Отдаленные последствия действия ионизирующего излучения. Отдаленные последствия облучения. Действие лазерного излучения на организм

Различают два вида эффекта воздействия на организм ионизирующих излучений: соматический и генетический. При соматическом эффекте последствия проявляются непосредственно у облучаемого, при генетическом - у его потомства. Соматические эффекты могут быть ранними или отдалёнными. Ранние возникают в период от нескольких минут до 30-60 суток после облучения. К ним относят покраснение и шелушение кожи, помутнение хрусталика глаза, поражение кроветворной системы, лучевая болезнь, летальный исход. Отдалённые соматические эффекты проявляются через несколько месяцев или лет после облучения в виде стойких изменений кожи, злокачественных новообразований, снижения иммунитета, сокращения продолжительности жизни.

При изучении действия излучения на организм были выявлены следующие особенности:
Высокая эффективность поглощённой энергии, даже малые её количества могут вызвать глубокие биологические изменения в организме.
Наличие скрытого (инкубационного) периода проявления действия ионизирующих излучений.
Действие от малых доз может суммироваться или накапливаться.
Генетический эффект - воздействие на потомство.
Различные органы живого организма имеют свою чувствительность к облучению.
Не каждый организм (человек) в целом одинаково реагирует на облучение.
Облучение зависит от частоты воздействия. При одной и той же дозе облучения вредные последствия будут тем меньше, чем более дробно оно получено во времени.

Ионизирующее излучение может оказывать влияние на организм как при внешнем (особенно рентгеновское и гамма-излучение), так и при внутреннем (особенно альфа-частицы) облучении. Внутреннее облучение происходит при попадании внутрь организма через лёгкие, кожу и органы пищеварения источников ионизирующего излучения. Внутреннее облучение более опасно, чем внешнее, так как попавшие внутрь ИИИ подвергают непрерывному облучению ничем не защищённые внутренние органы.

Под действием ионизирующего излучения вода, являющаяся составной частью организма человека, расщепляется и образуются ионы с разными зарядами. Полученные свободные радикалы и окислители взаимодействуют с молекулами органического вещества ткани, окисляя и разрушая её. Нарушается обмен веществ. Происходят изменения в составе крови - снижается уровень эритроцитов, лейкоцитов, тромбоцитов и нейтрофилов. Поражение органов кроветворения разрушает иммунную систему человека и приводит к инфекционным осложнениям.

Местные поражения характеризуются лучевыми ожогами кожи и слизистых оболочек. При сильных ожогах образуются отёки, пузыри, возможно отмирание тканей (некрозы).

Смертельные поглощённые дозы для отдельных частей тела следующие:
голова - 20 Гр;
нижняя часть живота - 50 Гр;
грудная клетка -100 Гр;
конечности - 200 Гр.

При облучении дозами, в 100-1000 раз превышающую смертельную дозу, человек может погибнуть во время облучения ("смерть под лучом").

Биологические нарушения в зависимости от суммарной поглощённой дозы излучения представлены в (табл. 3.4).

В зависимости от типа ионизирующего излучения могут быть разные меры защиты: уменьшение времени облучения, увеличение расстояния до источников ионизирующего излучения, ограждение источников ионизирующего излучения, герметизация источников ионизирующего излучения, оборудование и устройство защитных средств, организация дозиметрического контроля, меры гигиены и санитарии.

В России, на основе рекомендаций Международной комиссии по радиационной защите, применяется метод защиты населения нормированием. Разработанные нормы радиационной безопасности учитывают три категории облучаемых лиц:
А - персонал, т.е. лица, постоянно или временно работающие с источниками ионизирующего излучения;

Б - ограниченная часть населения, т.е. лица, непосредственно не занятые на работе с источниками ионизирующих излучений, но по условиям проживания или размещения рабочих мест могущие подвергаться воздействию ионизирующих излучений;

В - всё население.

Таблица 3.4 Биологические нарушения при однократном (до 4-х суток) облучении всего тела человека

Предельно допустимая доза - это наибольшее значение индивидуальной эквивалентной дозы за год, которая при равномерном воздействии в течение 50 лет не вызовет в состоянии здоровья персонала неблагоприятных изменений, обнаруживаемых современными методами.

Таблица 3.5 - Предельно допустимые дозы облучения

Природные источники дают суммарную годовую дозу примерно 200 мбэр (космос - до 30 мбэр, почва - до 38 мбэр, радиоактивные элементы в тканях человека - до 37 мбэр, газ радон - до 80 мбэр и другие источники).

Искусственные источники добавляют ежегодную эквивалентную дозу облучения примерно в 150-200 мбэр (медицинские приборы и исследования - 100-150 мбэр, просмотр телевизора -1-3 мбэр, ТЭЦ на угле - до 6 мбэр, последствия испытаний ядерного оружия - до 3 мбэр и другие источники).

Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ) предельно допустимая (безопасная) эквивалентная доза облучения для жителя планеты определена в 35 бэр, при условии её равномерного накопления в течение 70 лет жизни.
Защита от ионизирующих излучений

От альфа-лучей можно защититься путём:
увеличения расстояния до ИИИ, т.к. альфа-частицы имеют небольшой пробег;
использования спецодежды и спецобуви, т.к. проникающая способность альфа-частиц невысока;
исключения попадания источников альфа-частиц с пищей, водой, воздухом и через слизистые оболочки, т.е. применение противогазов, масок, очков и т.п.

В качестве защиты от бета-излучения используют:
ограждения (экраны), с учётом того, что лист алюминия толщиной несколько миллиметров полностью поглощает поток бета-частиц;
методы и способы, исключающие попадание источников бета-излучения внутрь организма.

Защиту от рентгеновского излучения и гамма-излучения необходимо организовывать с учётом того, что эти виды излучения отличаются большой проникающей способностью. Наиболее эффективны следующие мероприятия (как правило, используемые в комплексе):
увеличение расстояния до источника излучения;
сокращение времени пребывания в опасной зоне;
экранирование источника излучения материалами с большой плотностью (свинец, железо, бетон и др.);
использование защитных сооружений (противорадиационных укрытий, подвалов и т.п.) для населения;
использование индивидуальных средств защиты органов дыхания, кожных покровов и слизистых оболочек;
дозиметрический контроль внешней среды и продуктов питания.

При использовании различного рода защитных сооружений следует учитывать, что мощность экспозиционной дозы ионизирующего излучения снижается в соответствии с величиной коэффициента ослабления (Косл). Некоторые величины Косл приведены в (табл. 3.5).

Для населения страны, в случае объявления радиационной опасности существуют следующие рекомендации.
УКРЫТЬСЯ В ЖИЛЫХ ДОМАХ. Важно знать, что стены деревянного дома ослабляют ионизирующее излучение в 2 раза, а кирпичного - в 10 раз. Погреба и подвалы домов ослабляют дозу излучения от 7 до 100 и более раз (табл. 3.6).
ПРИНЯТЬ МЕРЫ ЗАЩИТЫ ОТ ПРОНИКНОВЕНИЯ В КВАРТИРУ (ДОМ) РАДИАКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ С ВОЗДУХОМ:
закрыть форточки, уплотнить рамы и дверные проёмы.
СДЕЛАТЬ ЗАПАС ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ:
набрать воду в закрытые ёмкости, подготовить простейшие средства санитарного назначения (например, мыльные растворы для обработки рук), перекрыть краны.
ПРОВЕСТИ ЭКСТРЕННУЮ ЙОДНУЮ ПРОФИЛАКТИКУ (как можно раньше, но только после специального оповещения!). Йодная профилактика заключается в приёме препаратов стабильного йода: йодистого калия или водно-спиртового раствора йода. При этом достигается 100%-ная степень защиты от накопления радиоактивного йода в щитовидной железе.
Водно-спиртовой раствор йода следует принимать после еды 3 раза в день в течение 7 суток:
- детям до 2 лет - по 1-2 капли 5%-ной настойки на 100 мл молока или питательной смеси;
- детям старше 2 лет и взрослым - по 3-5 капель на стакан молока или воды.

