Лекция №4 ОТДАЛЕННЫЕ ПОСЛЕДСТВИЯ РАДИАЦИОННЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ

Лекция №4
ОТДАЛЕННЫЕ ПОСЛЕДСТВИЯ РАДИАЦИОННЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ
Проблема отдаленных соматических последствий облучения, а также роли
облучения в развитии многих заболеваний внутренних органов у лиц, перенесших
облучение в производственных условиях или облучающихся в процессе
жизнедеятельности (естественные источники излучения, медицинские источники)
является очень важной. Актуальность проблемы в настоящее время увеличилась в
связи с расширением контингентов облученных (Чернобыль, полигоны по испытанию
ядерного оружия и т.д.). И сейчас время от времени мы встречаемся с инцидентами,
сопровождающимися облучением сверх допустимых доз – в производственных
условиях, в связи с медицинскими диагностическими и терапевтическими
процедурами. Всякий раз после «острой» стадии наступает отдаленный период, когда
возможны и отдаленные последствия облучения. Известно также, что независимо от
дозы перенесенного в прошлом облучения и независимо от отсутствия острых
эффектов, облучение даже в «естественных» дозах стимулирует формирование
вторичного иммунодефицита, выступая тем самым патогенетическим фактором в
развитии практически всех соматических заболеваний.
Многолетнее наблюдение за лицами, перенесшими облучение, выявили некоторые
особенности, которые следует учитывать при осуществлении медицинского
обслуживания данной категории пациентов.
Одной из выявленных особенностей является молодой возраст – 32-45 лет.
Отсутствие достоверной зависимости между возрастом на момент выявления того
или иного заболевания и накопленной дозой облучения не позволяет однозначно
судить об облучении как о единственном или ведущем факторе, способствующем
более раннему формированию патологии внутренних органов и сосудов.
Известно, что в настоящее время наблюдается «омоложение» практически всей
терапевтической патологии, особенно сердечно-сосудистых заболеваний, что связано с
влиянием факторов урбанизации, нарастанием психо-эмоциональной напряженности,
нерациональным питанием и т.д.
Во-первых, для всех перечисленных состояний характерно наличие воздействия на
человека комплекса экстремальных факторов, которые, как известно, вызывают
формирование своеобразной стресс-реакции организма со стороны, прежде всего,
нервно-психической сферы, а также и со стороны внутренних органов и систем.
Во-вторых, действие этих факторов не прекращается после прекращения войны,
аварии и т.д. Сохраняется последействие.
Принято различать два типа отдаленных последствий – соматические,
развивающиеся у самих облученных индивидуумов, и генетические – наследственные
заболевания, развивающиеся в потомстве облученных родителей.
К соматическим 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 морфо-функциональных нарушениях, приводящих к фиброзам и склерозу,
1
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 возникающие повреждения могут наследоваться. В первом случае
они наследуются в пределах тканей данного организма, объединяясь в понятие
соматического мутагенеза, а во втором – также в виде различных мутаций, но в
потомстве облученных особей.
Наиболее важным является разделение всех отдаленных последствий на две другие
категории – стохастические и нестохастические эффекты. К стохастическим
(вероятностным) относятся два вида отдаленных последствий – злокачественные
новообразования и наследственные заболевания, а все остальные – к нестохастическим
эффектам.
Не менее существенным является принципиальное различие во взаимоотношениях
обоих видов эффектов с дозой излучения.
С ростом дозы увеличивается как вероятность, так и степень проявления любых
нестохастических эффектов, тогда как в отношении стохастических эффектов
увеличивается лишь вероятность их возникновения.
Иными
словами,
нестохастические
отдаленные
последствия,
подобно
непосредственным детерминированным эффектам, возникают при достижении
определенного дозового порога и усиливаются с дальнейшим увеличением дозы. В
отличие от этого стохастические последствия возникают в полном объеме («половины
рака не бывает») теоретически при сколь угодно малой дозе, а с ее увеличением растет
лишь вероятность их возникновения.
Соматические отдаленные последствия облучения
Сокращение продолжительности жизни – универсальный эффект облучения,
который наиболее подробно изучен на мышах, особенно в экспериментах с
однократным облучением.
Существует строгая зависимость сокращения средней продолжительности жизни
(СПЖ) от дозы излучения.
Считается, что сокращение продолжительности жизни – пороговая реакция, и в
качестве порога для млекопитающих она называется в дозе 0,04 Гр. При этом,
экстраполируя на человека результаты, полученные различными авторами на
млекопитающих разных видов, выявлено, что сокращение СПЖ на каждые 0,01 Гр
составит при однократном облучении 1 – 15 сут, а при хроническом воздействии ~ 2,5
часа. По современному анализу при остром внешнем облучении продолжительность
жизни начинает снижаться при дозах 1 Гр и выше, а при хроническом – после
накопления дозы выше 2 Гр. Ниже этих величин нет ни экспериментальных, ни
эпидемиологических достоверных данных о снижении СПЖ. При хроническом как
внешнем, так и внутрикорпоральном, в том числе α- и β-облуче-нии мышей, крыс и
собак, для наименьших из ряда испытанных доз было показано даже увеличение СПЖ
на 5–14%.
