Действие ионизирующего излучения на липиды. Липиды – жироподобные органические вещества, нерастворимые в воде. Они входят в состав биологических мембран, а также играют роль запасных питательных веществ в организме, накапливаясь в отдельных частях тела.

Липиды являются основой клеточных мембран. Многие процессы клеточного метаболизма происходят именно в мембранах. Поэтому перекисное окисление липидов, которое может быть вызвано облучением, влечет за собой изменение биохимических процессов в клетке, а нарушение целостности наружной мембраны – к сдвигу ионного баланса клетки.

Действие ионизирующего излучения на липиды и изменения, которые могут происходить в клетках при облучении, отражает Приложение В1.

Действие ионизирующего излучения на углеводы. Углеводы (сахара) – источник энергии в организме. Как энергетический резерв они присутствуют в организме человека в виде гликогена. Общая формула углеводов может быть представлена в виде C n (H 2 O) m . Большинство природных углеводов – производные циклических форм моносахаридов. Под действием излучения возможен отрыв атома водорода от молекулы углевода. При этом образуются свободные радикалы, а затем перекиси. В результате облучения из продуктов распада углеводов возможен синтез органического вещества, которое тормозит синтез ДНК и белка и подавляет деление клеток.

Разрушение углеводов сокращает запасы веществ, являющихся источниками энергии в организме, что может отразиться на функционировании многих жизненно важных систем организма.

Действие ионизирующего излучения на ткани, органы и системы органов. Группы клеток в многоклеточном организме, сходные по происхождению, строению и функциям, вместе с межклеточным веществом образуют ткани.

У человека выделяют четыре типа тканей: эпителиальные, соединительные, мышечные и нервная. Ткани образуют органы (сердце, почки, печень, желудок и т. д.). Клетки, входящие в состав ткани или органа, зависимы друг от друга и от окружающей среды.

Системы органов (скелетная, пищеварительная, кроветворная и др.) обеспечивают жизнедеятельность организма.

Реакция ткани, органа или системы органов человека на радиационное воздействие зависит от нарушений, появляющихся в клетках, из которых они построены. Однако реакция на действие ионизирующего излучения не сводится только к сумме эффектов, возникающих при облучении клеток. Величина облучаемого участка тела, особенности его строения и функционирования, интенсивность кровообращения и другие факторы также влияют на радиочувствительность ткани, органа или системы органов

Радиочувствительность органов и тканей. Радиационные эффекты, возникающие в биологических тканях и органах человека, непосредственно связаны с повреждением, а иногда и с гибелью клеток, из которых они сформированы. В то же время клетки обладают уникальной способностью к самовосстановлению, и при небольших дозах облучения ткани и органы способны восстанавливать свои функции.

Относительную чувствительность тканей и органов человека к действию ионизирующих излучений (их радиочувствительность), как уже отмечалось ранее, учитывают с помощью взвешивающих коэффициентов для тканей и органов (W T).

По способности делиться все клетки организма человека делят на делящиеся, слабоделящиеся и неделящиеся (Приложение В3). На ранней стадии развития организма все клетки способны к делению. В процессе развития организма возникают различия между клетками, и часть клеток утрачивает способность делиться. Делящиеся клетки менее устойчивы к действию ионизирующего излучения, чем неделящиеся.

Органы кроветворения (костный мозг, лимфатические узлы, селезенка) и пищеварения (слизистые оболочки желудка и кишечника), половые железы (семенники и яичники) состоят из интенсивно делящихся клеток и относятся к наиболее радиочувствительным органам. По этой же причине сформировавшийся организм более устойчив к действию радиации, чем формирующийся организм ребенка или подростка

При высоких уровнях поглощенных доз в тканях и органах человека возникают серьезные нарушения. В Приложении В4 описаны нарушения, которые, в основном, наблюдались при высоких уровнях поглощенных доз гамма- или рентгеновского излучения в результате однократного внешнего воздействия радиации на организм человека.

УДК 612.017.1:612.014.482

Ю.А. Сенникова, Л.В. Гришина, Е.Л. Гельфгат, Н.Ю. Соловьева,

С.В. Киселев, С.В. Крысов, С.В. Сенников, В.А. Козлов

ОТДАЛЕННЫЕ ПОСЛЕДСТВИЯ ВЛИЯНИЯ МАЛЫХ ДОЗ РАДИАЦИИ НА ИММУННУЮ СИСТЕМУ ЧЕЛОВЕКА

ГУ НИИ клинической иммунологии СО РАМН, Новосибирск

Изучались частота встречаемости основных иммунопатологических синдромов и состояние иммунной системы, в частности, субпопуляционная структура и пролиферативная активность мононуклеарных клеток периферической крови у жителей Угловского района Алтайского края, проживающих на территории, попавшей под воздействие ядерных испытаний на Семипалатинском полигоне. Выявлено повышение частоты инфекционного, аутоиммунного, аллергического, гематологического и онкологического синдромов у жителей Угловского района в сравнении с населением Сибири. У лиц, подвергшихся радиационному воздействию, обнаружены изменения субпопуляционной структуры и функциональных свойств им-мунокомпетентных клеток периферической крови. Выявлено достоверное увеличение сывороточных концентраций цитокинов ИЛ-1, ИЛ-2, ИЛ-4, ИЛ-6, ИЛ-10, ФНО-а, ИНФ-у. Наиболее значимые отклонения в иммунной системе обнаружены у жителей населенных пунктов, подвергшихся большему радиационному воздействию. Обсуждается возможная роль иммунных нарушений в формировании иммунопатологических синдромов у лиц, подвергшихся воздействию ионизирующего излучения.

Ключевые слова: ионизирующее излучение, иммунная система, цитокины, CD-маркеры

Проблема последствий радиационного воздействия на здоровье населения Алтайского края в результате деятельности Семипалатинского полигона приобрела в последнее время особую актуальность. Установлено превышение смертности и распространенности заболеваний среди облученного населения Алтайского края над спонтанным уровнем. Определена зависимость «доза-эффект» для ряда заболеваний . В ответ на экстремальное воздействие радиации развиваются многообразные патологические процессы, затрагивающие различные системы и органы человека. Иммунная система обладает высокой чувствительностью к воздействию ионизирующего излучения . Воздействие ионизирующей радиации сопровождается развитием ряда изменений в иммунной системе на клеточном и субклеточном уровне, а формирующиеся дефекты лежат в основе патогенеза целого ряда заболеваний. К последствиям воздействия на организм ионизирующего облучения относят рост онкологических заболеваний, увеличение частоты аллергических заболеваний, увеличение числа хронических воспалительных заболеваний разной локализации. В патогенезе всех этих заболеваний участвует иммунная система, которая является одной из главных мишеней негативного влияния ионизирующего облучения на организм .

Целью настоящей работы явилось изучение отдаленных последствий радиационного воздейс-

твия в малых дозах на состояние иммуннои системы человека.

Методика

Исследования проводили в Угловском раИоне АлтаИского края, подвергшемся радиационному воздействию в результате испытания ядерного оружия на Семипалатинском полигоне. Обследованы лица, непосредственно находившиеся на данной территории в период 1949-1962 гг. и проживающие в следующих населенных пунктах: с. Топольное - эффективная эквивалентная доза облучения (ЭЭД) 157,1 сЗв, условно обозначенное нами как 1-я зона; с. Беленькое и с. На-умовка - ЭЭД 121,6 и 122,8 сЗв соответственно, принятые за 2-ю зону; с. Лаптев Лог - ЭЭД 63,3 сЗв, принятое за 3-ю зону. Возраст данных лиц на момент обследования составлял 49-80 лет. В качестве группы сравнения (за исключением распространенности основных иммунопатологических синдромов) использовали данные обследования условно здоровых доноров в возрасте 23-40 лет, проживающих в г. Новосибирске.

