• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

Лекція 5

Тема: „Відповідь тваринного організму на опромінення ”

План

1. Радіочутливість різних тканин організму. Схема формування відповіді тваринного організму на опромінення.

2. Радіаційні синдроми у ссавців. Кістково-мозковий та гастроінстетинальний синдроми.

3.Вплив опромінення на клітини крові і тканини кровотворних органів.

4. Вплив іонізуючих випромінювань на плід людини й тварин.

Загальна схема формування відповіді тваринного організму на опромінення

Радіаційне ураження людини розвивається за тими самими зако­нами, що й в опромінених вищих тварин. Тому й висновки про характер впливу іонізуючого випромінювання на ті чи інші тканини та органи людини здебільшого зроблено на підставі результатів спос­тережень над опроміненими ссавцями. Це стосується формування радіаційних синдромів, у чому беруть участь ушкодження складних інтегрованих систем організму, й у патогенетичному процесі прояв­ляються не лише прямі наслідки опромінення, а й нашарування численних побічних процесів, які супроводжують радіаційне уражен­ня окремих клітин і тканин та зниження властивих їм функціо­нальних потенцій.

Реакція вищих тварин на дію іонізуючого випромінювання роз­починається з радіаційного ушкодження клітин, що проявляється в проліферативній загибелі клітин у твірних тканинах або порушенні функцій клітин у диференційованих спеціалізованих тканинах. Якщо клітина, котра стала мішенню для влучання променя, але не зазнала повної репарації чи елімінації, започаткує клітинну лінію, яка або призведе до утворення гамет, або ж проявить наслідки індукованої опроміненням трансформації, то реакція на опромінення виража­тиметься в стохастичному віддаленому ефекті — генетичних змінах або канцерогенезі.

Детерміністичний ефект можна розглядати як наслідок появи в тканині певної кількості клітин, інактивованих у результаті стохастичного ефекту. Чим більше таких інактивованих клітин, тим інтенсивніше проявляються детерміністичні ефекти опромінення. Завдяки механізмам, що забезпечують клітинний або функціональ­ний гомеостаз, утрати, зумовлені порушенням нормальної життє­діяльності інактивованих клітин, компенсуються, й променеве ураження не виявляється, якщо число ушкоджених клітин не перевищує певного значення.

Очевидно, критичні тканини (тобто тканини, клітини яких мають найвищу радіочутливість) є відповідальними за прояв радіобіо­логічних нестохастичних ефектів унаслідок опромінення в дозах, за яких можливе нагромадження певної кількості інактивованих клітин.

Радіаційні синдроми у ссавців

Критичні тканини, радіаційне ушкодження яких унаслідок опро­мінення спричиняє розвиток радіаційного ураження, можна виявити, досліджуючи залежність між дозою опромінення та проміжком часу від моменту опромінення до загибелі організму. Це кла­сична радіобіологічна дозова функція, на підставі якої зроблено дуже важливі висновки про наявність кількох критичних щодо дії іоні­зуючого випромінювання систем організму.

На кривій найчастыше виділяються три компоненти радіаційного ураження. Кожній із них відповідає сукупність ознак хворобливого стану — синдромів радіаційного ураження. Таким чином окреслюються три синдроми радіаційного ураження, в основі кожно­го з яких лежать ушкодження клітин певних тканин.

Розбіжність інтервалів доз, у межах яких проявляються зазначені синдроми радіаційного ураження, пояснюється тим, що істотно від­різняється радіочутливість клітин, інактивація котрих спричиняє загибель тварини внаслідок прояву відповідного синдрому. Так, найчутливішими є клітини, із загибеллю яких пов'язаний синдром І; найменш чутливими є ті клітини, інактивація яких супроводжується синдромом III; синдром II формується за умови інактивації клітин проміжної радіостійкості.

Загибель тварини внаслідок розвитку синдрому ІІІ настає ско­ріше, ніж за синдрому II, а тим паче за синдрому І, а тому в результаті опромінення у великих дозах тварина гине, демонструючи прояв синдрому III, бо синдроми І і II не встигають реалізуватися.