Проводящиеся эпидемиологические исследования предоставили возможность
2
проверить гипотезу об ускорении естественных инволюционных процессов при
воздействии ионизирующей радиации. Так, согласно анализу 30-летнего изучения
облученных людей, выполненному в середине 80-х годов, даже использование
большого набора клинико-лабораторных, физиологических, функциональных и
морфологических тестов у переживших атомную бомбардировку не выявило
ускорения процессов старения по большинству индексов возрастной инволюции. Не
обнаружено также усугубляющего влияния радиации на течение целого ряда
заболеваний – гипертонии, ревматического артрита, коронарной болезни, капиллярных
нарушений и сахарного диабета. Наконец, посредством сопоставления
продолжительности жизни и причин смерти в когорте облученных лиц не было
выявлено увеличения смертности от естественных для человека причин. Не
изменились оценки СПЖ в когорте переживших бомбардировку и к 2000 году, более
того, их СПЖ оказалась даже больше средних японских показателей, что, вероятно,
связано с повышенным вниманием к ним и улучшенным медицинским
обслуживанием. Таковы на сегодня результаты анализа влияния острого облучения на
продолжительность жизни человека.
К сожалению, сведения о влиянии на СПЖ малых уровней хронического, в том
числе и профессионального, воздействия радиации далеко не всегда удовлетворяют
требованиям научного анализа.
Согласно ранним данным С. Уоррена (1956), для рентгенологов США по
сравнению с врачами других специальностей характерна значительно более высокая
частота лейкозов, а смерть от болезней наступает у них в более раннем возрасте.
Вследствие этого их СПЖ укорачивается в среднем на 5 лет.
Весьма информативными оказались данные 50-летних наблюдений за жителями,
подвергшимися хроническому облучению в результате радиационных инцидентов на
Южном Урале, описанных в предыдущей главе. Оказалось, что укорочение
продолжительности их жизни также определялось смертью от злокачественных
новообразований и не сказалось на СПЖ лиц, погибших от других причин, которая не
отличалась от средних показателей населения данного региона.
Возникновение катаракты – типичное отдаленное последствие тотального
облучения организма или местного облучения хрусталика. Имеется большой опыт
изучения лучевой катаракты у животных разных видов (мышей, крыс, морских свинок,
кроликов, собак) и у человека.
Пострадиационное развитие катаракты – явление пороговое, причем величина
порога увеличивается при фракционировании дозы, а продолжительность латентного
периода увеличивается с возрастом.
Согласно наблюдениям 1972 г, пороговая доза для возникновения катаракты после
однократного рентгеновского облучения глаза человека – 2 Гр, а при дозе 5 Гр
наблюдается прогрессирующее развитие катаракт.
Сообщения о возникновении злокачественных опухолей вследствие облучения
появились уже через 10 лет после открытия рентгеновских лучей, и первыми жертвами
были сами медицинские работники, не подозревавшие о коварных свойствах ионизирующих излучений. Вскоре после этого начали накапливаться и экспериментальные
данные о лучевом канцерогенезе у животных разных видов. Выяснилось, что как и при
3
действии других канцерогенных агентов, между облучением и возникновением
злокачественных новообразований проходит длительный латентный период. При этом
ионизирующие излучения сами по себе, независимо от их вида и способа воздействия
– внешнего или внутреннего, тотального или локального, однократного,
фракционированного или хронического, вызывают самые разнообразные опухоли и
лейкозы.
Накопленный к настоящему времени обширный экспериментальный материал и
клинические наблюдения показали, что под влиянием облучения могут возникать
новообразования практически во всех органах.
Однако наиболее частыми следует считать злокачественные опухоли кожи и
костей, эндокринно-зависимые опухоли (рак молочной железы и яичников) и лейкозы.
При этом кожные и костные опухоли возникают чаще всего при местном облучении, а
остальные, как правило, в результате тотального воздействия.
Минимальная остеосаркомогенная доза для человека является 12 Гр.
Вероятность возникновения радиационно обусловленных солидных опухолей и
лейкозов определяется, кроме поглощенной дозы, рядом других факторов, например
генетическими, конституционными особенностями, полом и др. У мышей легко
индуцируются опухоли яичников. Обязательным условием их образования является
нарушение функции обеих желез. Если облучен лишь один яичник, то ни в нем, ни в
необлученном опухоли не возникают. Экстирпация необлученного яичника
способствует появлению опухоли в оставшемся.
Такие факторы, как иммунологические, гормональные, сосудистые и связанные с
этим трофические и многие другие в сочетании с особенностями клеточнокинетических параметров могут решающим образом влиять на частоту возникновения
опухолей.
Особенностью возникновения опухолей и лейкозов после тотального облучения
является то, что для их появления требуются меньшие дозы, чем при местном
воздействии, что обычно связывают с увеличением вероятности образования
жизнеспособных малигнизированных клеток вследствие увеличения объема
облученных тканей.