Наносить на поверхность кистей рук настойку йода в виде сетки 1 раз в день в течение 7 суток.

Таблица 3.6 - Средние значения коэффициента ослабления дозы радиации

Начать готовиться к возможной эвакуации

Подготовить документы и деньги, предметы, первой необходимости, упаковать лекарства, минимум белья и одежды. Собрать запас консервированных продуктов. Все вещи следует упаковать в полиэтиленовые мешки.

Постараться выполнить следующие правила:
принимать консервированные продукты;
не пить воду из открытых источников;
избегать длительных передвижений по загрязненной территории, особенно по пыльной дороге или траве, не ходить в лес, не купаться;
входя в помещение с улицы, снимать обувь и верхнюю одежду.

В случае передвижения по открытой местности используйте подручные средства защиты:
органов дыхания: прикрыть рот и нос смоченными водой марлевой повязкой, носовым платком, полотенцем или любой частью одежды;
кожи и волосяного покрова: прикрыть любыми предметами одежды, головными уборами, косынками, накидками, перчатками.

ОСОБО ОБРАЩАЕМ ВАШЕ ВНИМАНИЕ!

Употребление алкоголя в этот период - период максимального стрессового напряжения - может повлиять на правильность принятия решения.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://allbest.ru

Хроническая лучевая болезнь, отдаленные последствия действия ионизирующей радиации

Введение

лучевой болезнь радиация

В настоящее время это редкое заболевание, которое возникает в основном, при аварийных ситуациях на АЭС во время выбросов вредных веществ в атмосферу, на атомных подводных лодках и некоторых объектах стратегического назначения. Противорадиационная защита включает коллективные и индивидуальные средства защиты, строгое соблюдение правил поведения на территории зараженной местности, защиту продуктов и воды от заражения радиоактивными элементами, дозиметрический контроль и определение уровня зараженности местности.

Пренебрежение правилами безопасности взаимодействия человека, его научно-технических достижений с природой и средой обитания приводит к формированию различных опасностей и возможностью нанесения ущерба своему здоровью. Возникновение любой чрезвычайной ситуации или техногенной катастрофы вызывается сочетанием объективных и субъективных факторов, открывающих дорогу лучевой болезни, как непредсказуемой презентации ужасающих последствий для здоровья и социально-бытовых условий существования человека на Земле.

1. Понятие хронической лучевой болезни

Хроническая лучевая болезнь. Это общее заболевание организма, развивающееся в результате длительного действия ионизирующего излучения в относительно малых, но превышающих допустимые уровни дозах. Характерно поражение различных органов и систем.

В соответствии с современной классификацией хроническая лучевая болезнь может быть вызвана: а) воздействием общего внешнего излучения или радиоактивных изотопов с равномерным распределением их в организме; б) действием изотопов с избирательным депонированием либо местным внешним облучением. В развитии хронической лучевой болезни выделяют три периода: 1) период формирования, или собственно хроническая лучевая болезнь; 2) период восстановления; 3) период последствий и исходов лучевой болезни.

Первый период, или период формирования патологического процесса, составляет примерно 1 - 3 года - время, необходимое для формирования при неблагоприятных условиях труда клинического синдрома лучевой болезни с характерными для него проявлениями.

По выраженности последних различают 4 степени тяжести: I - легкую, II - среднюю, III - тяжелую и IV - крайне тяжелую. Все 4 степени являются лишь разными фазами единого патологического процесса. Второй период, или период восстановления, определяется обычно через 1 - 3 года после прекращения облучения или при резком снижении его интенсивности.

В этот период можно четко установить степень выраженности первично-деструктивных изменений и составить определенное мнение о возможности восстановительных процессов. Заболевание может закончиться полным восстановлением здоровья, восстановлением с дефектом, стабилизацией бывших ранее изменений или ухудшением.

2. Патологоанатомическая и клиническая картины

Патологоанатомическая картина. При хронической лучевой болезни происходят структурные изменения в железах внутренней секреции, центральной и периферической нервных системах, желудочно- кишечном тракте. В наибольшей степени страдают органы, в которых прежде всего реализуется энергия ионизирующей радиации. При микроскопическом исследовании выявляются нарушения в органах кроветворения. В лимфатических узлах обнаруживаются изменения в центральной части фолликулов, в костном мозге - явления аплазии.

Морфологически в крови в начальных стадиях болезни отмечается сочетаемость процессов деструкции и регенерации. При продолжающемся облучении имеют место нарушение и извращение регенерации, задержка дифференцировки и созревания клеток. В ряде органов выявляются признаки атрофии, извращение процессов регенерации. Особенностью воздействия ионизирующего излучения является его онкогенная направленность в результате мутагенного действия и общего подавления иммунной реактивности организма.

Клиническая картина. Хроническая лучевая болезнь характеризуется медленным развитием отдельных симптомов и синдромов, своеобразием симптоматики и наклонностью к прогрессированию. Ведущими симптомами являются изменения в нервной системе, кроветворном аппарате, сердечно-сосудистой и эндокринной системах, желудочно-кишечном тракте, печени, почках; происходит нарушение обменных процессов. Эффекты зависят от суммарной дозы облучения, характера распределения поглощенной дозы и чувствительности организма.

Хроническая лучевая болезнь, обусловленная общим облучением, встречается у лиц, подвергающихся воздействию ионизирующей радиации в течение 3-5 лет и получивших разовую и суммарную дозы, превышающие предельно допустимые. Одно из ранних проявлений этой формы - неспецифические реакции вегетативно-сосудистых нарушений, протекающих на фоне функционального изменения центральной нервной системы с обязательными измене- ниями в крови. Больные предъявляют жалобы на общее недомогание, головную боль, повышенную раздражительность, кровоточивость десен, и т. п. Однако в этот период все жалобы носят преходящий характер, а симптомы быстро обратимы. В дальнейшем, если эта стадия не диагностирована и больной продолжает работать в условиях воздействия ионизирующего излучения, происходит формирование болезни, проходящей все этапы своего развития. Только динамическое наблюдение за лицами с признаками отдельных симптомов, подозрительных на наличие лучевой болезни, позволяет установить их клиническую сущность и причину.

При дальнейшем развитии процесса появляются и прогрессируют симптомы общей астенизации организма, нарушение обменных процессов и различные нервно-трофические расстройства. Могут наблюдаться симптомы угнетения секреторной и моторной функций желудка и кишечника, снижение функции эндокринных желез (особенно половых), трофические нарушения кожи (снижение эластичности, сухость, ороговение) и ногтей. Резко снижается сопротивляемость организма, что способствует возникновению различных инфекционных осложнений. Особенностью является возможность развития лейкозов и злокачественных новообразований.

В зависимости от тяжести заболевания и клинического течения различают четыре степени тяжести хронической лучевой болезни.

Хроническая лучевая болезнь I (легкой) степени характеризуется ранним развитием функциональных обратимых нарушений неспецифического характера. По проявлению отдельных синдромов болезнь в этой стадии мало отличается от доклинического периода. Однако по мере формирования заболевания отмечается симптоматика многообразных нарушений нервной регуляции. Клиническая картина складывается из вегетативно-сосудистых расстройств, начальных астенических проявлений и изменений в периферической крови. Основными жалобами являются общая слабость, недомогание, головные боли, снижение работоспособности, ухудшение аппетита, нарушение сна. При объективном осмотре обращает на себя внимание: эмоциональная лабильность, стойкий красный дермографизм, дрожание пальцев вытянутых рук, неустойчивость в позе Ромберга, лабильность пульса. Один из постоянных симптомов - функциональное нарушение желудочно-кишечного тракта в виде диспепсических явлений, дискинезии кишечника и желчных путей, хронического гастрита со снижением секреторной и моторной функций желудка. Кровоточивость в этой стадии незначительна. Имеет место нарушение функции эндокринных желез - половых и щитовидной: у мужчин отмечается импотенция, у женщин - нарушение овариально-менструальной функции. Гематологические показатели отличаются лабильностью. Прежде всего уменьшается содержание лейкоцитов. При исследовании костного мозга выявляются признаки раздражения красного ростка кроветворения и белого (незначительное увеличение количества незрелых клеток миелоидного ряда), а также увеличение числа плазматических клеток. Заболевание отличается благоприятным течением, возможно полное клиническое выздоровление.