Распространенность основных иммунопатологических синдромов (ИПС) изучали при обследовании 132 жителей Угловского района. Была использована разработанная в ГУ НИИ КИ СО РАМН автоматизированная система оценки индивидуального риска иммунопатологических состояний - «АСИРИС» , которая позволяет путем обработки на персональном компьютере ре-

зультатов анкетирования определить для каждого индивида обследуемой группы количественную меру выраженности того или иного иммунопатологического синдрома. В качестве контроля использованы результаты обследования 595 человек

Жителей различных регионов Сибири соответствующего возраста. Предлагаемая система «АСИ-РИС» позволяет выявить 5 основных типов иммунопатологических синдромов: инфекционный, аллергический аутоиммунный, гематологический, онкологический. С помощью системы «АСИРИС» выявляли различные формы иммунопатологических синдромов, в том числе определенные и вероятные, которые указывают на сформировавшийся патологический синдром по совокупности анамнестических признаков; в случае определенной формы патологического синдрома сведения подтверждены диагнозом. Донозологические и малые формы указывают на наличие ряда симптомов, которые по совокупности не отражают полной клинической картины патологического синдрома.

Мононуклеарные клетки периферической крови (МНК ПК) выделяли стандартно путем центрифугирования гепаринизированной венозной крови в градиенте плотности фиколл-урографи-на (р=1,082) (фиколл - Pharmacia Fine Chemicl, Швеция, урографин - Schering, Германия) при 1500 оборотов/мин. в течение 40 минут. Клетки, собранные из интерфазы, помещали в силикони-зированные пробирки с 6 мл среды RPMI-1640 с 1% эмбриональной телячьей сыворотки (ЭТС). Этой средой отмывали клетки 3 раза путем ресуспендирования и последующего центрифугирования при 1000 оборотов/мин. в течение 10 минут.

Культивирование МНК ПК осуществлялось в 24-луночных плоскодонных планшетах (Costar, США). В каждую лунку помещали 1 мл полной культуральной среды (RPMI-1640 с добавлением 10% ЭТС, 100 мкг/мл гентамицина, 2 ммоль/л L-глутамина, 5*10-5 моль/л меркаптоэтанола, 20 ммоль/л HEPES, содержащий 1 миллион клеток. Для стимуляции МНК ПК использовали кон-канавалин А (Sigma, США) в концентрации 10 мкг/мл. Время культивирования - 48 часов при температуре 37 °С во влажной атмосфере с 5% СО2. Перед сбором кондиционной среды клетки осаждали центрифугированием в планшетах при 1000 оборотов/мин. в течение 10 мин. Собранные пробы хранились при температуре -20 °С до определения в них содержания цитокинов.

Субпопуляционную структуру иммуноком-петентных клеток периферической крови исследовали методом проточной цитофлюори-метрии с помощью моноклональных антител. Иммунофенотипирование клеток периферической крови проводили на проточном цитофлюо-

риметре FACSCalibur (Becton Dickinson, США) в программе CellQuest (Becton Dickinson, США). Использовали моноклональные антитела, меченные флюоресцентными метками - фикоэритри-ном или флуоресцеинизотиоцианатом - для определения экспрессии антигенов CD3, CD4, CD8, CD16, CD20 (МедБиоСпектр, Россия).

Пролиферативную активность мононуклеар-ных клеток периферической крови определяли стандартным методом. Выделенные МНК ПК культивировали в объеме 150 мкл в круглодонных 96-луночных планшетах (Costar, США) в конечной концентрации 0,15* 106 клеток на лунку. Для стимуляции пролиферативного ответа МНК использовали конканавалин А в конечной концентрации 10 мкг/мл. Интенсивность пролиферации оценивали через 72 часа по включению 3Н-тимидина в нуклеопротеидные фракции клеток. 3Н-тимидин вносили по 1 мкКи/лунку за 6 часов до конца культивирования, клетки осаждали на фильтры с помощью прибора Cell Harvester (Flow Laboratories, Великобритания). Подсчет радиоктивности экспериментального материала производили в жидкостном сцинтиляционном счетчике SL-30 (Intertechnic, Франция). Результаты представили в виде среднего счета (импульсы/мин.) из трех идентичных культур.

Концентрацию цитокинов определяли элект-рохемилюменисцентным методом при использовании «ORIGEN-Analyser» (IGEN Inc., USA) по методике, описанной ранее . Поликлональные и моноклональные антитела приобретали у фирмы R&D Systems (Великобритания). Для построения калибровочных кривых были использованы рекомбинантные цитокины человека ФНО-а, ИЛ-1Р, ИЛ-6, ИЛ-2, ИЛ-4, ИЛ-10 (R&D Systems, Великобритания) и ИФНу (Thomae-Biberach/ Riss, Германия).

Для статистической проверки гипотез о достоверности различий между группами данных использовали непараметрические критерии Манн-Уитни, Колмогорова-Смирнова, критерий таблицы 2*2, так как исследуемые выборки не подчинялись нормальному распределению. Данные представлены в виде средней и стандартной ошибки средней (M±m) и в виде медианы (Ме) и размаха квартилей.

Результаты

В результате проведенных исследований по системе «АСИРИС» установлено, что различные формы ИПС выявлены у 95,3% обследованных, что достоверно выше в сопоставлении со стандартом, разработанным для населения Сибири (79,6%) (рис. 1А). Частота выявляемости определенных и вероятных иммунопатологических синдромов (58,7%) у жителей Угловского района так-

же оказалась достоверно выше, чем в контрольной группе (р<0,001). В дальнейшем анализировали частоту встречаемости только определенных и вероятных иммунопатологических синдромов, для которых можно говорить уже о сформированной иммунопатологии.

Анализ структуры иммунопатологических синдромов у жителей Угловского района выявил достоверное повышение частоты встречаемости всех форм ИПС в сравнении с контролем, причем наибольшие значения определяли для аутоиммунного (36,3 %) и инфекционного (23,2%) синдромов (рис. 1В).

В целом можно заключить, что у лиц, непосредственно попавших под след ядерного взрыва августа 1949 г., наблюдается повышение частоты инфекционного, аутоиммунного, аллергического, гематологического и онкологического синдромов в сравнении с населением Сибири. Этот факт может свидетельствовать о наличии дефектов в иммунной системе у обследуемой группы.

Анализ субпопуляционной структуры имму-нокомпетентных клеток периферической крови в обследованных группах выявил рост содержания клеток с фенотипом СЭ3+ с увеличением дозы радиационного воздействия (рис. 2). Статистически значимых изменений в содержании субпопуляции Т-хелперов (СЭ4+) во всех трех исследуемых зонах не обнаружено. Содержание клеток, экспрессирующих СЭ8, снижено у жителей 1-й зоны в сравнении с содержанием этих клеток у жителей 2-й зоны. Различий в содержании СЭ8+-клеток у лиц, проживающих в 3-й зоне, не выявлено.

группами.

Таким образом, полученные результаты свидетельствуют об изменениях субпопуляционной структуры иммунокомпетентных клеток в отдаленные сроки у лиц, подвергшихся влиянию малых доз радиации. Наиболее значимые изменения выявлены в содержании CD3+- и CD16+-клеток, количество которых возрастает с увеличением дозы радиационного воздействия, и CD20+-кле-ток, для которых прослеживается тенденция к снижению.