МЕХАНИЗМ СОМАТИЧЕСКИХ ОТДАЛЕННЫХ ПОСЛЕДСТВИЙ
ОБЛУЧЕНИЯ
Соматические отдаленные последствия облучения часто отождествляют с
изменениями, происходящими при естественном старении. Этой точке зрения во
многом способствует феноменологическое сходство обоих явлений: возникновение
злокачественных опухолей, развитие катаракт, склерозирование сосудов, поседение,
ослабление эластических свойств кожи и т. д. Так как в результате облучения
продолжительность жизни сокращается и указанные изменения наступают в более
раннем возрасте, говорят об ускоренном радиационном старении организма.
Однако наряду с внешним сходством этих явлений существуют и различия.
Признание точки зрения на отдаленные последствия облучения как на ускоренное
старение не обеспечивает прогресса в понимании их механизмов, ибо современная
геронтология также не имеет пока надежной теории и еще далека от познания точных
причин старения организма. Однако есть основания предположить, что формирование
основных отдаленных последствий облучения (сокращения продолжительности жизни
4
и развития злокачественных новообразований) имеет если не единый механизм, то во
многом является следствием каких-то общих молекулярно-клеточных изменений.
При рассмотрении вопросов пострадиационного восстановления отмечалась
неполноценность
многих
восстановительных
процессов,
особенно
ярко
проявляющаяся в тканях с низким уровнем физиологической регенерации. Если
учесть, что организм млекопитающих состоит преимущественно из стабильных (в
цитокинетическом отношении) органов, то можно предположить, что в течение
длительного времени после облучения он представляет собой функционально
неполноценную систему.
Можно представить существование определенного типа нарушений ядерного
аппарата, имеющих значение для тканей с низким темпом физиологической
регенерации, где клетки не погибают вскоре после облучения, а сохраняются в
организме. Неполноценность пострадиационного восстановления организма
облученных животных приводит их к большей подверженности различным
заболеваниям, неблагоприятному влиянию физиологических перегрузок и различных
внешних агентов, а в итоге к более быстрому изнашиванию организма и сокращению
продолжительности жизни.
Итак, основу отдаленной лучевой патологии на клеточном уровне составляют три
типа нарушений, возникающих в результате непосредственного воздействия радиации:
1 – эффекты, вызывающие клеточную гибель, – имеют значение для патогенеза
последствий, заключающих в себе невосполнимую утрату камбиального резерва
(стволовых клеток), например, изменения в гонадах при лучевой кастрации;
2 – стойкие нарушения (консервирующиеся наследственные нарушения) –
наибольшее значение имеют для тканей с низким уровнем физиологической
регенерации, проявляясь в отдаленные сроки;
3 – нелетальные наследственные изменения – нарушения, стойко
репродуцирующиеся при размножении соматических клеток. Решающее значение они
имеют в тканях с быстро обновляющимся клеточным составом, ибо, возникнув в
камбиальных элементах, они могут неопределенно долго воспроизводиться.
Все это дает основание для заключения о том, что один из механизмов
формирования отдаленных последствий облучения состоит в накоплении повреждений
в генетическом аппарате соматических клеток. Весьма вероятно, что такие нарушения
участвуют в развитии нефросклероза, катаракты, ослабления эластичности кожных
покровов и различных нейродистрофических расстройств.
Кроме ядерных и эпигеномных нарушений в облученных клетках, на развитие
отдаленных последствий опосредованное влияние могут оказывать нарушения
нейроэндокринной регуляции, определяющие снижение ряда адаптивных
возможностей организма.
Исследования показали, что уменьшение продолжительности жизни, вызываемое
облучением, обусловлено не каким-либо одним заболеванием, а ускорением
наступления смерти от всех причин вообще. И хотя отдаленные гистологические
изменения, вызываемые облучением, в целом не отличаются от наблюдаемых при
естественном старении, они могут иметь локальный характер. В связи с последним
обстоятельством находится, по-видимому, и тот факт, что последовательность и
частота проявления причин, вызывающих смерть при старении животных в
5
облученных и необлученных группах, не совпадают. Это указывает на различие в
механизмах, обусловливающих смертность облученных и старых животных.
Облучение не вызывает истинного неспецифического преждевременного старения,
а
избирательно
повреждает
определенные
системы
органов,
различно
функционирующие в зависимости от возраста. На основании экспериментов с
трансплантацией костного мозга животным разного возраста после летального
облучения
и
последующего
контроля
за выживаемостью и
средней
продолжительностью жизни было выявлено, что обнаруженные возрастные различия в
динамике остаточного поражения связаны не с кроветворной системой, а с
особенностями лучевых реакций кишечника, который с возрастом повреждается
сильнее.
Предполагается, что с возрастом снижается чувствительность к некоторым
заболеваниям, а ионизирующее излучение оказывает на старых заболевших животных
терапевтическое действие.
6