Хроническая лучевая болезнь II (средней) степени проявляется дальнейшим развитием астеновегетативных нарушений и сосудистой дистонии, угнетением функции кроветворного аппарата и выраженностью геморрагических явлений. По мере прогрессирования заболевания у больных отмечается выраженный астенический синдром, сопровождающийся головными болями, головокружением, повышенной возбудимостью и эмоциональной лабильностью, снижением памяти, ослаблением полового чувства и потенции. Более выраженными становятся трофические нарушения: дерматиты, выпадение волос, изменение ногтей. Возможны кратковременные потери сознания, приступы пароксизмальной тахикардии, озноб и обменные нарушения. Со стороны сердечно-сосудистой системы отмечаются стойкая гипотония с преимущественным снижением давления, расширение границ сердца, приглушенность сердечных тонов. Усиливается кровоточивость, которая обусловлена как повышением проницаемости сосудистых стенок, так и изменениями в крови (снижение ее свертываемости). Наблюдаются кровоизлияния в кожу и слизистые оболочки, стоматиты, множественные кожные петехии, носовые кровотечения. Оказывается нарушенной моторика желудка со снижением секреции, изменена ферментативная деятельность поджелудочной железы и кишечника; возможно токсическое поражение печени. Наибольшие изменения при данной степени хронической лучевой болезни появляются в крови. Наблюдается резкое снижение уровня лейкоцитов (до 2,0*103 /л и ниже), причем лейкопения носит стойкий характер. Более выраженными становятся признаки токсической зернистости и дегенеративных изменений нейтрофилов, тромбоцитопения. В костном мозге отмечается гипоплазия всех видов кроветворения. Заболевание носит стойкий характер.

Хроническая лучевая болезнь III (тяжелой) степени характеризуется тяжелыми, подчас необратимыми, изменениями в организме с полной потерей регенерационных возможностей тканей. Отмечаются дистрофические нарушения в различных органах и системах. Клиническая картина носит прогрессирующий характер. Болезнь может протекать длительно, могут присоединиться такие осложнения, как инфекция, травма, интоксикация. Ведущие симптомы этой формы заболевания - тяжелые поражения нервной системы и глубокое угнетение всех видов кроветворения. Больные резко астеничны, жалуются на значительную общую слабость, адинамию, постоянную головную боль, которая сопровождается приступами головокружения, тошнотой или рвотой. Появляются упорная бессонница, частые кровотечения; снижена память. Нередко выявляются признаки диффузного поражения головного мозга по типу рассеянного энцефаломиелита с изменениями двигательной, рефлекторной и чувствительной сфер. Появляются множественные геморрагии, язвенно-некротические процессы на слизистых оболочках. На месте кровоизлияний - бурая пигментация кожи. Наблюдается массивное выпадение волос, наступает полное облысение. Расшатываются и выпадают зубы. Некротические изменения можно наблюдать также на миндалинах и в гортани. Жалобы больных на одышку, приступы сердцебиение и тупые боли в области сердца находят объективное подтверждение при осмотре. Границы сердца расширены, выслушиваются глухое тоны. На ЭКГ - глубокие дистрофические изменения в мышце сердца. Резко снижается аппетит, что сочетается с диспепсическими расстройствами и геморрагическими явлениями. Определяются глубокие обменные изменения, нарушения в эндокринной системе (в надпочечниках, гипофизе, половых железах, щитовидной железе). При биохимических исследованиях крови обнаруживается снижение всех показателей обменных процессов. Обращают на себя внимание глубокие нарушения со стороны кроветворного аппарата вследствие резкой гипоплазии костного мозга. Количество лейкоцитов в периферической крови резко падает. Лимфоциты иногда не определяются. Значительно снижено число тромбоцитов. Все клетки белой крови дегенеративно изменены. Результаты исследования костного мозга свидетельствуют о резком обеднении его клеточными элементами, задержке нормального созревания костномозговых элементов, распаде клеток.

Отмечено, что присоединение к данному патологическому процессу других заболеваний, особенно воспалительных, приводит к быстрому прогрессированию сдвигов в костном мозге. Это в свою очередь становится причиной резкого ослабления сопротивляемости организма и создания условий для начала тяжелого сепсиса.

При хронической лучевой болезнь IV степени происходит быстрое и неуклонное нарастание всех болезненных симптомов. Прогноз неблагоприятный (летальный исход).

3. Диагноз

Диагностировать хроническую лучевую болезнь очень трудно, особенно в ранней стадии. Ни один из выявляемых в этом периоде симптомов не обладает специфичностью.

Симптомы вегетососудистой дистонии, явления астении, артериальная гипотензия, снижение желудочной секреции - все это может быть обусловлено рядом разнообразных причин, не имеющих отношения к воздействию ионизирующей радиации.

При постановке диагноза большое значение следует придавать санитарно-гигиенической характеристике условий труда и профессиональному анамнезу обследуемого.

Определенную ценность представляют данные динамических наблюдений и результаты дозиметрии, а также количественное определение радиоактивных веществ в выделениях организма: не только в моче и кале, но и в слюне, мокроте, желудочном соке.

4. Лечение

Больным хронической лучевой болезнью необходимо проводить комплексное лечение в зависимости от степени выраженности заболевания.

При ранних проявлениях болезни назначают щадящий режим и общеукрепляющие мероприятия: пребывание на воздухе, лечебная гимнастика, полноценное питание, витаминизация. Широко применяют физические методы лечения: водные процедуры, гальванический воротник, гальваноновокаинтерапия. Из седативных средств назначают бром, а также кальция глицерофосфат, фитин, фосфрен, пантокрин, женьшень и т. д. Если поражен кроветворный аппарат, показаны средства, стимулирующие кроветворение. При неглубоких и нестойких нарушениях кроветворения назначают витамин В12 в комбинации с натрия нуклеинатом или лейкогеном. Витамины В12 рекомендуется вводить внутримышечно по 100-300 мкг в течение 10 дней. В дальнейшем проводят симптоматическую терапию.

При лучевой болезни II (средней) степени, особенно в период обострения, рекомендуется лечение в стационаре. Помимо общеукрепляющих и симптоматических средств, применяют стимуляторы лейкопоэза (витамин B12, тезан, пентоксил, натрия нуклеинат), антигеморрагические препараты (аскорбиновая кислота в больших дозах, витамины В6, Р, К; препараты кальция, серотонин), анаболические гормоны (неробол) и т.д. Если присоединяются инфекционные осложнения, вводят антибиотики.

При тяжелых формах лучевой болезни лечение должно быть упорным и длительным. Главное внимание уделяют борьбе с гипопластическим состоянием кроветворения (многократные гемотрансфузии, трансплантация костного мозга), инфекционными осложнениями, трофическими и обменными нарушениями (гормональные препараты, витамины, кровезаменители) и т. д. Чрезвычайно сложная задача - выведение из организма радиоактивных инкорпорированных веществ. Так, при наличии в организме осколков урана используют щелочи, мочегонные и адсорбирующие средства. Рекомендуются также специальные диеты: щелочная - при инкорпорировании урана, магниевая - при инкорпорировании стронция. Для связывания и ускорения выведения изотопов назначают комплексоны (тетацин-кальций, пентацин).