Функциональные свойства лимфоцитов оценивали по пролиферативной активности МНК ПК и их способности к продукции иммунорегу-ляторных цитокинов in vitro (ФНО-а, ИЛ-2 и ИЛ-4). Установлено, что пролиферативная активность МНК ПК в ответ на митоген (конканавалин А) повышается с возрастанием дозы радиационного воздействия, причем различия показателя достоверны между всеми зонами (рис. 3). Высшие значения конканавалин А-индуцированной пролиферативной активности зарегистрированы у жителей 1-й зоны (максимальная ЭЭД). Следует отметить, что контрольную группу для обследуемого контингента облученных лиц, возраст которых составляет свыше 49 лет, подобрать практически невозможно, но если показатели пролиферативной активности МНК ПК у обследуемых сравнить с группой условно здоровых доноров (средний возраст 25-30 лет), они оказываются достоверно выше (данные не приводят-

6єз ИПС Bce фopмы и группы oпpeдeлeн.+вepoят. дoнoзoл.+малыe сИПС ИПС ИПС

■ пoдвepгшиecявлияниюмалыхдoзpадиации □ кoнтpoль

I подвергшиесявлияниюмалыхдозрадиации □ контроль

Рис. 1. Распространенность иммунопатологических синдромов (ИПС) у лиц, подвергшихся влиянию малых доз радиации:

А - общая характеристика распространенности ИПС;

В - структура ИПС.

Примечание: *** - имеется статистически значимое различие с контрольной группой р<0,001.

Таблица 1

Спонтанная и митогениндуцированная продукция цитокинов мононуклеарными клетками периферической крови лиц, подвергшихся воздействию малых доз радиации (М±т)

Продукция цитокинов, иг/мл 1-я зона (n=28) 2-я зона (n=29) 3-я зона (n=24)

ФНО-а спонтанная 215,0±156,34 643,7±494,55 1155,0±471,80

ФНО-а стимулированная 7132,1±1078,44 6218,6±957,93 7049,7±1483,2

ИЛ-4 спонтанная 2399,5±455,97 913,5±164,67 606,3±182,85

ИЛ-4 стимулированная 4119,9±894,95 1434,3±294,82 552,6±162,51

ИЛ-2 спонтанная 218,1±137,1 231,6±91,57 603,8±99,2

ИЛ-2 стимулированная 265,9±153,27 129,7±46,78 559,9±131,55

ся). Полученные результаты свидетельствуют об изменениях в функциональном состоянии МНК ПК. Данный факт находит отражение и в изменении способности иммунокомпетентных клеток к продукции основных иммунорегуляторных цито-кинов. Так, во всех обследованных группах конка-навалин А стимулировал МНК ПК к мощнейшей продукции ФНО-а (таблица 1) - 6218,6-7132,1 пг/мл, в несколько десятков раз превосходящей показатель в группе условно здоровых доноров (199,0 пг/мл). Эти данные согласуются с данными, полученными ранее, в которых показано, что у жителей Угловского района с увеличением ЭЭД возрастает количество лиц с положительной экспрессией мРНК провоспалительных цитокинов, в том числе ФНО-а, в интактных МНК ПК . Поскольку ФНО-а является маркером воспаления, способность клеток к его гиперпродукции на стимулирующий фактор, несомненно, является предрасположением к хронизации воспалительных процессов.

При оценке продукции цитокинов Т-хелпера-ми 1-го (Тх1) и 2-го (Тх2) типов в культуре МНК ПК наблюдается иная картина (таблица 1). Показано, что МНК ПК исследуемых лиц не отвечают на стимуляцию митогеном продукцией цитокинов Тх1 и Тх2, необходимых для формирования полноценного гуморального и клеточного иммунного ответа. Эти изменения функциональных свойств иммунокомпетентных клеток могут приводить к выраженной воспалительной реакции за счет повышенной продукции ФНО-а на антигенные стимулы и к формированию неполноценного гуморального и клеточного иммунного ответа, так как стимуляции продукции цитокинов Тх1 и Тх2 в ответ на митоген не регистрируется.

При исследовании сывороточного уровня ци-токинов наиболее выраженные изменения были обнаружены для провоспалительного медиатора ИЛ-1Р (таблица 2). Содержание других провоспа-лительных цитокинов - ИЛ-6 и ФНО-а - также было повышено в сыворотке крови у всех обсле-

ЗІЙЇЕЇїЗЕ;

CD3+ CD4+ CD8+ CD20+ CD16+

Рис. 2. Субпопуляционная структура иммунокомпетентных клеток периферической крови жителей Угловского района (M±m).

^ - статистически достоверное различие между исследуемыми группами при * - р<0,05; ** - р<0,01; *** - р<0,001.

□ спонтанная □ стимулированная

Рис. 3. Спонтанная и митогениндуцированная пролиферативная активность мононуклеарных клеток периферической крови у жителей Угловского района (M±m).

Различие с контрольной группой статистически достоверно: ** - р<0,01; *** - р<0,001. ^ - статистически достоверное различие между группами при р<0,05.

дованных групп (таблица 2). При этом у людей, подвергшихся большему радиационному воздействию (1-я зона), концентрация ФНО-а в сыворотке крови была наименьшей (медиана 19,6 пг/мл). И наоборот, в группе, подвергшейся меньшему радиационному воздействию (3-я зона), концентрация ФНО-а была наибольшей (медиана 1437,4 пг/мл). Снижение сывороточных концентраций ФНО-а у жителей 1-й зоны совпадает с данными по спонтанной продукции ФНО-а МНК ПК в культуре (таблица 1), которая у жителей 1-й зоны была минимальной. Сывороточный уровень ИЛ-6 у жителей во всех трех зонах достоверно превышал нормальные показатели, но незначительно. Полученные нами результаты согласуются с данными о повышении уровня экспрессии мРНК ИЛ-1Р, ФНО-а и ИЛ-6 в интактных МНК ПК, полученными ранее на этой же группе обследованных .

Другой группой важных медиаторов, которые были изучены и от которых в значительной степени зависит развитие иммунной реакции преимущественно по клеточному или гуморальному типу, являются цитокины, продуцируемые клетками Тх1 и Тх2. В норме существует определенный баланс в продукции этих цитокинов, обеспечивающий функционирование различных звеньев иммунной системы. Изменение в профиле продуцируемых цитокинов свидетельствует об активации иммунной системы и при устойчивых изменениях может указывать на формирование иммунопатологических состояний.

При анализе содержания цитокинов, продуцируемых Тх1, показано, что концентрация ИЛ-2 в сыворотке крови обследованных жителей Уг-ловского района достоверно выше в сравнении с показателями контрольной группы (таблица 2). У лиц из населенных пунктов с различной ЭЭД изменения содержания ИЛ-2 в сыворотке крови

имеют сходный характер. Уровень ИФН-у (таблица 2) в сыворотке крови жителей Алтайского края достоверно увеличен в 1-й, 2-й зонах и в совокупности групп в целом в сравнении с группой условно здоровых доноров.

Изучение содержания ИЛ-4 (таблица 2) в сыворотке крови жителей Угловского района Алтайского края обнаружило увеличение концентрации цитокина у всей группы обследованных. При исследовании содержания ИЛ-4 в сыворотке крови лиц, проживающих в отдельных населенных пунктах, в 1-й и 3-й зонах выявлено достоверное увеличение показателя. Во 2-й зоне значение медианы ниже, чем у здоровых доноров, но большой размах квартилей свидетельствует о повышенном значении уровня ИЛ-2 у значительного процента обследуемых. Содержание ИЛ-10 в сыворотке крови жителей Алтайского края, подвергшихся радиационному воздействию, как в целом, так и отдельно по населенным пунктам, достоверно увеличено, что аналогично характеру изменений, выявленных для других изученных цитокинов (таблица 2).

