Эдуард Петренко - Военная токсикология, радиобиология и медицинская защита. Учебное пособие.
Облучение повреждает структуру белков в результате чего нарушается ферментативная и антигенная их активность. Согласно современным представлениям, при воздействии ИИ молекула белка может потерять один или несколько электронов или перейти в возбужденное состояние, при этом она становится неустойчивой и легко диссоциирует с образованием свободных радикалов. Инактивация биологической (в том числе и ферментативной) активности белка при воздействии ИИ может происходить в результате окисления или дезаминирования в активных центрах ферментов, разрывов полипептидных цепей, а также других процессов, изменяющих конформационную и химическую структуру белковой молекулы.
Первичные изменения в жирах при взаимодействии ИИ состоят в образовании свободных радикалов, которые взаимодействуют с кислородом, являются источником возникновения перекисных соединений. Последние в свою очередь могут вступать в реакции с жирами, в результате чего образуются гидроперекиси, которые очень нестойки и в присутствии ионов металлов легко распадаются с образованием реакционно активных радикалов. Эти радикалы могут дать толчок к развитию цепных реакций окисления. Перекисные соединения разрушаются с образованием оксикислот, альдегидов и др. продуктов окисления жиров.
Первичные изменения структуры углеводов наблюдаются при воздействии высоких доз ИИ и сводятся к деполимеризации и окислению полисахаридов. Это приводит к распаду углеводородной цепи и образованию кислот и формальдегида.
Влияние ИИ на обмен веществ и биоэнергетику клетки.Как мы упоминали большое значение в патогенезе лучевых поражений имеют нарушения в обмене нуклеиновых кислот. Являясь носителем генетической информации в клетке, нуклеиновые кислоты принимают непосредственное участие в процессах биосинтеза белков, размножения клеток и регенерации тканей. К числу наиболее ранних реакций на облучение относится торможение синтеза ДНК в лимфоидной ткани, костном мозге и слизистой тонкого кишечника. Тоже происходит и с РНК, однако она более радиоустойчива. Постлучевые нарушения структуры и функции ДНК в облученной клетке могут привести к повреждению строения хромосом и к гибели клетки. При значительных повреждениях структуры нуклеиновых кислот происходит их деградация и распад. Этот процесс протекает вследствие повышения активности ферментов: нуклеаз, дезоксирибонуклеаз и рибонуклеаз. Большая часть разрывов в ДНК и РНК, особенно одиночных, подвергается репорации. Двойные разрывы не репарируют.
Ранние изменения в белковом обмене связаны с деградацией и распадом белковых субстратов в связи с гибелью радиочувствительных клеток. Это результат активации протеинов и гипофизадреналовой системы. В последующем нарушается синтез белка вследствие невозможности восполнения убыли информационной РНК. В результате прерывается новообразование ферментов и ряда других специфических белков. Все это приводит к нарушению обновления структурных белков и в конечном итоге – к гибели клеток.
Нарушение жирового обмена в организме выражаются в липемии. В дальнейшем содержание липидов повышается и в некоторых тканях (печень, костный мозг). Помимо перераспределения липидов происходит переключение углеводного обмена в сторону липидного (угнетение процессов окисления углеводов в цикле Кребса). Важные последствия повреждений структуры липидов проявляются в нарушении строения клеточных мембран, что приводит к нарушению процессов адсорбции и активного транспорта ряда веществ и др. процессов.
Изменение в углеводном обмене наблюдаются в период разгара, носят вторичный характер, они не столь глубоки, чтобы явится причиной нарушения жизнедеятельности клеток и организма. Они, однако, играют важную роль в патогенезе повышения проницаемости сосудов и развития геморрагического синдрома (деполимеризации гиалуроновой кислоты).
Вследствие угнетения процессов окислительного фосфорилирования в митохондриях и в ядрах происходит снижение биоэнергетической активности клетки. Кроме того, повышается активность АТФ-азы, что способствует еще более значительному снижению содержания АТФ. Считают, что эти изменения являются основным механизмом гибели радиочувствительных клеток.