5. Отдаленные последствия действия ионизирующей радиации

Соматические и стохастические эффекты, проявляющиеся черездлительное время (несколько месяцев или лет) после одноразового или в результате хроническогооблучения.

Включают в себя:

1.изменения в половой системе

2.склеротические процессы

3.лучевую катаракту

4.иммунные болезни

5.радиоканцерогенез

6.сокращение продолжительности жизни

7.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.

Заключение

Прочитав достаточно литературы по данной теме, я могу сделать вывод о том, что такое профессиональное заболевание, как хроническая лучевая болезнь влечет за собой печальные последствия. И очень важно знать меры по предупреждению, лечению и ликвидации данного заболевания.

Список использованной литературы

1.Гуськова А.К., Байсоголов Б.Д., Лучевая болезнь человека (Очерки), 1971.

2.Киреев П.М., Лучевая болезнь, М., 1960.

3.Москалев Ю.И. Отдаленные последствия ионизирующих излучений - М.,"Медицина", 1991

4.Романцев Е.Ф. и др. - Молекулярные механизмы лучевой болезни. М., "Медицина", 1984.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Причины и этапы развития хронической лучевой болезни, ее патологоанатомическая и клиническая картины, диагностирование, способы лечения и профилактики. Особенности действия ионизирующего излучения на живые организмы. Экспертиза трудоспособности больного.

реферат , добавлен 28.11.2010


Периоды острой лучевой болезни - симптомокомплекса, развивающегося в результате общего однократного или относительно равномерного внешнего рентгеновского и нейтронного облучения. Развитие тяжелого геморрагического синдрома. Отдаленные последствия болезни.

презентация , добавлен 04.07.2015


Механизм действия на организм ионизирующей радиации. Теория липидных радиотоксинов (первичных радиотоксинов и цепных реакций). Опосредованное действие радиации. Особенности патогенетического действия на организм различных видов лучистой энергии.

презентация , добавлен 28.09.2014


Мероприятия по оказанию неотложной помощи при поражении электрическим током. Основные характеристики острой лучевой болезни, классификация по степени тяжести и клиническая картина в зависимости от дозы облучения, последствия для органов и систем человека.

реферат , добавлен 20.08.2009


Типичная (костномозговая) форма лучевой болезни. Периоды ее течения, методы диагностики и симптоматическое лечение. Скрытый период (относительного клинического благополучия). Период восстановления данной формы заболевания, лечение и прогноз для жизни.

презентация , добавлен 10.05.2015


Основные факторы риска хронической обструктивной болезни лёгких (ХОБЛ) и механизмы ее развития. Основные фазы течения заболевания. Легочная реабилитация при ХОБЛ. Хирургическое лечение ХОБЛ. Осложнения и последствия. Первичная и вторичная профилактика.

реферат , добавлен 29.03.2019


Клиническая анатомия и физиология уха. Заболевания наружного, среднего и внутреннего уха: методы исследования, результаты осмотра и отоскопия, причины и симптомы, периодизация протекания болезни, лечение заболеваний в острой и хронической фазе.

реферат , добавлен 23.11.2010


"Порочный круг" в патогенезе заболевания. Повреждения клетки при действии ионизирующей радиации. Механизм долговременной адаптации. Механизм возникновения ацидоза в очаге воспаления. Механизмы нарушения гемостаза при патологии печени. ДВС-синдром.

курсовая работа , добавлен 26.10.2010


Биологическое действие на организм ионизирующих излучений радиоактивного агента и нейтронного поражения. Острая и хроническая лучевая болезнь: периодичность течения, клинические синдромы. Костномозговая форма ОЛБ; диагностика, патогенез, профилактика.

презентация , добавлен 21.02.2016


Глобальная инициатива по хронической обструктивной болезни лёгких (ХОБЛ) Национального Института сердца, легких и крови США. Разработка и утверждение стратегии глобального контроля ХОБЛ. Клиническая картина заболевания, его фенотипы и факторы риска.

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.