Заключение

Таким образом, на фоне повышенной распространенности иммунопатологических синдромов нами выявлен ряд изменений количественных и функциональных свойств иммунокомпетентных клеток у обследованных. У лиц, подвергшихся радиационному воздействию, наблюдается повышенная пролиферативная активность мононукле-арных клеток и продукция ФНО-а в ответ на ми-тоген, в то же время продукция цитокинов Тх1 и Тх2 (ИЛ-2 и ИЛ-4) практически не меняется или даже снижается после активирующего стимула.

В сыворотке крови лиц, подвергшихся радиационному воздействию, выявлено увеличение содержания провоспалительных цитокинов ИЛ-1р,

Таблица 2

Цитокины, пг/мл Здоровые доноры (п=17) 1-я зона (п=38) 2-я зона (п=36) 3-я зона (п=31) 1-я, 2-я, 3-я зоны (п=105)

ИЛ-1р 7,6 (20,7)*** 2449,1 (29851,5)*** 1338,2 (5078,9)*** 786,2 (6479,6)** 1204,6 (9785,6)***

ФНО-а 21,5 (38,5) 19,6 (243,9)* 1043,9 (11467,8)*** 1437,4 (5029,7)*** 280,5 (3270,5)***

ИЛ-6 5,7 (59,6) 9 5 (85,9)* 16,4 (108,2)* 36,2 (1193,7)* 6,6 (91,8)*

ИЛ-2 5,8 (19,4) 119 (316,6)* 171 (21)* 220,5 (40)* 180 (107)*

ИФН-у 0 (19) 18,9 (423,3)*** 16,9 (570,4)* 0 (172,2) 12,1 (332,6)**

ИЛ-4 6,7 (37,5) 42,7 (371,7)* 1,3 (581,1)* 57 5 (308,5)* 35,0 (391,3)*

ИЛ-10 14,3 (58,7) 130,5 (46)*** 191,0 (204,0)*** 250,0 (47,5)*** 178,0 (118)***

Примечание: *** - имеется достоверное отличие с группой условно здоровых доноров р<0,001, ** - р<0,01; * р<0,05. Данные представлены в виде: медиана (размах квартилей)

ИЛ-6 и ФНО-а, причем наиболее значимые изменения обнаружены для ИЛ-1р. Также выявлено повышение содержания цитокинов, продуцируемых как Тх1 (ИЛ-2 и ИНФ-у), так и Тх2 (ИЛ-4, ИЛ-10), что свидетельствует об активации иммунной системы. Это повышение не столь выражено, как для провоспалительных цитокинов и в определенной степени может быть следствием повышения провоспалительных медиаторов, высокий уровень которых приводит к изменению баланса цитокинов и установлению его на другом, более высоком уровне. С другой стороны, повышенный уровень цитокинов Тх1 и Тх2 типа в сыворотке крови жителей Угловского района сопровождается ростом частоты встречаемости таких иммунопатологических синдромов, как инфекционный, аллергический, аутоиммунный, в формировании которых участвуют как механизмы клеточного, так и гуморального иммунитета, которые как раз и регулируются изученными нами цитокинами.

Можно заключить, что у жителей всех обследованных населенных пунктов, подвергшихся радиационному воздействию в результате деятельности Семипалатинского полигона, выявлены изменения как количественных, так и функциональных параметров иммунокомпетентных клеток периферической крови, причем наиболее значимые отклонения обнаружены у жителей населенного пункта с максимальным значением ЭЭД. Выявленные изменения в субпопуляцион-ной структуре и функциональных свойствах им-мунокомпетентных клеток и уровне цитокинов, безусловно, лежат в основе регистрируемого роста частоты встречаемости иммунопатологических синдромов и свидетельствует о глубоких изменениях в иммунной системе.

The distant consequence of low radiation doses influence on human immune system

J.A. Sennikova, L.V. Grishina, E.L. Gelfgat,

N.Yu. Solovyeva, S.V. Kisselev, S.V. Krysov,

S.V. Sennikov, V.A. Kozlov

The prevalence of primary immunopathologic syndromes and immune system status (subpopulation structure, proliferation activity of PBMC, cytokine production) in population of the Altai region, which exposed to nucleic testing of Semipalatinsk Test Site were studied. We discovered that preva-

lence of infection, autoimmune, allergic, haemato-logic and oncologic syndromes in the investigated population were increased in comparison with siberian population. The modifications of subpopulation structure and functional properties of peripheral blood immunocompetent cells were found in the persons exposed to radiation influence. We are determined significant increase serum levels of IL-i, -2, -4, -6, -10, TNF-а, IFN-y. These modifications positively correlate with value of radiation dose. The possible role of immune disorders in the immunopathologic syndromes formed in the persons, which exposed to low dose rate radiation.

Литература

1. Гельфгат ЕЛ. Методика автоматизированной оценки индивидуального риска иммунопатологических состояний (тест АСИРИС): Метод. разработка / Е.Л. Гельфгат, М.Ю. Тузов, В.И. Коненков. - Новосибирск, 1990. - 36 с.

2. Иммунная система населения, подвергшегося радиационному воздействию на следе ядерного взрыва / Я.Н. Шойхет, В.А. Козлов, В.И. Коненков и др. - Барнаул. - 2000. - 179 с.

3. Козлов В.А. Экспрессия генов основных медиаторов иммунной и кроветворной систем у лиц, подвергшихся радиационному воздействию / В.А. Козлов, Л.В. Гуськова, Ю.А Сенникова // Вестник научной программы «Семипалатинский полигон - Алтай». - 1995.

- № 2. - С. 58-64.

4. Радиационное воздействие на население Алтайского края ядерных испытаний на Семипалатинском полигоне / Я.Н. Шойхет, В.И. Киселев, В.М. Лоборев и др. - Барнаул. - 1999. - 345 с.

5. Шарецкий А.Н. Влияние малых доз ионизирующей радиации на тимусзависимый гуморальный иммунный ответ и поликлональную активацию В-лимфо-цитов / А.Н. Шарецкий, Б.П. Суринов, М.Р. Абрамова // Радиац. биология. Радиоэкология. - 2000. - Т. 40.- № 2. - С. 168-172.

6. Dainiak N. Hematologic consequences of exposure to ionizing radiation // Exp. Hematol. - 2002. - Vol. 30.

7. Modification of immune response by low dose radiation: role of apoptosis / B. Shankar, S. Premachandran, S.D. Bharambe et al. // Immunology Lett. - 1999. - Vol. 68. - P. 237-245.

8. Quantitative analysis of human immunoregulatory cytokines by electrochemiluminescence method / S.V. Sennikov, S.V. Krysov, T.V. Injelevskaya et al. // J. Immun. Methods. - 2003. - Vol. 275. - № 1-2. - P. 81-88.

Лучевая болезнь может быть обусловлена внешним облучением и внутренним - при попадании радиоактивных веществ в организм с вдыхаемым воздухом, через желудочно-кишечный тракт или через кожу и слизистые оболочки , а также в результате инъекции.

Общие клинические проявления лучевой болезни зависят, главным образом, от полученной суммарной дозы радиации. Дозы до 1 Гр (100 рад) вызывают сравнительно легкие изменения, которые могут рассматриваться как состояние предболезни. Дозы свыше 1 Гр вызывают костно-мозговую или кишечную формы лучевой болезни различной степени тяжести, которые зависят главным образом от поражения органов кроветворения. Дозы однократного облучения свыше 6 Гр считаются абсолютно смертельными.
Острая лучевая болезнь (ОЛБ) - наступившая вследствие однократного облучения.
По тяжести ОЛБ делят на несколько степеней:

• I степень 1÷2 Гр (проявляется через 14-21 день)
• II степень 2÷4 Гр (через 4-5 дней)
• III степень 4÷6 Гр (после 10-12 часов)
• IV степень >6 Гр (после 30 минут)

Хроническая ЛБ - развивается в результате длительного непрерывного или фракционированного облучения организма в дозах 0,1-0,5 сГр /сут при суммарной дозе, превышающей 0,7-1 Гр. ХЛБ при внешнем облучении представляет собой сложный клинический синдром с вовлечением ряда органов и систем, периодичность течения которого связана с динамикой формирования лучевой нагрузки, т.е. с продолжением или прекращением облучения. Своеобразие ХЛБ состоит в том, что в активно пролиферирующих тканях, благодаря интенсивным процессам клеточного обновления, длительное время сохраняется возможность морфологического восстановления тканевой организации. В то же время такие стабильные системы, как нервная, сердечно-сосудистая и эндокринная, отвечают на хроническое лучевое воздействие сложным комплексом функциональных реакций и крайне медленным нарастанием незначительных дистрофических изменений.