Действие ИИ на нервную систему и железы внутренней секреции.Ткань нервной системы наиболее радиорезистентна. Однако уже небольшие дозы вызывают функциональные сдвиги в ЦНС. Синдром поражения ЦНС отмечается только при высоких дозах (80 Гр и выше). Паталогоанатомический субстрат церебрального синдрома: явления васкулита, менингита, хориодального плексита и отека тканей головного мозга. Наиболее характерны структурные изменения клеток зернистого слоя можжечка.
Нарушения функции эндокринных желез в меньшей мере являются результатом непосредственного действия ИИ (большинство из них радиорезистентны), а являются результатом вторичных изменений.
Гипофиз. Изменения носят разнонаправленный характер. Уровень гонадотропинов после облучения повышается, позже снижается. Концентрация тиреотропного гормона при малых дозах облучения ИИ увеличивается, при больших уменьшается. Облучение вызывает усиленную продукцию АКТГ.
Надпочечники. При летальных дозах наблюдается стимуляция коры надпочечников, затем нормализация, позже наблюдается вторая волна повышения. Подъем носит адаптивный характер. Вторая фаза подъема уровня кортикостероидов в крови является гипофиз-адреналовой реакцией на развивающийся желудочно-кишечный синдром. Другая причина повышения уровня кортикостероидов неспособность пораженной печени их инактивировать. Кортикостероиды тормозят митоз клеток, угнетают синтез ДНК, повышают активность ДНК-аз.
Щитовидная железа радиорезистентна. При больших доза кратковременно угнетается функция, затем повышается, в период разгара ОЛБ угнетается.
Половые железы. Очень радиочувствительны. Нарушается сперматогенез. В первые месяцы развивается бесплодие, в дальнейшем сперматогенез восстанавливается. Яичники также высокорадиочувствительны, при больших дозах развиваются необратимые явления, при малых – происходит восстановление.
Поджелудочная железа. Облучение первоначально приводит к кратковременному снижению секреторной активности, которая затем восстанавливается и даже повышается. В инсулярном аппарате изменения не столь выражены.
Механизмы развития важнейших радиационных синдромов.Панцитопенический синдром – клеточное опустошение костного мозга и периферической крови в результате воздействия ИИ. Синдром развивается вследствие гибели значительной части стволовых, созревающих клеток и радиочувствительных лимфоцитов, а также низкой жизнеспособности вновь образующихся клеток крови (зрелых элементов лейкоцитарного ряда, тромбоцитов и др.).
Развитие панцетопенического синдрома идет в несколько фаз. Первая фаза – фаза дегенеративных изменений преимущественно молодых недефференцированных (стволовых) клеток с последующей гибелью. Гибнет и значительная часть созревающих клеток: одни под лучом, другие – при попытке вступить в митоз. Сохранившие жизнеспособность после облучения стволовые клетки начинают делится спустя некоторый срок, по прошествии у них митотического блока. Нарушение устойчивого равновесия между процессами пролиферации, созревания и поступления клеток крови на периферию вызывает развитие типичной картины гематологических изменений. Следующая фаза – абортивный подъем. Он является результатом размножения костномозговых клеток, получивших при облучении повреждения, но еще способных некоторое время пролиферировать. Потомство быстро погибает и наступает более глубокий спад – истинный (третья фаза). Четвертая фаза – фаза восстановления. Вначале восстанавливается популяция стволовых клеток до определенного уровня. Затем они начинают дифференцировать. Аналогичная кинетика наблюдается в эритроцитарном и тромбоцитарном ростке. Разница состоит только в сроках жизни тромбоцитов и особенно эритроцитов. Опустошение костного мозга приводит к вторичным изменения в организме.
При облучении в дозах более 10 Гр развивается желудочно-кишечный синдром – наиболее значительные изменения происходят в тонком кишечнике – гибель клеток в криптах и слущивание эпителия, покрывающего ворсинки слизистой. Оголение ворсинок вызывает нарушение процессов всасывания, баланса электролитов и потерю значительных количеств жидкости. Вследствие гибели основного количества стволовых клеток в криптах тонкого кишечника страдает защитная функция, в организм проникают микроорганизмы, токсины, продукты распада из просвета кишечника.
Геморрагический синдром в периоде разгара ОЛБ является результатом тромбоцитопении, изменений в гемодинамике и нарушений структуры кровеносных сосудов. Однако основная патогенетическая роль принадлежит тромбоцитопении. Критический уровень тромбоцитов – 40,0 10^9/л.