Виды ионизирующих излучений и их влияние на живой организм. XXI век невозможно представить без современного и постоянно совершенствуемого ядерного оружия, разбросанных по всей территории земного шара крупных объектов атомной энергетики и многих сложных промышленных производств, использующих в технологическом процессе различные радиоактивные вещества. Все это предопределило появление, а затем и нарастание интенсивности такого негативного фактора среды обитания, как ионизирующие излучения, представляющие значительную угрозу для жизнедеятельности человека и требующие проведения надежных мер по обеспечению радиационной безопасности работающих и населения.
Ионизирующее излучение - это явление, связанное с радиоактивностью. Радиоактивность - самопроизвольное превращение ядер атомов одних элементов в другие, сопровождающееся испусканием ионизирующих излучений.
В зависимости от периода полураспада1 различают ко-роткоживущие изотопы, период полураспада которых исчисляется долями секунды, минуты, часами, сутками, и дол-гоживущие изотопы, период полураспада которых от нескольких месяцев до миллиардов лет.
При взаимодействии ионизирующих излучений с веществом происходит ионизация атомов среды. Обладая относительно большой массой и зарядом, а-частицы имеют незначительную ионизирующую способность: длина их пробега в воздухе составляет 2,5 см, в биологической ткани - 31 мкм, в алюминии - 16 мкм. Вместе с тем для ос-частиц характерна высокая удельная плотность ионизации биологической ткани. Для Р-частиц длина пробега в воздухе составляет 17,8 м, в воде - 2,6 см, а в алюминии - 9,8 мм. Удельная плотность ионизации, создаваемая Р-частицами, примерно в 1000 раз меньше, чем для ос-частиц той же энергии. Рентгеновское и у-излучения обладают высокой проникающей способностью, и длина пробега их в воздухе достигает сотен метров.
Степень, глубина и форма лучевых поражений, развивающихся среди биологических объектов при воздействии на них ионизирующего излучения, в первую очередь зависят от величины поглощенной энергии излучения. Для характеристики этого показателя используется понятие поглощенной дозы, т. е. энергии излучения, поглощенной в единице массы облучаемого вещества.
Для характеристики дозы по эффекту ионизации, вызываемому в воздухе, используется так называемая экспозиционная доза рентгеновского и у-излучений, выраженная суммарным электрическим зарядом ионов одного знака, образованных в единице объема воздуха в условиях электронного равновесия.
Поглощенная и экспозиционная дозы излучений, отнесенные к единице времени, носят название мощности поглощенной и экспозиционной доз.
Для оценки биологического действия ионизирующего излучения наряду с поглощенной дозой используют также понятие биологической эквивалентной дозы.
Ионизирующее излучение - уникальное явление окружающей среды, последствия от воздействия которого на организм на первый взгляд совершенно неэквивалентны величине поглощенной энергии. В настоящее время распространена гипотеза о возможности существования цепных реакций, усиливающих первичное действие ионизирующих излучений.
Процессы взаимодействия ионизирующих излучений с веществом клетки, в результате которых образуются ионизированные и возбужденные атомы и молекулы, являются первым этапом развития лучевого поражения. Ионизированные и возбужденные атомы и молекулы в течение 10-6 с взаимодействуют между собой, давая начало химически активным центрам (свободные радикалы, ионы, ионы-радикалы и др.).
Затем происходят реакции химически активных веществ с различными биологическими структурами, при которых отмечается как деструкция, так и образование новых, несвойственных для облучаемого организма соединений.
На следующих этапах развития лучевого поражения проявляются нарушения обмена веществ в биологических системах с изменением соответствующих функций.
Однако следует подчеркнуть, что конечный эффект облучения является результатом не только первичного облучения клеток, но и последующих процессов восстановления. Такое восстановление, как предполагается, связано с ферментативными реакциями и обусловлено энергетическим обменом. Считается, что в основе этого явления лежит деятельность систем, которые в обычных условиях регулируют естественный мутационный процесс.
Если принять в качестве критерия чувствительности к ионизирующему излучению морфологические изменения, то клетки и ткани организма человека по степени возрастания чувствительности можно расположить в следующем порядке:
нервная ткань;
хрящевая и костная ткань;
мышечная ткань;
соединительная ткань;
щитовидная железа;
пищеварительные железы;
легкие;
кожа;
слизистые оболочки;
половые железы;
лимфоидная ткань, костный мозг.
Эффект воздействия источников ионизирующих излучений на организм зависит от ряда причин, главными из которых принято считать уровень поглощенных доз, время облучения и мощность дозы, объем тканей и органов, вид излучения.
Уровень поглощенных доз - один из главных факторов, определяющих возможность реакции организма на лучевое воздействие. Однократное облучение собаки у-излучением в дозе 4-5 Гр1 (400-500 рад) вызывает у нее острую лучевую болезнь; однократное же облучение дозой 0,5 Гр (50 рад) приводит лишь к временному снижению числа лимфоцитов и нейтрофилов в крови.
Фактор времени в прогнозе возможных последствий облучения занимает важное место в связи с развивающимися после лучевого повреждения в тканях и органах процессами восстановления.
Заболевания, вызываемые действием ионизирующих излучений. Важнейшие биологические реакции организма человека на действие ионизирующей радиации условно разделены на две группы. К первой относятся острые поражения, ко второй - отдаленные последствия, которые, в свою очередь, подразделяются на соматические и генетические эффекты.
Острые поражения. В случае одномоментного тотального облучения человека значительной дозой или распределения ее на короткий срок эффект от облучения наблюдается уже в первые сутки, а степень поражения зависит от величины поглощенной дозы.
При облучении человека дозой менее 100 бэр, как правило, отмечаются лишь легкие реакции организма, проявляющиеся в изменении формулы крови, некоторых вегетативных функций.
При дозах облучения более 100 бэр развивается острая лучевая болезнь, тяжесть течения которой зависит от дозы облучения. Первая степень лучевой болезни (легкая) возникает при дозах 100-200 бэр, вторая (средней тяжести) - при дозах 200-300 бэр, третья (тяжелая) - при дозах 300-500 бэр и четвертая (крайне тяжелая) - при дозах более 500 бэр.
Дозы однократного облучения 500-600 бэр при отсутствии медицинской помощи считаются абсолютно смертельными.
Другая форма острого лучевого поражения проявляется в виде лучевых ожогов. В зависимости от поглощенной дозы ионизирующей радиации имеют место реакции I степени (при дозе до 500 бэр), II (до 800 бэр), III (до 1200 бэр) и IV степени (при дозе выше 1200 бэр), проявляющиеся в разных формах: от выпадения волос, шелушения и легкой пигментации кожи (I степень ожога) до язвенно-некротических поражений и образования длительно незаживающих трофических язв (IV степень лучевого поражения).
При длительном повторяющемся внешнем или внутреннем облучении человека в малых, но превышающих допустимые величины дозах возможно развитие хронической лучевой болезни.
Отдаленные последствия. К отдаленным последствиям соматического характера относятся разнообразные биологические эффекты, среди которых наиболее существенными являются лейкемия, злокачественные новообразования, катаракта хрусталика глаз и сокращение продолжительности жизни.
Лейкемия - относительно редкое заболевание. Большинство радиобиологов считают, что вероятность возникновения лейкемии составляет 1-2 случая в год на 1 млн населения при облучении всей популяции дозой 1 бэр.
Злокачественные новообразования. Первые случаи развития злокачественных новообразований от воздействия ионизирующей радиации описаны еще в начале XX столетия. Это были случаи рака кожи кистей рук у работников рентгеновских кабинетов.
Сведения о возможности развития злокачественных новообразований у человека пока носят описательный характер, несмотря на то что в ряде экспериментальных исследований на животных были получены некоторые количественные характеристики. Поэтому точно указать минимальные дозы, которые обладают бластомогенным эффектом, не представляется возможным.
Развитие катаракты наблюдалось у лиц, переживших атомные бомбардировки в Хиросиме и Нагасаки; у физиков, работавших на циклотронах; у больных, глаза которых подвергались облучению с лечебной целью. Одномоментная ката-рактогенная доза ионизирующей радиации, по мнению большинства исследователей, составляет около 200 бэр. Скрытый период до появления первых признаков развития поражения обычно составляет от 2 до 7 лет.
Сокращение продолжительности жизни в результате воздействия ионизирующей радиации на организм обнаружено в экспериментах на животных (предполагают, что это явление обусловлено ускорением процессов старения и увеличением восприимчивости к инфекциям). Продолжительность жизни животных, облученных дозами, близкими к летальным, сокращается на 25~50% по сравнению с контрольной группой. При меньших дозах срок жизни животных уменьшается на 2-4% на каждые 100 бэр.
Достоверных данных о сокращении сроков жизни человека при длительном хроническом облучении малыми дозами до настоящего времени не получено.
По мнению большинства радиобиологов, сокращение продолжительности жизни человека при тотальном облучении находится в пределах 1-15 дней на 1 бэр.
Регламентация облучения и принципы радиационной безопасности. С 1 января 2000 г. облучения людей в РФ регламентируют Нормы радиационной безопасности (НРБ)-9б, Гигиенические нормативы (ГН) 2.6.1.054-96.
Основные дозовые пределы облучения и допустимые уровни устанавливают для следующих категорий облучаемых лиц:
персонал - лица, работающие с техногенными источниками (группа А) или находящиеся по условиям работы в сфере их воздействия (группа Б);
население, включая лиц из персонала, вне сферы и условий их производственной деятельности.
Для указанных категорий облучаемых предусматриваются три класса нормативов:
основные дозовые пределы (предельно допустимая доза - для категории А, предел дозы - для категории Б);
допустимые уровни (допустимая мощность дозы, допустимая плотность потока, допустимое содержание радионуклидов в критическом органе и др.);
контрольные уровни (дозы и уровни), устанавливаемые администрацией учреждения по согласованию с Госсанэпиднадзором на уровне ниже допустимого.
Основные дозовые пределы установлены для трех групп критических органов.
Критический орган - орган, ткань, часть тела или все тело, облучение которых причиняет наибольший ущерб здоровью данного лица или его потомству. В основу деления на группы критических органов положен закон радиочувствительности Бергонье-Трибондо, по которому самые чувствительные к ионизирующему излучению - это наименее дифференцированные ткани, характеризующиеся интенсивным размножением клеток.
К первой группе критических органов относятся гонады, красный костный мозг и все тело, если тело облучается равномерным излучением. Ко второй группе - все внутренние органы, эндокринные железы (за исключением гонад), нервная и мышечная ткань и другие органы, не относящиеся к первой и третьей группам.
К третьей группе - кожа, кости, предплечья и кисти, лодыжки и стопы.
В НРБ-96 в качестве основных дозовых пределов используется эффективная доза, определяемая произведением эквивалентной дозы в органе на соответствующий взвешенный коэффициент для данного органа или ткани. Эффективная доза используется в качестве меры риска отдаленных последствий облучения человека. Эффективная доза для персонала равна 20 мЗв в год за любые последующие 5 лет, но не более 50 мЗв в год; для населения - 1 мЗв в год за любые последующие 5 лет, но не более 5 мЗв в год.
Для второй и третьей групп критических органов эквивалентная доза в органе соответственно равна:
для персонала - 150 и 300 мЗв;
для лица из населения - 15 и 50 мЗв.
Для группы персонала Б эффективная и эквивалентные дозы в органе не должны превышать 1/4 значения для персонала (группа А).
Основные дозовые пределы облучения лиц из персонала и населения установлены без учета доз от природных и медицинских источников ионизирующего излучения, а также доз в результате радиационных аварий. Регламентация указанных видов облучения осуществляется специальными ограничениями и условиями.
Помимо дозовых пределов облучения НРБ-96 устанавливают допустимые уровни мощности дозы при внешнем облучении всего тела от техногенных источников, а также допустимые уровни общего радиоактивного загрязнения рабочих поверхностей, кожи, спецодежды и средств индивидуальной защиты.
Соблюдение установленных норм облучения и обеспечение радиационной безопасности персонала предопределяются комплексом многообразных защитных мероприятий, зависящих от конкретных условий работы с источниками ионизирующих излучений, и в первую очередь от типа (закрытого или открытого) источника излучения.
Защитные мероприятия, позволяющие обеспечить радиационную безопасность при применении закрытых источников, основаны на знании законов распространения ионизирующих излучений и характера их взаимодействия с веществом.
Главные из них следующие:
доза внешнего облучения пропорциональна интенсивности излучения и времени воздействия;
интенсивность излучений от точечного источника пропорциональна количеству квантов или частиц, возникающих в нем за единицу времени, и обратно пропорциональна квадрату расстояния;
интенсивность излучения может быть уменьшена с помощью экранов.
Из этих закономерностей вытекают основные принципы обеспечения радиационной безопасности:
уменьшение мощности источников до минимальных величин ("защита количеством");
сокращение времени работы с источниками ("защита временем");
увеличение расстояния от источников до работающих ("защита расстоянием");
экранирование источников излучения материалами, поглощающими ионизирующие излучения ("защита экранами").
Гигиенические требования по защите персонала от внутреннего переобучения при использовании открытых источников ионизирующего излучения определяются сложностью выполняемых операций при проведении работ. Вместе с тем главные принципы защиты остаются неизменными. К ним относятся:
использование принципов защиты, применяемых при работе с источниками излучения в закрытом виде;
герметизация производственного оборудования для изоляции процессов, которые могут быть источниками поступления радиоактивных веществ во внешнюю среду;
мероприятия планировочного характера;
применение санитарно-технических устройств и оборудования, использование защитных материалов;
использование средств индивидуальной защиты и санитарная обработка персонала;
выполнение правил личной гигиены.

