1.9. Радиочувствительность органов и тканей. Правило Бергонье и Трибондо

Радиочувствительность - поражаемость тканей ИИ. Ткани организма весьма различаются по радиочувствительности. Так, если гибель лимфоцитов или костномозговых клеток удается зарегистрировать после облучения в дозах, равных десятым долям грея, то мышечные и нервные клетки выдерживают нередко дозы в десятки грей. Определенная закономерность в распределении тканей по радиочувствительности отмечена еще в самом начале изучения биологического действия излучений. В 1906 году французскими учеными Бергонье и Трибондо было сформулировано правило, согласно которому ткани тем более радиочувствительны, чем выше пролиферативная активность составляющих их клеток, и тем более радиорезистентны, чем выше степень их дифференцировки.

Радиочувствительность тканей определяется, главным образом, радиочувствительностью составляющих эту ткань клеток. При этом нельзя сбрасывать со счетов и опосредованные влияния через регулирующие системы - нервную и эндокринную (гуморальную). Кроме того, радиочувствительность органа зависит от его функционального состояния. Так, чувствительность обычно повышается при усилении функции органа.

Во взрослом организме в соответствии с правилом Бергонье и Трибондо непролиферирующие высокодифференцированные нервные клетки высоко радиорезистентны. Однако это относится лишь к морфологическим проявлениям повреждения. Функциональные же реакции нейронов обнаруживаются в ответ на облучение уже в ничтожных дозах.

Радиационное поражение системы крови. Система крови относится к числу систем клеточного обновления, функционирование которых обеспечивает поддержание постоянного числа функциональных клеток, обладающих короткой продолжительностью жизни. Изменения, происхо­дящие в системе клеточного обновления, будут рассмотрены на примере гранулоцитопоэза.

Ключевым эффектом радиационного поражения является приостановка клеточного деления (блок митозов), которая тем продолжительнее, чем выше доза облучения. По выходе из блока часть клеток, в которых повреждения ядерной ДНК не были репарированы, подвергается репродуктивной гибели. Часть клеток погибает по интерфазному типу. С повышением дозы число погибающих клеток увеличивается.

Согласно унитарной теории кроветворения Максимова клеточные элементы гемопоэза могут быть разделены на три пула: пул стволовых клеток, пул пролиферирующих клеток и пул созревающих клеток (рис. 1). В соответствии с правилом Бергонье и Трибондо наиболее радиочувствительны клетки стволового отдела. Число стволовых клеток резко снижается практически сразу после облучения. Высокой радиочувствительностью обладают и клетки пула пролиферации. Что же касается клеток пула созревания, то их радиочувствительность сравнительно невысока, большинство этих клеток сохраняют жизнеспособность, созревают и выходят в периферическую кровь. В результате количество клеток в костном мозге, а затем и в периферической крови довольно быстро убывает. Вначале снижается число наиболее молодых, наиболее радиочувствительных клеток. Затем процесс опустошения захватывает все более и более зрелые отделы, т.к. созревание и выход в кровь созревших клеток продолжаются, а восполнения их числа за счет поступления из пролиферативного пула нет. И, наконец, в периферической крови развивается гранулоцитопения.

Содержание в крови гранулоцитов после облучения претерпевает фазовые изменения. В ближайшие часы после облучения обнаруживается ранний нейтрофильный лейкоцитоз со сдвигом влево. Данная реакция носит неспецифический характер и отражает ответ организма на стрессорное воздействие. Начиная со 2-3 сут в крови регистрируется постепенное (прогредиентное) снижение числа лейкоцитов - фаза “первичного опустошения”. С середины 2-й недели после облучения наблюдается так называемый “абортивный подъем” числа нейтрофилов: количество лейкоцитов значимо возрастает. Абортивный подъем объясняют возобновлением после выхода из митотического блока пролиферации клеток пулов пролиферации и созревания. Абортивный подъем обеспечивает лишь временное увеличение числа зрелых нейтрофилов в периферической крови. Пулы пролиферирующих и созревающих клеток не получают новых элементов из пула стволовых клеток и истощаются. На смену абортивному подъему приходит период глубокой нейтропении - еще более глубокое снижение количества нейтрофилов.