Отдаленные последствия облучения - соматические и стохастические эффекты , проявляющиеся через длительное время (несколько месяцев или лет) после одноразового или в результате хронического облучения .

Включают в себя:

• изменения в половой системе

• склеротические процессы

• лучевую катаракту

• иммунные болезни

• сокращение продолжительности жизни

• генетические и тератогенные эффекты

Принято различать два типа отдаленных последствий - соматические, развивающиеся у самих облученных индивидуумов, и генетические - наследственные заболевания, развивающиеся в потомстве облученных родителей. К соматическим отдаленным последствиям относят прежде всего сокращение продолжительности жизни, злокачественные новообразования и катаракту. Кроме того, отдаленные последствия облучения отмечают в коже, соединительной ткани, кровеносных сосудах почек и легких в виде уплотнений и атрофии облученных участков, потери эластичности и других морфофункциональных нарушениях, приводящих к фиброзам и склерозу, развивающимся вследствие комплекса процессов, включающих уменьшение числа клеток, и дисфункцию фибробластов. Следует иметь в виду, что деление на соматические и генетические последствия весьма условно, ибо на самом деле характер повреждения зависит от того, какие клетки подверглись облучению, т.е. в каких клетках это повреждение возникло - в соматических или зародышевых. В обоих случаях повреждается генетический аппарат, а следовательно, и возникшие повреждения могут наследоваться. В первом случае они наследуются в пределах тканей данного организма, обьединяясь в понятие соматического мутагенеза, а во втором - также в виде различных мутаций, но в потомстве облученных особей.

Ссылки

Литература

• Романцев Е. Ф. и др. - Молекулярные механизмы лучевой болезни. М., «Медицина», 1984.
• Большая советская энциклопедия . - М.: Советская энциклопедия, 1974, т. 15, с. 76.
• Киреев П. М., Лучевая болезнь, М., 1960.
• Гуськова А. К. , Байсоголов Б. Д., Лучевая болезнь человека (Очерки), 1971.
• Москалев Ю. И. Отдаленные последствия ионизирующих излучений - М.,"Медицина", 1991
• И. Я. Василенко. Биологическое действие продуктов ядерного деления. Отдаленные последствия поражений. Радиобиология. - М., 1993.
• Ю. Г. Григорьев. Отдаленные последствия биологического действия электромагнитных полей. Рад. биол. Радиоэк. 2000, 40, № 2, 217

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Отдалённые последствия облучения" в других словарях:

отдалённые последствия облучения - — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN late radiation effects …

отдалённые последствия - (напр. облучения) [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN remote effect … Справочник технического переводчика

Соединенные Штаты Америки США, гос во в Сев. Америке. Название включает: геогр. термин штаты (от англ, state государство), так в ряде стран называют самоуправляющиеся территориальные единицы; определение соединенные, т. е. входящие в федерацию,… … Географическая энциклопедия

Ионизирующее воздействие фотонов непосредственно не может химически или биологически повредить клетку. Ионизация, создаваемая ИИ в клетках, приводит к образованию свободных радикалов. Свободные радикалы вызывают разрушения целостности цепочек макромолекул (белков и нуклеиновых кислот), что может привести как к массовой гибели клеток, так и канцерогенезу и мутагенезу .

Канцерогенез (лат. cancerogenesis; cancero – рак + греч. genesis , зарождение, развитие) – сложный патофизиологический процесс зарождения и развития опухоли.

Мутагенез - это внесение изменений в нуклеотидную последовательность ДНК (возникновение мутаций).

Наиболее подвержены воздействию ионизирующего излучения активно делящиеся (эпителиальные, стволовые, также эмбриональные) клетки.

После воздействия излучения на организм в зависимости от дозы могут возникнуть детерминированные и стохастические радиобиологические эффекты. Детерминированные радиобиологические эффекты имеют чёткий дозовый порог проявления (например, порог появления симптомов острой лучевой болезни у человека составляет 1-2 Зв на всё тело). Стохастические эффекты не имеют чёткого дозового порога проявления. С увеличением дозы облучения возрастает лишь частота их проявления. Проявиться они могут как спустя много лет после облучения (злокачественные новообразования), так и в последующих поколениях (мутации).

3.1. Действие радиации на организм человека

В 1898 году Анри Беккерель в течение шести часов носил в карманном жилете пробирку с радием, которую подарила ему Мария Склодовская-Кюри и через некоторое время на его теле там, где хранилась пробирка с радием, образовался ожог. Так впервые было обнаружено особое свойство радия воздействовать на живую ткань. Это положило начало новой отрасли науки – радиационной биологии .

Поступая в тело живого организма, энергия излучения изменяет протекающие в нем биологические и физиологические процессы, нарушает обмен веществ (рис. 4). Воздействия ИИ на биологические объекты подразделяют на пять видов:

1. Физико-химические (вызывающие перераспределение энергии за счет ионизации). Продолжительность – секунды. (Процесс образования ионов длится всего около 10-13 с, после чего наступают физико-химические изменения ткани.)

2. Химические повреждения клеток и тканей (образование свободных радикалов, возбужденных молекул и т.д.). Продолжительность – от секунды до нескольких часов.

3. Биомолекулярные повреждения (повреждение белков, нуклеиновых кислот и т.д.). Продолжительность – от микросекунд до нескольких часов.

4. Ранние биологические эффекты (гибель клеток, органов, всего организма). Длится стадия от нескольких часов до нескольких недель.

5. Отдаленные биологические эффекты (возникновение опухолей, генетические нарушения, сокращение продолжительности жизни и т.д.). Длится годами, десятилетиями и даже столетия.

Радиочувствительность и радиорезистентность – понятия, характеризующие степень чувствительности животных и растительных организмов, а также их клеток и тканей к воздействию ИИ. Чем больше возникает изменений в ткани под влиянием радиации, тем ткань более радиочувствительна , и, наоборот, способность организмов или отдельных тканей не давать патологических изменений при воздействии ИИ характеризует степень их радиорезистентности , т.е. устойчивости к радиации. Различные виды живых организмов существенно различаются по своей радиочувствительности. Выявлена общая закономерность: чем сложнее организм, тем он более чувствителен к действию радиации. По степени возрастания чувствительности к ионизирующим излучениям живые организмы располагаются в следующем порядке:

вирусы → амеба → черви → кролик → крыса → мышь →
→ обезьяна → собака → человек.

Клеточная радиочувствительность - интегральная характеристика клетки, определяющая вероятность ее гибели после радиационного воздействия. На клеточном уровне радиочувствительность зависит от ряда факторов: физиологического состояния, организации генома, состояния системы репарации ДНК, содержания в клетке антиоксидантов, интенсивности окислительно-восстановительных процессов.При усилении функциональной активности радиочувствительность клеток повышаетсяАнтиоксиданты (антиокислители) - ингибиторы окисления, природные или синтетические вещества, способные тормозить окисление органических соединений.