По материалам книги - "Безопасность жизнедеятельности" Под редакцией проф. Э. А. Арустамова.

Хроническая лучевая болезнь является следствием повторных облучений небольшими дозами. Патогенез нарушений и клиника по существу не отличаются от таковых при остром заболевании, однако динамика развития болезни и степень выраженности отдельных признаков имеют отличия.

Различают три степени тяжести хронической лучевой болезни. При заболевании первой степени нарушения носят.характер функциональных обратимых эасстройств со стороны наиболее чувствительных систем. Иногда самочувствие больного может быть удовлетворительным, но при исследовании крови обнаруживаются признаки заболевания - умеренная нестойкая лейкопения и тромбоцитопения.

Заболевание второй степени характеризуется более выраженными изменениями со стороны нервной и кроветворной систем, а также наличием гемоэрагического синдрома и снижением иммунитета. Отмечается стойкая лейкопения и лимфопения, количество тромбоцитов также уменьшено.

Заболевание третьей степени характеризуется тяжелыми необратимыми изменениями в органах, глубокой дистрофией тканей. В нервной системе выражены признаки органического поражения. Функция гипофиза и надпочечных желез истощена. Кроветворение резко угнетено, тонус сосудов понижен, а проницаемость стенки их резко повышена. Слизистые оболочки поражены язвенно-некротическим процессом. Инфекционные осложнения и воспалительные процессы тоже носят некротический характер.

Хроническая лучевая болезнь любой тяжести приводит к ранним дистрофическим поражениям всех тканей, преждевременному старению.

Биологическое действие малых доз радиации оценивается по-разному по отношению к популяции в целом и по отношению к отдельному индивидууму. Существуют такие минимальные уровни облучения, которые не сказываются существенно на заболеваемости популяции. Этим определяются допустимые дозы облучения на производстве. Так же оценивается и фоновое (природное) излучение. Существуют данные, свидетельствующие о том, что некоторые минимальные уровни радиоактивного излучения являются необходимым компонентом среды обитания, ниже которых в искусственно созданных условиях живые организмы развиваются хуже. В этом смысле можно говорить о пороге воздействия.

Иначе оценивается биологическое значение малых доз облучения для отдельно взятого индивидуума. Одного кванта энергии достаточно для мутации, а последствия одной-единственной мутации могут оказаться для организма драматическими, особенно в тех случаях, когда имеется слабость репаративных ферментных систем или недостаток естественных антиоксидантов. В этом смысле никакое облучение не может считаться абсолютно безвредным для человека.

Известно также, что малые дозы излучения, не вызывающие в ранние сроки видимых функциональных и морфологических нарушений, могут вызывать патологические изменения в организме в отдаленные сроки, в частности, повышать частоту новообразований. Количественно оценить их на фоне спонтанной заболеваемости раком трудно.

В экспериментах описано новое явление, заключающееся в том, что клетки, получившие малую дозу радиации, не вызвавшую-никаких видимых патологических изменений, погибают раньше положенного срока, причем эта способность передается по наследству в нескольких поколениях. Это наводит на мысль о преждевременном старении и передаче этого свойства по наследству.

Гипоксия. Виды, характеристика, механизмы компенсации. Изменение показателей оксигенации крови при гипоксиях (гипоксической, респираторной, циркуляторной, тканевой, гемической). Механизмы устойчивости к гипоксии в детском возрасте. Последствия гипоксии.

Гипоксия, или кислородное голодание - типический патологический процесс, развивающийся в результате недостаточного снабжения тканей кислородом или нарушения использования его тканями.

Виды гипоксии

В основу классификации, которая приводится ниже, положены причины и механизмы развития кислородного голодания. Различают следующие виды гипоксии: гипоксическую, дыхательную, гемическую, циркуляторную, тканевую и смешанную.

Гипоксическая, или экзогенная, гипоксия развивается при снижении парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе. Наиболее типичным примером гипоксической гипоксии может служить горная болезнь. Ее проявления находятся в зависимости от высоты подъема. В эксперименте гипоксическая гипоксия моделируется при помощи барокамеры, а также с использованием дыхательных смесей, бедных кислородом.

Дыхательная, или респираторная, гипоксия возникает в результате нарушения внешнего дыхания, в частности нарушения легочной вентиляции, кровоснабжения легких или диффузии в них кислорода, при которых нарушается оксигенация артериальной крови (см. раздел XX - "Патологическая физиология внешнего дыхания").

Кровяная, или гемическая, гипоксия возникает в связи с нарушениями в системе крови, в частности с уменьшением ее кислородной емкости. Гемическая гипоксия подразделяется на анемическую и гипоксию вследствие инактивации гемоглобина. Анемия как причина гипоксии описана в разделе XVIII ("Патологическая физиология системы крови").

В патологических условиях возможно образование таких соединений гемоглобина, которые не могут выполнять дыхательную функцию. Таким является карбоксигемоглобин - соединение гемоглобина с окисью углерода (СО). Сродство гемоглобина к СО в 300 раз выше, чем к кислороду, что обусловливает высокую ядовитость угарного газа: отравление наступает при ничтожных концентрациях СО в воздухе. При этом инактивируются не только гемоглобин, но и железосодержащие дыхательные ферменты. При отравлении нитратами, анилином образуется метгемоглобин, в котором трехвалентное железо не присоединяет кислород.

Циркуляторная гипоксия развивается при местных и общих нарушениях кровообращения, причем в ней можно выделить ишемическую и застойную формы.

Если нарушения гемодинамики развиваются в сосудах большого круга кровообращения, насыщение крови кислородом в легких может быть нормальным, однако при этом может страдать доставка его тканям. При нарушениях гемодинамики в системе малого круга страдает оксигенация артериальной крови.

