уменьшена в размерах, дряблая, выражена атрофия лимфатических узлов. Изменения в костном мозге характеризуются раз­витием процессов гипоплазии. Часто обнаруживаются последствия инфекционных осложнений.