Быстро размножающиеся клетки млекопитающих проходят четыре стадии цикла: митоз (митоз - деление ядра эукариотической клетки с сохранением числа хромосом); 1-ый промежуточный период (GI); синтез ДНК и 2-ой промежуточный период (G2). Наиболее чувствительны к облучению клетки в фазах митоза и G2. У клеток, находящихся в начальной стадии усиленного деления, радиочувствительность резко возрастает. Максимальная резистентность к радиации наблюдается в период синтеза ДНК. Среди зрелых форм клеточных элементов радиочувствительность тем ниже, чем они старее.

Выделяют два пути поражения клеток ИИ: прямой и косвенный (непрямой).

Прямой путь поражения клетки характеризуется поглощением энергии излучения молекулами клеток, и в первую очередь молекулами ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты), входящими в структуру ядерных хромосом. При этом происходит возбуждение молекул, их ионизация, разрыв химических связей. Разрушаются ферменты и гормоны, что приводит к физико-химическим сдвигам в организме. Происходит аберрация хромосом. Хромосомы надрываются, разрываются на осколки или структурно перестраиваются. Наблюдаемая тесная зависимость между степенью их аберраций и летальным эффектом облучения свидетельствует о решающей роли поражения ядерного материала в исходе лучевого поражения клеток.

Рассмотрим строение клетки (рис. 5). Клетка состоит из оболочки, ядра и ряда клеточных органелл. Ядро, отделённое от цитоплазмы мембраной, содержит ядрышко и хроматин. Последний представляет собой определенный набор нитевидных частиц – хромосом. Вещество хромосом состоит из нуклеиновых кислот, которые являются хранителями наследственной информации и специальных белков.

Рис. 5. Строение клетки

При воздействии больших доз излучения (как и при воздействии высокой температуры) нарушается целостность ее оболочки и составных частей цитоплазмы, ядро уплотняется, разрывается, но может и разжижаться. Клетки погибают. При небольших дозах излучения наиболее опасным является повреждение ДНК, в которых закодирована структура белков. Повреждение ДНК дает толчок для повреждения генетического кода.

Косвенное воздействие ИИ проявляется в химических реакциях, происходящих в результате разложения или диссоциации воды (организм человека состоит на 85-90 % из воды). Вероятность попадания ионизированной частицы в молекулу воды в 104 раз больше, чем в молекулу белка. Рассмотрим процесс радиолиза воды.

Под действием ИИ в воде образуется положительно заряженный ион воды:

Н 2 О à Н 2 О + + е –

Освободившийся электрон может соединяться с другой молекулой воды, которая приобретает отрицательный заряд:

Н 2 О + е – à Н 2 О –

Разложение положительного иона воды можно записать так:

Н 2 О+ → Н + + ОН*

Водород (Н +) и гидроксильная группа ОН*, обладая большой химической активностью, взаимодействуют с биологическими веществами и вызывают их изменение. При наличии кислорода в воде могут образовываться гидроперекисные радикалы НО 2 и перекись водорода Н 2 О 2 , которые также являются сильными окислителями.

Наличие промежуточного этапа в биологическом действии ИИ (образование продуктов разложения воды) не означает, что это действие не может быть вызвано и прямой ионизацией биологически важных веществ, например белков, ферментов и др.

Очевидно, отношение прямого и косвенного действий ИИ будет меняться в зависимости от конкретных условий облучения, в частности от поглощенной дозы и содержания воды в облучаемом объекте.

В соответствии с убыванием степени радиочувствительности клетки организма можно расположить в такой последовательности:

1) высокая чувствительность : лейкоциты (белые кровяные тельца), кроветворные клетки костного мозга, половые зародышевые клетки семенников и яичников (сперматозоиды и яйцеклетки), клетки эпителия тонкого кишечника;

2) средняя чувствительность : клетки зародышевого слоя кожи и слизистых оболочек, клетки сальных желез, клетки волосяных фолликулов, клетки потовых желез, клетки эпителия хрусталика, хрящевые клетки, клетки сосудов;

3) достаточно высокая устойчивость : клетки печени, нервные клетки, мышечные клетки, клетки соединительной ткани, костные клетки.

На тканевом уровне наиболее радиочувствительными в организме будут интенсивно делящиеся, быстро растущие и мало специализированные ткани, например, кроветворные клетки костного мозга, эпителий слизистой оболочки тонкого кишечника и эпителий кожи. В коже возникает фиброз (фибро́з (лат. fibrosis) - уплотнение соединительной ткани с появлением рубцовых изменений в различных органах, возникающее, как правило, в результате хронического воспаления. Наименее радиочувствительными будут специализированные слабо обновляющиеся ткани, например, мышечная, костная, нервная. Исключением являются лимфоциты, отличающиеся высокой радиочувствительностью. В то же время ткани, резистентные к непосредственному действию ИИ, оказываются весьма уязвимыми в отношении отдаленных последствий.

ИИ может быть однократным, фиксированным и хроническим.

Клетки при воздействии не смертельной для них дозы способны к репарации , т.е. восстановлению. Не все повреждения ДНК равнозначны по последствиям радиационного воздействия. Восстановление одиночных разрывов нитей ДНК происходит достаточно эффективно. Например, в клетках млекопитающих скорость репарации половины радиационных одиночных разрывов составляет ~ 15 мин. Вероятно одиночные разрывы нитей ДНК не являются причиной гибели клеток в отличие от двойных разрывов нитей и повреждений оснований. При дозе 1 Гр в каждой клетке человека повреждается 5000 оснований молекул ДНК, возникает 1000 одиночных и 10-100 двойных разрывов. Различают три вида репараций:

1) безошибочные репарации, основанные на замене поврежденного участка ДНК, т.е. полное восстановление нормальной функции ДНК;

2) ошибочные репарации, приводящие к потере или изменению части генетического кода;

3) неполные репарации, при которых непрерывность нитей ДНК не восстанавливается.

Два последних вида репараций приводят к возникновению мутаций т.е. видоизменению в клетках. Мутации могут усиливать, уменьшать или качественно изменять признак, определяемый геном . Ген – единица наследственного материала, ответственная за формирование какого-либо элементарного признака, обычно представляющая собой часть молекулы ДНК.

Последствия возникновения мутаций не так велики в соматических (неполовых) клетках организма в отличие от мутаций в половых клетках. Мутация в соматической клетке может привести к нарушению функции или даже гибели этой клетки или ее потомков. Но поскольку каждый орган состоит из многих миллионов клеток, влияние одной или нескольких мутаций на жизнедеятельность всего организма не будет значительным. Однако соматические мутации впоследствии могут явиться причиной раковых заболеваний или преждевременного старения организма.

Мутации, происходящие в половых клетках, могут оказать губительное действие на потомство: ведут к гибели потомства или вызывают появление потомства с серьезными аномалиями.

Клетки семенников находятся на разных стадиях развития. Наиболее радиочувствительные клетки – сперматогонии, наиболее радиорезистентные – сперматозоиды. После однократного облучения дозой 0,15 Гр количество спермы может уменьшиться. После облучения дозой 3,5–6 Гр наступает постоянная стерильность. При этом семенники являются единственным исключением из общего правила: доза, полученная в несколько приемов для них более опасна, чем та же доза, полученная за один прием.

Яичники менее чувствительны к действию радиации, по крайней мере, у взрослых женщин. Но воздействие однократного облучения дозой 1–2 Гр на оба яичника вызывает временное бесплодие и прекращение менструаций на 1–3 года. При остром облучении в диапазоне доз 2,5–6 Гр развивается стойкое бесплодие. Хотя еще большие дозы при дробном облучении никак не сказываются на способности к деторождению.

