только для медицинских специалистов

Консультант врача

Электронная медицинская библиотека

Раздел 4 / 7
Страница 8 / 8

Глава 2. Биологическое действие излучений

Внимание! Часть функций, например, копирование текста к себе в конспект, озвучивание и т.д. могут быть доступны только в режиме постраничного просмотра.Режим постраничного просмотра
 
 
 
 
 
 

При апоптозе (который наиболее характерен для клеток лимфоидной и кроветворной тканей) гибель облученных клеток сопровождается деградацией ДНК по межнуклеосомным линкерным участкам на фрагменты, размер которых кратен 180 парам нуклеотидов. Фрагменты распада ДНК – полидезоксинуклеотиды, частично поступают во внеклеточную среду. В клеточных мембранах появляются поперечные сшивки, в результате чего образуются окруженные фрагментами плазматической мембраны мелкие пузырьки, содержащие фрагменты конденсированной ДНК и цитоплазмы. Эти пузырьки получили наименование «апоптотических телец». Апоптотические тельца могут быть фагоцитированы макрофагами и эпителиальными клетками. Процесс апоптоза запускается в ответ на различные (в том числе, на повреждающие ДНК или клеточные мембраны) стимулы, сигналы от которых реализуются активацией определенных участков генома, например, опухолевого супрессорного гена р53. Активация генома, в свою очередь, приводит к усиленному синтезу ферментов, функционирование которых и приводит клетку к самоуничтожению. Таким образом, апоптоз – это генетически опосредуемая программированная форма клеточной гибели.

Клетки, гибнущие интерфазным путем, удается выявить различными способами, по морфологическим признакам некроза и апоптоза: особенностям окраски при воздействии специальными красителями (эозин, эритрозин, акридин оранжевый), поглощению радиоактивного хрома, потреблению кислорода или подсчитывая количество клеточных ядер в органе (например в тимусе). Частота клеток с пикнотическими ядрами в костном мозге в ранние сроки после облучения хорошо коррелирует с дозой облучения.

Если в возникновении репродуктивной формы клеточной гибели первопричиной представляется повреждение уникальных структур ядерной ДНК, при интерфазной гибели в начальных проявлениях существенна роль повреждений множественных структур – внутриклеточных мембран, нарушений клеточного метаболизма. Но и при интерфазной форме непосредственной причиной гибели клеток является деградация ядерного хроматина, т.е. повреждение генетического материала.

Однако не все повреждения ядерной ДНК, вызванные облучением, несовместимы с жизнеспособностью клетки. Если клетка не делится, а поврежденный участок не связан с кодированием какого-либо необходимого для нормального функционирования клетки процесса, возникшее нарушение структуры ДНК может остаться сначала как бы «незамеченным». Однако это не исключает возможности развития в последующем на основе этих нарушений поздних дефектов структуры и функции клетки.

Некоторые повреждения, например, изменения структуры азотистых оснований или неточно репарированные разрывы, могут не привести к гибели и пролиферирующую клетку. Клетка может осуществить процесс деления и передать генетический дефект по наследству потомству. Такие нарушения структуры ДНК (нелетальные мутации) в соматических клетках могут привести к нарушениям процессов клеточного деления, проявляющимся, например, уменьшением пролиферативного потенциала, или явиться в последующем причиной злокачественной трансформации. Если мутации возникли в зародышевых клетках, то они могут вызвать дефекты развития у потомства (генетические эффекты).

Большое значение среди причин злокачественного перерождения клеток после облучения придают в настоящее время повышению нестабильности генома, связанному с репарацией ДНК. В процессе репарации возникают условия для внедрения в геном клетки онкогенов или активации онкогенов, уже предсуществовавших в составе клеточного генома в репрессированном состоянии.

К функциональным нарушениям в клетках могут быть отнесены и такие проявления, как снижение фагоцитарной активности нейтрофилов после облучения, изменения активности некоторых ферментов в этих клетках. При дозах облучения, превышающих несколько десятков грей, важным послелучевым эффектом является нарушение функциональной активности нервных клеток, связанное с дефицитом макроэргов, в результате расходования их предшественников в процессе репарации разрывов ДНК.

