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 позиций достаточно надёжно 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 её последствий.

Кожа и её производные. Это активно обновляющиеся клеточные системы, поэтому в целом кожа весьма радиочувствительна. Количественное определение радиочувствительности стволовых клеток эпидермиса показало, что эпидермальные клетки хорошо восстанавливают сублетальные повреждения.

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

Семенники. Высокая радиочувствительность мужских половых желез известна очень давно.

Источником самообновления зародышевых клеток при сперматогенезе служит размножение сперматогониев. Одни из них (тип Б), по аналогии со стволовыми клетками костного мозга, путём ряда последовательных актов деления и созревания служат родоначальниками функциональных клеток – сперматозоидов, другие (тип А) – источником новых («стволовых») сперматогониев.

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

Не следует смешивать радиационную стерильность с половой потенцией, на которую, как это установлено в экспериментах на животных, облучение не оказывает видимого влияния.

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 – 15-20 Гр), но, как правило, необратимо.

Органы зрения.Известны два типа поражения глаз – воспалительные процессы в конъюнктивите и склере при дозах, близких к вызывающим поражение кожи, и катаракта при дозах излучения 3-10 Гр в зависимости от вида животных. Катарактогенная доза для человека – около 6 Гр. Особенно опасны в этом отношении нейтроны, эффективность которых в 3-9 раз выше, чем у гамма 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 обуславливает кишечный синдром. Далее, по убыванию радиочувствительности следуют полость рта, язык, слюнные железы, пищевод, желудок, прямая и ободочная кишки, поджелудочная железа и печень.

Сердечно-сосудистая система.Действие ионизирующих излучений на сосуды изучают очень давно. Достаточно полно изучена лучевая эритема кожи, в основе которой лежат изменения кровеносных сосудов, которым не свойственна физиологическая регенерация. Как показали специальные исследования, наиболее радиочувствителен наружный слой сосудистой стенки, что объясняют относительно высоким содержанием в нём коллагена, подверженного перерождению. Через 4-5 мес после облучения некоторые сосуды оказались полностью лишёнными наружной стенки.

Раньше сердце рассматривали как радиорезистентный орган основываясь главным образом на результатах гистологических исследований. Впоследствии опытным путём были обнаружены непосредственные и отдалённые изменения миокарды после локального облучения в дозах 5-10 Гр. Кроме того были 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. Лёгкие взрослых – стабильный орган с крайне низкой пролиферативной активностью в капиллярной системе; последствия облучения лёгких проявляются не сразу. После облучения грудной клетки мышей в достаточно больших дозах они погибают от лёгочных пневмонитов через 100-160 суток. 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 лёгочных капиллярах. Поражение лёгочной ткани часто лимитирует лучевую терапию.

Головной мозг, спинной мозг и периферические нервы. Ткани ЦНС отличаются значительной радиорезистентностью. Лучевые реакции нервной ткани головного мозга животных и человека количественно охарактеризованы недавно, когда начали применять заряженные частицы высоких энергий для радиационного удаления гипофиза при лечении злокачественных опухолей молочной железы.

На 4-5-е сутки после однократного облучения полушарий головного мозга крыс (стволовой части и обонятельных луковиц) 3-миллиметровым пучком протонов с энергией 200 МэВ при дозе 200 Гр развивались очаговые неврологические симптомы: парезы конечностей, нарушение чувствительности, ориентировочного рефлекса и др Дальнейшее состояние и жизнеспособность животных определялись функциональной ролью поражённых структур в жизнедеятельности организма. При меньших дозах (10-150 Гр) дегенеративные изменения развивались в течение длительного времени после облучения. При незначительном расширении поля облучения (до 5 мм) морфологические изменения ткани мозга проявлялись раньше и в большей степени. Эти наблюдения говорят об опосредованном механизме радиационного поражения нервной ткани, которое определяется, в частности, поражением сосудов.

Эндокринные железы.Железы внутренней секреции относят к радиорезистентным, хотя реакции эндокринной системы на общее облучение общеизвестны. Так же как в отношении нервной системы, очень трудно отдифференцировать, являются ли эти реакции результатом непосредственного повреждения эндокринных желез или отражением воздействия излучения на другие системы и весь организм. Можно предположить, что наблюдаемые после общего облучения нарушения баланса гормонов, особенно щитовидной железы, надпочечников и гонад, могут быть следствием реакции гипоталамо-гипофизарной системы, учитывая тесную связь между тирео-, адрено- и гонадотропными факторами гипофиза.

Воя всяком случае, с позиций систем клеточного обновления, эндокринные железы представляют собой популяции высокодифференцированных функциональных клеток, как правило, с очень низким уровнем физиологической регенерации.

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. Облучение обоих почек при дозе, больше 30 Гр за 5 нед, может вызвать необратимый хронический нефрит, способный привести к смертельному исходу.

Известно мало экспериментальных сообщений относительно радиационных поражений мочеточников, мочевого пузыря и мочеиспускательного канала, хотя радиационные циститы довольно часто осложняют лучевую терапию.

Кости и сухожилия.В период роста кости и хрящи весьма радиочувствительны, 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 отчётливо выявляются замедлением заживления переломов, вплоть до образования ложных суставов.

Мышцы. Это – высокорадиорезистентные ткани организма. Слабая мышечная атрофия наблюдается лишь при дозах 60 Гр, а микроскопические и гистологические изменения возникают после применения 500-1000 Гр (через 24 ч – геморрагии, через 72 ч – некроз). Возможность изолированного радиационного повреждения мышц маловероятна, так как в мышцах клеточное обновление практически отсутствует.

Б) ОТНОСИТЕЛЬНОСТЬ ПОНЯТИЯ ТКАНЕВОЙ РАДИОЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ.

Для выявления скрытых радиационных повреждений стабильных или слабо обновляющихся тканей Г. С. Стрелин сочетал облучение с последующим нанесением механической травмы. В этом случае удаётся выявить консервацию лучевого поражения, проявляющуюся в утрате ил угнетении способности облучённой ткани к искусственно индуцируемой посттравматической регенерации. Использование этого приёма на радиорзистентных, мало обновляющихся тканях (костной, мышечной, нервной) и сосудах позволило установить, что и для них радиационное воздействие не остаётся бесследным, они «запоминают» его и потому оказываются потенциально неполноценными в функциональном отношении.

Сравнивая радиочувствительность отдельных тканей, следует применять только адекватные критерии. Например, для таких, казалось бы, разных по радиочувствительности органов, как костный мозг и печень, индукция хромосомных аберраций, возникающих под действием эквивалентных доз излучения, почти одинакова. Если же в качестве показателя лучевого поражения использовать не непосредственные, а отдалённые последствия, то для этих органов они будут сильно различаться. Следовательно, понятие радиочувствительности применительно к той или иной ткани, органу или системе весьма относительно.