Если большие дозы облучения приводят к прекращению всех обменных процессов в клетке и даже к разрушению клетки, т.е. ее фактической гибели, то при облучении небольшими дозами часто происходит подавление способности клеток делиться, что называется репродуктивной гибелью . Клетка, утратившая способность делиться, не всегда имеет признаки повреждений, она может еще долго жить и после облучения. В настоящее время считается, что большинство острых и отдаленных последствий облучений организма – результат репродуктивной гибели клеток, которая проявляется при «попытке» таких клеток разделиться.

Радиация по самой своей природе вредна для жизни. Малые дозы облучения могут «запустить» не до конца еще изученную цепь событий, приводящих к раку или генетическим повреждениям. При больших дозах радиация может разрушать клетки, повреждать ткани органов и явиться причиной скорой гибели организма.

Повреждения, вызываемые большими дозами облучения, обыкновенно проявляются в течение нескольких часов или дней. Раковые заболевания, однако, проявляются спустя много лет после облучения, - как правило, не ранее чем через одно-два десятилетия. А врожденные пороки развития и другие наследственные болезни, вызываемые повреждением генетического аппарата, по определению проявляются лишь в следующем или последующих поколениях (рис. 6).

В то время как идентификация быстро проявляющихся («острых») последствий от действия больших доз облучения не составляет труда. Обнаружить отдаленные последствия от малых доз облучения почти всегда оказывается очень трудно. Но даже и обнаружив какие-то отдаленные эффекты, требуется еще доказать, что они объясняются действием радиации, поскольку и рак, и повреждения генетического аппарата могут быть вызваны не только радиацией, но и множеством других причин.

Чтобы вызвать острое поражение организма, дозы облучения должны превышать определенный уровень, но нет никаких оснований считать, что это правило действует в случае таких последствий, как рак или повреждение генетического аппарата. По крайней мере, теоретически для этого достаточно самой малой дозы. Однако, в то же время, никакая доза облучения не приводит к этим последствиям во всех случаях. Даже при относительно больших дозах облучения далеко не все люди обречены: действующие в организме человека репарационные механизмы обычно ликвидируют все повреждения. Точно так же любой человек, подвергшийся действию радиации, совсем не обязательно должен заболеть раком или стать носителем наследственных болезней; однако вероятность или риск наступления таких последствий у него больше, чем у человека, который не был облучен. И риск этот тем больше, чем больше доза

облучения.

Рис. 6. Радиационные эффекты

Острое поражение организма человека происходит при больших дозах облучения. Вообще говоря, радиация оказывает подобное действие, лишь начиная с некоторой минимальной, или «пороговой», дозы облучения.

Величина дозы, определяющая тяжесть поражения организма, зависит от того, получает ли ее организм сразу или в несколько приемов. Большинство органов успевает в той или иной степени залечить радиационные повреждения и поэтому лучше переносит серию мелких доз, нежели ту же суммарную дозу облучения, полученную за один прием.

Разумеется, если доза облучения достаточно велика, облученный человек погибнет. Дозы облучения порядка 100 Гр вызывают настолько серьезное поражение центральной нервной системы, что смерть, как правило, наступает в течение нескольких часов или дней. При дозах облучения от 10 до 50 Гр при облучении всего тела поражение центральной нервной системы может оказаться не настолько серьезным, чтобы привести к летальному исходу, однако облученный человек, скорее всего, все равно умрет через одну-две недели от кровоизлияний в желудочно-кишечном тракте. При еще меньших дозах может не произойти серьезных повреждений желудочного тракта или организм с ними справится, но смерть может наступить через один-два месяца с момента облучения из-за разрушения клеток красного костного мозга - главного компонента кроветворной системы организма. От дозы 3-5 Гр при облучении всего тела умирает примерно половина всех облученных. Таким образом, в этом диапазоне высокие дозы облучения отличаются от меньших лишь тем, что смерть в первом случае наступает раньше, а во втором - позже.

Красный костный мозг и другие элементы кроветворной системы наиболее уязвимы и теряют способность нормально функционировать уже при дозах облучения 0,5–1 Гр. К счастью они обладают также замечательной способностью к регенерации, и если доза облучения не столь велика, чтобы вызвать повреждения всех клеток, кроветворная система может полностью восстановить свои функции.

Желудочно-кишечный тракт. Желудочно-кишечный синдром, приводящий к гибели при облучении дозами 10–100 Гр, обусловлен в основном радиочувствительностью тонкого кишечника. Далее по снижению радиочувствительности следуют полость рта, язык, слюнные железы, пищевод, желудок, прямая и ободочная кишки, поджелудочная железа, печень.

Сердечно-сосудистая система. В сосудах большей радиочувствительностью обладает наружный слой сосудистой стенки, что объясняется высоким содержанием коллагена – белка соединительной ткани, который обеспечивает выполнение стабилизирующей и опорной функций. Сердце считается радиорезистентным органом, однако при локальном облучении в дозах 5–10 Гр можно обнаружить изменения миокарда. При дозе 20 Гр отмечается поражение эндокарда.

Органы дыхания. Легкие взрослого человека – стабильный орган с низкой пролиферативной активностью, поэтому последствия облучения легких проявляются не сразу. При локальном облучении может развиться радиационная пневмония, сопровождающаяся гибелью эпителиальных клеток, воспалением дыхательных путей, легочных альвеол и кровеносных сосудов. Эти эффекты могут вызвать легочную недостаточность и даже гибель в течение нескольких месяцев после облучения грудной клетки. При однократном воздействии гамма-излучении ЛД50 для человека составляет 8–10 Гр.

Мочевыделительная система. Влияние облучения на почки, за исключением высоких доз, проявляется поздно. Облучение в дозах более 30 Гр за 5 недель может привести к развитию хронического нефрита.

Орган зрения. Наиболее уязвимой частью глаза является хрусталик. Погибшие клетки становятся непрозрачными, а разрастание помутневших участков приводит сначала к катаракте, а затем и к слепоте. Помутневшие участки могут образоваться при дозах облучения 2 Гр, а прогрессирующая катаракта – около 5 Гр. Наиболее опасным в плане развития катаракты является нейтронное облучение.

Нервная система. Нервная ткань высоко специализирована и, следовательно, радиорезистентна. Гибель нервных клеток наблюдается при дозах облучения свыше 100 Гр.

Эндокринная система. Эндокринные железы характеризуются низкой скоростью обновления клеток и у взрослых в норме являются относительно радиорезистентными, однако в растущем или пролиферативном состоянии они значительно более радиочувствительны.

Костно-мышечная система. У взрослых костная, хрящевая и мышечная ткани радиорезистентны. Однако в пролиферативном состоянии (в детском возрасте или при заживлении переломов) радиочувствительность этих тканей повышается.

На популяционном уровне радиочувствительность зависит от следующих факторов:

Особенностей генотипа (в человеческой популяции 10–12% людей отличаются повышенной радиочувствительностью);

Физиологического (например, сон, бодрствование, усталость, беременность) или патофизиологического (например, хронические заболевания, ожоги, механические травмы) состояний организма;

Пола (мужчины обладают большей радиочувствительностью);

Возраста (наименее чувствительны люди зрелого возраста).

При внутриутробном периоде развития плода высокая радиочувствительность обусловлена его малодифференцированными тканями, что проявляется врожденными пороками развития, нарушением физического и умственного развития, снижением адаптационных возможностей организма.

Дети также крайне чувствительны к действию радиации. Относительно небольшие дозы при облучении хрящевой ткани могут замедлить или вовсе остановить у них рост костей, что приводит к аномалиям развития скелета. Суммарной дозы порядка 10 Гр, полученной в течение нескольких недель при ежедневном облучении достаточно, чтобы вызвать аномалии развития скелета. По-видимому, такое воздействие ИИ не имеет никакого порогового эффекта.