Циркуляторная гипоксия может быть вызвана не только абсолютной, но и относительной недостаточностью кровообращения, когда потребность тканей в кислороде превышает его доставку. Такое состояние может возникнуть, например, в сердечной мышце при эмоциональных напряжениях, сопровождающихся выделением адреналина, действие которого хотя и вызывает расширение венечных артерий, но в то же время значительно повышает потребность миокарда в кислороде.

К этому виду гипоксии относится кислородное голодание тканей в результате нарушения микроциркуляции, которая, как известно, представляет собой капиллярный крово- и лимфоток, а также транспорт через капиллярную сеть и мембраны клеток.

Тканевая гипоксия - нарушения в системе утилизации кислорода. При этом виде гипоксии страдает биологическое окисление на фоне достаточного снабжения тканей кислородом. Причинами тканевой гипоксии являются снижение количества или активности дыхательных ферментов, разобщение окисления и фосфорилирования.

Классическим примером тканевой гипоксии, при которой происходит инактивация дыхательных ферментов, в частности цитохромоксидазы - конечного фермента дыхательной цепи, является отравление цианидами. Алкоголь и некоторые наркотики (эфир, уретан) в больших дозах угнетают дегидрогеназы.

Снижение синтеза дыхательных ферментов бывает при авитаминозах. Особенно важны рибофлавин и никотиновая кислота - первый является кофактором флавиновых ферментов, вторая входит в состав НАД-зависимых дегидрогеназ.

При разобщении окисления и фосфорилирования снижается эффективность биологического окисления, энергия рассеивается в виде свободного тепла, ресинтез макроэргических соединений снижается. Энергетическое голодание и метаболические сдвиги подобны тем, которые возникают при кислородном голодании.

В возникновении тканевой гипоксии может иметь значение активация перекисного свободнорадикального окисления, при котором органические вещества подвергаются неферментативному окислению молекулярным кислородом. Перекисное окисление липидов (ПОЛ) вызывает дестабилизацию мембран митохондрий и лизосом. Активация свободнорадикального окисления, а следовательно, и тканевая гипоксия наблюдаются при действии ионизирующей радиации, гипероксии, а также при дефиците естественных антиоксидантов, которые участвуют в восстановлении свободных радикалов или в элиминации перекиси водорода. Таковыми являются токоферолы, рутин, убихинон, аскорбиновая кислота, глутатион, серотонин, каталаза, холестерин и некоторые стероидные гормоны.

Перечисленные выше отдельные виды кислородного голодания встречаются редко, чаще наблюдаются различные их комбинации. Например, хроническая гипоксия любого генеза обычно осложняется поражением дыхательных ферментов и присоединением кислородной недостаточности тканевого характера. Это дало основание выделить шестой вид гипоксии - смешанную гипоксию.

Выделяют еще гипоксию нагрузки, которая развивается на фоне достаточного или даже повышенного снабжения тканей кислородом. Однако повышенное функционирование органа и значительно возросшая потребность в кислороде могут привести к неадекватному кислородному снабжению и развитию метаболических нарушений, характерных для истинной кислородной недостаточности. Примером могут служить чрезмерные нагрузки в спорте, интенсивная мышечная работа. Этот вид гипоксии является пусковым механизмом развития утомления.

Патогенез

Как и любой другой патологический процесс, гипоксия развивается в две стадии - компенсации и декомпенсации. Сначала благодаря включению компенсаторно-приспособительных реакций оказывается возможным поддерживать нормальное снабжение тканей кислородом вопреки нарушению доставки его. При истощении приспособительных механизмов развивается стадия декомпенсации или собственно кислородное голодание.

Компенсаторно-приспособительные реакции при гипоксии развиваются в системах транспорта и в системе утилизации кислорода. Кроме того, выделяют механизмы "борьбы за кислород" и механизмы приспособления к условиям пониженного тканевого дыхания.

Увеличение легочной вентиляции происходит в результате рефлекторного возбуждения дыхательного центра импульсами с хеморецепторов сосудистого русла, главным образом синокаротидной и аортальной зон, которые обычно реагируют на изменение химического состава крови и в первую очередь на накопление углекислоты (гиперкапния) и ионов водорода.

В случае гипоксической гипоксии, например при подъеме на высоту в горах, раздражение хеморецепторов происходит непосредственно в ответ на снижение в крови напряжения кислорода, так как рСО2 в крови также снижено. Гипервентиляция является несомненно положительной реакцией организма на высоту, но имеет и отрицательные последствия, поскольку осложняется выведением углекислоты, развитием гипокапнии и дыхательного (газового) алкалоза. Если принять во внимание влияние углекислоты на мозговое и коронарное кровообращение, регуляцию тонуса дыхательного и вазомоторного центров, кислотно-основное состояние, диссоциацию оксигемоглобина, то становится ясным, какие важные показатели могут нарушаться при гипокапнии. Все это означает, что при рассмотрении патогенеза горной болезни гипокапнии следует придавать такое же значение, как и гипоксии.

Усиление кровообращения направлено на мобилизацию средств доставки кислорода тканям (гиперфункция сердца, увеличение скорости кровотока, раскрытие нефункционирующих капиллярных сосудов). Не менее важной характеристикой кровообращения в условиях гипоксии является перераспределение крови в сторону преимущественного кровоснабжения жизненно важных органов и поддержание оптимального кровотока в легких, сердце, головном мозге вследствие уменьшения кровоснабжения кожи, селезенки, мышц, кишок. Наличие в организме своеобразной оксигенотопографии и ее динамических колебаний - важный приспособительный механизм при гипоксии. Перечисленные изменения кровообращения регулируются рефлекторными и гормональными механизмами, а также тканевыми продуктами измененного обмена, которые обладают сосудорасширяющим действием.

Повышение количества эритроцитов и гемоглобина увеличивает кислородную емкость крови. Выброс крови из депо может обеспечить экстренное, но непродолжительное приспособление к гипоксии. При более длительной гипоксии усиливается эритропоэз в костном мозге, о чем свидетельствует появление ретикулоцитов в крови, увеличение количества митозов в эритро- нормобластах и гиперплазия костного мозга. Стимуляторами гемопоэза являются эритропоэтины почек, а также продукты распада эритроцитов, который имеет место при гипоксии.

Изменения кривой диссоциации оксигемоглобина. При гипоксии повышается способность молекулы гемоглобина А присоединять кислород в легких и отдавать его тканям. Несколько возможных вариантов этого приспособления приведены на рис. 17.1. Сдвиг кривой диссоциации в области верхней инфлексии влево свидетельствует о повышении способности Нв поглощать кислород при более низком парциальном давлении его во вдыхаемом воздухе. Артериальная кровь может быть насыщена кислородом больше, чем обычно, что способствует увеличению артериовенозной разницы. Сдвиг вправо в области нижней инфлексии указывает на снижение сродства Нв к кислороду при низких величинах рО2, т. е. в тканях. При этом ткани могут получать больше кислорода из крови.

Имеются данные о повышении содержания в крови фетального гемоглобина, который имеет более высокое сродство к кислороду.

Механизмы долговременной адаптации к гипоксии. Описанные выше приспособительные изменения развиваются в наиболее реактивных системах организма, ответственных за транспорт кислорода и его распределение. Однако аварийная гиперфункция внешнего дыхания и кровообращения не может обеспечить стойкого и длительного приспособления к гипоксии, так как требует для своего осуществления повышенного потребления кислорода, сопровождается повышением интенсивности функционирования структур (ИФС) и усилением распада белков. Аварийная гиперфункция требует со временем структурного и энергетического подкрепления, что обеспечивает не просто выживание, а возможность активной физической и умственной работы при длительной гипоксии.