Повреждение и гибель клеток, нарушение их пролиферации лежат в основе лучевого поражения тканей, органов, организма в целом.

2.4. Тканевая радиочувствительность

Клетки разных типов и, соответственно, ткани, в состав которых они входят, весьма различаются по радиочувствительности. Если гибель лимфоцитов или костномозговых клеток удается зарегистрировать после облучения в десятых долях грея, то мышечные и нервные клетки выдерживают нередко дозы в десятки грей. Определенная закономерность в распределении тканей по радиочувствительности была отмечена еще в самом начале изучения биологического действия излучений и сформулирована в 1906 г. французскими учеными Бергонье и Трибондо в виде правила, согласно которому ткани тем радиочувствительны, чем больше пролиферативная активность составляющих их клеток, и тем радиорезистентнее, чем выше степень их дифференцировки.

Высокую радиочувствительность именно активно пролиферирующих клеток связывают с особой ролью при облучении повреждения уникальных структур ядерной ДНК. Эти повреждения наиболее фатальны для делящихся клеток, когда, если не произошло репарации, они проявляются в процессе митоза как хромосомные аберрации, несовместимые с дальнейшей жизнедеятельностью. В этом и видят основную причину особой радиочувствительности пролиферирующих клеток.

Ткани и системы организма можно разделить на следующие группы:

  • высокорадиочувствительные: лимфоидная ткань, костный мозг, эпителий желудочно-кишечного тракта, гонады, эмбрион;
  • среднерадиочувствительные: кожные покровы, эндотелий сосудов, легкие, почки, печень, орган зрения;
  • низкорадиочувствительные (или радиорезистентные): центральная нервная система, мышцы, костная ткань, соединительная ткань.

Во взрослом организме в соответствии с правилом Бергонье и Трибондо непролиферирующие высокодифференцированные нервные клетки высокорадиорезистентны. Однако это относится лишь к морфологическим проявлениям повреждения и гибели нейронов после облучения. Функциональные же реакции обнаруживаются в ответ на облучение в ничтожных дозах. Так, ранние изменения электроэнцефалограммы появляются после облучения в дозе 0,5 мГр, а облучение в дозе 1 мГр вызывает заметное удлинение времени рефлекса в ответ на электрораздражение. Спящие крысы просыпаются в результате облучения в дозе 0,01–0,02 Гр. Волны электрической активности в переживающих in vitro нервных клетках вызывает облучение в дозе 0,01 Гр. Все это говорит о высокой реактивности элементов нервной системы по отношению к радиационным воздействиям.

На тканевом уровне острое радиационное поражение проявляется нарушениями структуры и функции, зависящими, прежде всего, от клеточного опустошения. Вследствие этого радиочувствительность тканей определяется, главным образом, радиочувствительностью составляющих эту ткань клеток. Однако при рассмотрении механизмов поражения тканей нельзя сбрасывать со счетов и опосредованные влияния со стороны других пораженных радиацией тканей, и нарушения функций регулирующих систем – нервной, эндокринной.

Радиочувствительность органа зависит также от его функциональной активности: обычно она повышается при усилении функции органа. Это показано для молочной железы в период лактации, щитовидной железы в состоянии гипертиреоза и пр.

Вопросы для самоконтроля

  1. Какие стадии выделяют в действии ионизирующих излучений на вещество? Какое время занимает каждая из них?
  2. Какие процессы происходят на физической, физико-химической и химической стадиях?
  3. Что такое биологическое усиление радиационного поражения?
  4. Какие молекулярные механизмы лежат в основе поражающего действия радиации?
  5. Какие биохимические процессы протекают при действии ионизирующих излучений на биологические объекты?
  6. Как клетки могут реагировать на облучение?
  7. Какие формы клеточной гибели регистрируются при действии радиации?
  8. Какие реакции клеток лежат в основе формирования стохастических эффектов облучения?
  9. Как можно классифицировать ткани по радиочувствительности?
  10. Что лежит в основе различной радиочувствительности тканей?