3.2. Основные особенности биологического действия
ионизирующих излучений

1. Высокая эффективность поглощенной энергии. Малые количества поглощенной энергии излучения могут вызвать глубокие биологические изменения в организме.

2. Действие ионизирующих излучений на организм не ощутимы человеком, поэтому человек может проглотить, вдохнуть радиоактивное вещество без каких либо первичных ощущений (дозиметрические приборы являются как бы дополнительным органом чувств, предназначенным для восприятия ионизирующего излучения).

3. Наличие скрытого, или инкубационного, периода проявления действия ионизирующего излучения. Этот период часто называют периодом мнимого благополучия. Его продолжительность сокращается при больших дозах.

4.Действие от малых доз может суммироваться или накапливаться (эффект кумуляции). Этот процесс тоже происходит без видимых эффектов.

5. Излучение воздействует не только на данный живой организм, но и на его потомство. Это так называемый генетический эффект.

6. Различные органы живого организма имеют свою чувствительность к облучению. При ежедневном воздействии дозы 0.02-0.05 Р уже наступают изменения в крови.

7. Не каждый организм в целом одинаково реагирует на облучение.

8. Облучение зависит от частоты. Одноразовое облучение в большой дозе вызывает более глубокие последствия, чем фракционированное.

Одна из характерных особенностей лучевых поражений состоит в том, что у людей через 10-20 лет и более после облучения в «выздоровевшем» и, казалось бы, полностью восстановившемся от лучевого поражения организме вновь возникают различные изменения, которые называют отдалёнными последствиями облучения. Особенностью заболеваний, относящихся к отдалённым последствиям является то, что они возникают как после местного, так и после общего (внутреннего и внешнего) облучения. Различают соматические и генетические отдалённые последствия. Основными соматическими последствиями облучения является сокращение продолжительности жизни, возникновение лейкозов, злокачественных опухолей, катаракты, стерильности.

Различают неопухолевые и опухолевые формы отдалённых последствий.

Неопухолевые формы включают три вида патологических процессов:

1. Гипопластические состояния – развиваются главным образом в кроветворной ткани, слизистых оболочках органов пищеварения, дыхательных путей, в коже и других органах. Эти нарушения возникают при накоплении высоких доз излучения (3-10 Гр) как при внешнем гамма-облучении, так и поражении инкорпорированными радионуклидами. Основными нарушениями являются: гипо- или гиперхромные анемии, лейкопения, атрофия слизистой оболочки желудка, кишечника, гипо- или анацидный гастрит, атрофия половых желез и бесплодие (стерильность).

2. Склеротические процессы. Происходит обширное и раннее повреждение сосудистой сети облучённых органов, развитие очаговых или диффузных разрастаний соединительной ткани на месте погибших паренхиматозных клеток. Основные нарушения: цирроз печени, нефросклероз, пневмосклероз, атеросклероз, лучевые дерматиты, лучевые катаракты, некрозы костной ткани, поражения нервной системы.

3. Дисгормональные состояния развиваются без видимой дозовой зависимости. К проявлениям дисгормональных состояний относятся ожирение, гипофизарная кахексия, несахарный диабет, кистозные изменения яичников, патологические сдвиги в половых циклах, гиперплазия слизистой оболочки матки, паренхимы молочных желез (что может привести к развитию опухолей), поражения щитовидной железы (гипотиреодизм, новообразования), сахарный диабет и др.

Опухолевые формы. К ним относятся опухоли, развивающиеся по прямому механизму (возникают чаще при облучении инкорнорированными альфа- и бета-излучателями) – опухоли костей, печени, почек, лёгких, кожи. Другой разновидностью являются дисгормональные опухоли вследствие нарушения равновесия в функции эндокринных желез – опухоли матки, яичников, предстательной желе, самих желез внутренней секреции. И, наконец, имеются опухоли сложного генеза, возникающие в результате сочетания прямого и дисгормонального механизмов – лейкозы, опухоль молочных желез.

Рассмотрим основные соматические отдалённые последствия . Самым общим из отдалённых эффектов является сокращение продолжительности жизни . Выявлена прямая пропорциональная зависимость между дозой радиации и степенью укорочения жизненного цикла. Экспериментально доказано, что у человека при однократном облучении сокращение продолжительности жизни составляет 0,1-1,5 суток на каждый миллизиверт. Если радиация действует не одномоментно, а длительно, на протяжении всей жизни, непрерывно, то сокращение жизни удаётся зарегистрировать, начиная с суммарных недельных доз в 10 рад гамма-излучения или 1 рад нейтронного облучения. Укорочение жизни лиц, перенесших атомную бомбардировку в Хиросиме и Нагасаки, относится за счёт увеличения заболеваемости лейкозами и опухолями. В отчёте комиссии ООН за 1964 г. отмечается, что заболеваемость лейкозами в Японии с 1946 по 1960 г. выросла с 10,7 до 28 на 1 млн жителей. При этом вероятность заболевания уменьшалось с увеличением расстояния от эпицентра взрыва, т.е. со снижением дозы.

Злокачественные новообразования под влиянием облучения могут возникать практически во всех органах. Наиболее часто наблюдаются лейкозы, развитие которых происходит через 5-25 лет после облучения. Частота лейкозов у облучённых по сравнению с необлучёнными возрастает в 5-10 раз. В диапазоне 3-15 Гр каждому Гр соответствует увеличение заболеваемости на 50 случаев на 1 млн. человек в год.

Позже возникают другие раковые заболевания (рак щитовидной железы, молочной железы, яичников, желудка и лёгких), главным образом в результате общего лучевого воздействия. Опухоли кожи и костей являются результатом местного облучения – внешнего (кожа) или внутреннего (кости). При хроническом облучении малыми дозами развитие злокачественных опухолей в 3-10 раз ниже, чем при однократном воздействии той же дозы. Детский организм в силу анатомо-физиологических особенностей и большой чувствительности к действию ионизирующего излучения в большей степени подвергается риску (что видно на примере рака щитовидной железы у детей). Сокращается и время появления раковых новообразований у детей по сравнению со взрослыми.

Возникновение катаракты (помутнения) хрусталика – типичное отдалённое последствие тотального облучения организма или местного облучения глаза и хрусталика. Особенно часто катаракты появляются при длительном нейтронном облучении. В Хиросиме катаракты возникали в 25-30% случаев у находившихся в 4 км от эпицентра взрыва (спустя несколько месяцев и до 12 лет и более). Минимальная пороговая доза рентгеновских лучей при однократном воздействии – 2 Гр, при хроническом воздействии в течение нескольких лет облучения катаракта развивается при дозах, превышающих 0,3 Зв в год.

К отдалённым последствиям облучения относится также нефросклероз , развивающийся в результате повреждения почечной ткани и замещении её соединительной тканью. Стойкое повышение АД, характерное для лучевого поражения, в значительной степени зависит от развития нефросклероза.

Радиобиологические эффекты облучения живого организма делятся на пороговые (нестохастические) и беспороговые (стохастические). Радиационными эффектами нестохастического характера, следует считать, прежде всего, острую лучевую болезнь, местные повреждения кожи (ожоги), лучевую катаракту, стеризизацию, дистрофические повреждения различных тканей. При этом имеется определённое пороговое значение дозы облучения (например, при одноразовом воздействии радиации в 100 рад), ниже которого видимого действия радиации не наблюдается.

Такие нарушения, как опухоли различной локализации, лейкозы, генетические эффекты, умственная отсталость, уродства носят стохастический беспороговый характер. Вероятность возникновения этих поражений существует при самых минимальных дозах облучения.