Начало снижения содержания в крови отдельных видов функциональных клеток после облучения и срок, когда глубина этого снижения максимальна, зависят, главным образом, от продолжительности циркуляции в крови созревших клеток. Эти параметры различны для разных клеточных линий. У человека прохождение предшественников гранулоцитов через пул пролиферации занимает 4-6 дней, и примерно столько же времени - прохождение через пул созревания. Зрелые гранулоциты циркулируют в крови в среднем всего 8-10 часов. В соответствии с названными сроками нейтропения у человека начинает обнаруживаться, примерно, через 5 суток после облучения. Продолжительность пребывания в крови человека тромбоцитов оценивается в 6 - 8 дней, и минимальный их уровень достигается через 2 - 2,5 недели. Длительность жизни эритроцитов в крови составляет 100 - 120 дней. Поражение зрелых эритроцитов после облучении в дозах, составляющих несколько грей, невелико, и поэтому, даже в случае полного прекращения продукции новых эритроцитов, их число в сутки может снизиться примерно на 1 %, и анемия развивается очень медленно (если не возникнет кровотечения).

Поражение кроветворения и связанные с ним клинические проявления, в первую очередь инфекционные осложнения и повышенная кровоточивость, получили наименование костномозгового синдрома, который лежит в основе одноименной формы острой лучевой болезни.

Радиационное поражение органов желудочно-кишечного тракта. При общем облучении среди органов желудочно-кишечного тракта наиболее значимо поражение эпителия слизистой тонкой кишки, который является принципиально такой же системой клеточного обновления, как и костный мозг. В слизистой кишки взаимное расположение клеток, относящихся к разным пулам, четко разграничено. На дне крипт находятся стволовые клетки. По мере деления стволовых клеток и последующего их созревания клетки продвигаются по направлению к устью крипт и далее по стенке ворсинки к ее верхушке, откуда слущиваются в просвет кишки. Утрата клеток с ворсинок сбалансирована притоком вновь образованных клеток из крипт. Продвижение клетки от дна крипты до верхушки ворсинки занимает около 4 суток.

Как и в других системах клеточного обновления, в эпителии кишки после облучения наступает временный блок митозов, в результате чего погибают, прежде всего, стволовые и другие делящиеся клетки. Созревающие и функциональные клетки, будучи более радиорезистентны, после облучения продолжают продвижение к верхушкам ворсинок. Зрелые клетки после непродолжительного срока слущиваются в просвет кишки. Эпителиальная выстилка кишки при отсутствии пополнения за счет клеточного деления быстро исчезает, ворсинки “оголяются” и уплощаются.

Стволовые энтероциты менее чувствительны к гамма - и рентгеновскому облучению, чем стволовые кроветворные клетки вследствие более высокой активности в них систем внутриклеточной репарации повреждений ДНК: стволовые клетки костного мозга поражаются при дозе менее 1 Гр, а в эпителии тонкой кишки - при дозах порядка 4 Гр. Поэтому опасное для жизни повреждение эпителия кишки происходит при более высоких дозах, чем при глубоком повреждении костного мозга.

В случаях, когда доза общего облучения достигает величины, при которой повреждение кишки становится несовместимым с сохранением жизни организма, патологический процесс развивается очень быстро, и уже к концу 3-5 суток происходит полная атрофия слизистой. При этом несовместимая с жизнью панцитопения в крови развивается значительно позднее. Описанные изменения слизистой тонкой кишки лежат в основе развития так называемого кишечного синдрома.

Другие отделы желудочно-кишечного тракта менее радиочувствительны, чем тонкая кишка, и их повреждение при общем облучении чаще всего не имеет самостоятельного значения. Тем не менее, во всех отделах желудочно-кишечного тракта после общего облучения могут наблюдаться эрозии, изъязвления, местные некрозы вплоть до перфорации кишечной стенки. Чаще всего возникновение этих проявлений связано с развитием вторичной инфекции и геморрагий на почве костномозгового синдрома.

Лучевое поражение центральной нервной системы. Морфологические изменения в клетках центральной нервной системы наблюда­ются, как правило, только после воздействия в дозах, приближающихся к 50 Гр и выше. Однако, как уже отмечалось, нейроны способны отвечать функциональными реакциями на воздействие даже малых доз облучения. К этому следует добавить, что на функции нервной системы могут повли­ять и обильная патологическая афферентная импульсация из поврежден­ных радиочувствительных тканей, и влияние первичных радиотоксинов (продуктов клеточного распада) и эндотоксинов, проникающих во внутреннюю среду из кишки.

Возникающая острая дисфункция центральной нервной системы проявляется симптомами первичной реакции на облучение: тошнота, рвота центрального генеза, гипо - и адинамия. После облучения в дозах порядка нескольких десятков Грей нарушения функций ЦНС лежат в основе развития нарушений, определяющих клиническую картину церебральной формы острой лучевой болезни.

Таким образом, при невысокой радиочувствительности нейронов для развития клиники лучевого поражения имеют существенное значение

нарушения функций нервной системы.