В настоящее время к этому аспекту приковано наиболее пристальное внимание исследователей. Предметом изучения являются горные и ныряющие животные, коренные жители высокогорных районов, а также экспериментальные животные с компенсаторными приспособлениями к гипоксии, выработанными в течение нескольких поколений. Установлено, что в системах, ответственных за транспорт кислорода, развиваются явления гипертрофии и гиперплазии - увеличивается масса дыхательных мышц, легочных альвеол, миокарда, нейронов дыхательного центра; усиливается кровоснабжение этих органов за счет увеличения количества функционирующих капиллярных сосудов и их гипертрофии (увеличения диаметра и длины). Это приводит к нормализации интенсивности функционирования структур (ИФС). Гиперплазию костного мозга тоже можно рассматривать как пластическое обеспечение гиперфункции системы крови.

Получены данные о том, что при длительной акклиматизации к высотной гипоксии улучшаются условия диффузии кислорода из альвеолярного воздуха в кровь благодаря повышению проницаемости легочно-капиллярных мембран, увеличивается содержание миоглобина, который представляет собой не только дополнительную кислородную емкость, но и обладает способностью стимулировать процесс диффузии О2 в клетку (рис. 17.2). Большой интерес представляют адаптационные изменения в системе утилизации кислорода. Здесь принципиально возможно следующее:

усиление способности тканевых ферментов утилизировать кислород, поддерживать достаточно высокий уровень окислительных процессов и осуществлять нормальный синтез АТФ вопреки гипоксемии;

более эффективное использование энергии окислительных процессов (в частности, в ткани головного мозга установлено повышение интенсивности окислительного фосфорилирования вследствие большего сопряжения этого процесса с окислением);

усиление процессов бескислородного освобождения энергии при помощи гликолиза (последний активизируется продуктами распада АТФ, а также вследствие ослабления ингибирующего влияния АТФ на ключевые ферменты гликолиза).

Существует предположение, что в процессе длительной адаптации к гипоксии происходят качественные изменения конечного фермента дыхательной цепи - цитохромоксидазы, а возможно, и других дыхательных ферментов, в результате чего повышается их сродство к кислороду. Появились данные о возможности ускорения самого процесса окисления в митохондриях (М. Н. Кондрашова).

Другой механизм адаптации к гипоксии заключается в увеличении количества дыхательных ферментов и мощности системы митохондрий путем увеличения количества митохондрий.

Последовательность этих явлений представлена на рис. 17.3. Начальным звеном является торможение окисления и окислительного ресинтеза аденозинтрифосфорной кислоты при недостатке кислорода, в результате чего в клетке уменьшается количество макроэргов и соответственно увеличивается количество продуктов их распада. Соотношение [АДФ]х[Ф ]/ [АТФ], обозначаемое как потенциал фосфорилирования, увеличивается. Этот сдвиг является стимулом для генетического аппарата клетки, активация которого приводит к увеличению синтеза нуклеиновых кислот и белков в системе митохондрий. Масса митохондрий увеличивается, что означает увеличение числа дыхательных цепей. Таким путем восстанавливается или повышается способность клетки вырабатывать энергию вопреки недостатку кислорода в притекающей крови.

Описанные процессы происходят главным образом в органах с наиболее интенсивной адаптационной гиперфункцией при гипоксии, т. е. ответственных за транспорт кислорода (легкие, сердце, дыхательные мышцы, эритробластический росток костного мозга), а также наиболее страдающих от недостатка кислорода (кора большого мозга, нейроны дыхательного центра). В этих же органах увеличивается синтез структурных белков, приводящий к явлениям гиперплазии и гипертрофии. Таким образом, длительная гиперфункция систем транспорта и утилизации кислорода получает пластическое и энергетическое обеспечение (Ф. 3. Меерсон). Эта фундаментальная перемена на клеточном уровне меняет характер адаптационного процесса при гипоксии. Расточительная гиперфункция внешнего дыхания, сердца и кроветворения становится излишней. Развивается устойчивая и экономная адаптация.

Повышению устойчивости тканей к гипоксии способствует активизация гипоталамо-гипофизарной системы и коры надпочечных желез. Гликокортикоиды активизируют некоторые ферменты дыхательной цепи, стабилизируют мембраны лизосом.

При разных видах гипоксии соотношение между описанными приспособительными реакциями может быть различным. Так, например, при дыхательной и циркуляторной гипоксии ограничены возможности приспособления в системе внешнего дыхания и кровообращения. При тканевой гипоксии неэффективны приспособительные явления в системе транспорта кислорода.

Патологические нарушения при гипоксии. Нарушения, характерные для гипоксии, развиваются при недостаточности или истощении приспособительных механизмов.

Окислительно-восстановительные процессы, как известно, являются механизмом получения энергии, необходимой для всех процессов жизнедеятельности. Сохранение этой энергии происходит в фосфорных соединениях, содержащих макроэргические связи. Биохимические исследования при гипоксии выявили уменьшение содержания этих соединений в тканях. Таким образом, недостаток кислорода приводит к энергетическому голоданию тканей, что лежит в основе всех нарушений при гипоксии.

При недостатке О 2 происходит нарушение обмена веществ и накопление продуктов неполного окисления, многие из которых являются токсическими. В печени и мышцах, например, уменьшается количество гликогена, а образующаяся глюкоза не окисляется до конца. Молочная кислота, которая при этом накапливается, может изменять кислотно-основное состояние в сторону ацидоза. Обмен жиров также происходит с накоплением промежуточных продуктов - ацетона, ацетоуксусной и β-оксимасляной кислот (кетоновых тел). Появление продуктов перекисного окисления липидов (ПОЛ) - один из важнейших факторов гипоксического повреждения клетки. Нейтрализация их происходит средствами естественной антиоксидантной защиты, механизмы которой мы стремимся воспроизвести искусственно с целью коррекции гипоксических состояний на тканевом уровне. Накапливаются промежуточные продукты белкового обмена. Увеличивается содержание аммиака, снижается содержание глутамина, нарушается обмен фосфопротеидов и фосфолипидов, устанавливается отрицательный азотистый баланс. Синтетические процессы снижены. Изменения электролитного обмена заключаются в нарушении активного транспорта ионов через биологические мембраны, снижении количества внутриклеточного калия. Важная роль ионов кальция, накопление которых в цитоплазме клеток считается одним из основных звеньев гипоксического повреждения клетки, доказана положительным влиянием блокаторов кальциевых каналов. К метаболическим нарушениям при гипоксии следует отнести и нарушение синтеза медиаторов нервной системы.

Структурные нарушения в клетке при гипоксии возникают в результате описанных выше биохимических изменений. Так, сдвиг рН в кислую сторону и другие нарушения обмена повреждают мембраны лизосом, откуда выходят активные протеолитические ферменты. Их разрушительное действие на клетку, в частности на митохондрии, усиливается на фоне дефицита макроэргов, который делает клеточные структуры еще более уязвимыми. Ультраструктурные нарушения выражаются в гиперхроматозе и распаде ядра, набухании и деградации митохондрий, сохранность которых предопределяет обратимость гипоксического повреждения клетки.

Выше было указано, что основу долговременного приспособления к гипоксии составляет структурно обеспеченная гиперфункция систем Транспорта и утилизации кислорода, а это в свою очередь обусловлено активизацией генетического аппарата. В дифференцированных клетках, особенно коры головного мозга и нейронов дыхательного центра, этот процесс может закончиться истощением.

Чувствительность различных тканей к недостатку кислорода неодинакова и находится в зависимости от следующих факторов:

1. интенсивности обмена веществ, т.е. потребности ткани в кислороде;

2. мощности ее гликолитической системы, т. е. способности вырабатывать энергию без участия кислорода;

3. запасов энергии в виде макроэргических соединений;

4. потенциальной возможности генетического аппарата обеспечивать пластическое закрепление гиперфункции.