Синдром І спричинений інактивацією клітин кровотворної тка­нини кісткового мозку, тому його називають кістково-мозковим, або гемопоетичним.

Синдром II відображує наслідки променевого ураження клітин, функція яких полягає в забезпеченні оновлення клітин епітелію кишкового тракту, й називається гастроінтестинальним.

Синдром III розвивається внаслідок ушкодження нервових клітин центральної нервової системи, тому його називають нервово-паралітичним, або синдромом центральної нервової системи (синдром ЦНС).

Загибель тварин безпосередньо в момент опромінення в дуже високій дозі зумовлена масовим радіаційно-хімічним перетворенням молекул, що внеможливлює функціонування будь-яких клітин. Цю форму загибелі називають молекулярною, або смертю під променем.

Кістково-мозковий синдром

Причиною розвитку цього синдрому є ушкодження популяції стовбурних клітин системи кровотворення, розташованих у кіст­ковому мозку. Розрізняють червоний кістковий мозок, в якому переважає кровотворна мієлоїдна тканина, та жовтий, що складається в основному з жирової тканини. Червоний кістковий мозок збері­гається протягом усього життя тварини й зосереджений він у ребрах, грудині, кістках черепа, таза, хребцях, в епіфізах трубчастих кісток. У людини маса червоного кісткового мозку становить близько 1,5 % маси тіла.

До складу кісткового мозку входять стовбурні кровотворні клі­тини; які дають початок усім формам кров'яних та лімфоїдних клітин. Частка стовбурних клітин у червоному кістковому мозку не пере­вищує 0,1 % всіх його клітин Основу кісткового мозку становить ретикулярна тканина, яка утворює так зване кровотворне мікро­оточення— комплекс мікроанатомічних, гуморальних та інших факторів, що забезпечують розмноження й диференціювання клітин крові.

Найчутливішими до дії випромінювань є стовбурні клітини ор­ганів кровотворення, клітини-попередники цих органів та лімфоїдні клітини. За відсутності факторів росту строми ці клітини приречені на загибель. Продуцентами гемопоетичних факторів росту є В-лімфоцити, які гинуть після гострого опромінення кісткового мозку. Некротизовані рештки клітин захоплюються локальними фагоцитами. Ці процеси спричиняють ослаблення міжклітинних взаємодій, зок­рема контактів між гемопоетичними стовбурними клітинами й клі­тинами строми, а також зниження забезпечення стовбурних клітин факторами росту, зокрема інтерлейкіном L.

Дещо стійкішими є мієлоїдні клітини, що дозрівають, — ме­гакаріоцити, моноцити, макрофаги.

Внаслідок перетворень клігин-попередників виникають зрілі клі­тини периферичної крові.

Після опромінення тварин чисельність клітин у периферичній крові поступово зменшується. Зниження клітинної репродукції тим більше, чим вища доза опромінення. За перевищення певного зна­чення дози репопуляційне відновлення клітинної репродукції не відбувається.

Для проходження етапів формування зрілої клітини крові в парос­тку потрібен певний час, який називають транзитним. Тривалість транзитного часу компартменту клітин, що зазнають поділу в ході дозрівання (а до них належать еритробласти, базофільні, поліхро-матофільні та оксифільиі нормобласти), становить 8... 10 діб. Тран­зитний час компартменту клітин, що дозрівають, - зрілих поліхроматофільних і оксифільних нормобластів і кістково-мозкових ретикулоцитів - менший - 2... 4 доби.

Вплив опромінення у високих дозах на клітини периферичної крові й тканин кровотворних органів. Під дією іонізуючої радіації у високих дозах (5... 10 Гр) концентрація всіх клітинних форм крові змен­шується. Причинами цього явища є:

• пряма деструкція зрілих клітин периферичної крові;

• втрата клітин унаслідок геморагії або витоку крізь стінки капілярних судин;

• припинення продукції клітин у системі кровотворення. Особливо чутливі до опромінення лімфоцити й тканини лім­фатичних вузлів, тимусу та селезінки.

Популяція клоногенних клітин-передників гемопоетичної строми характеризується гетерогенністю: найчисленнішу групу ста­новлять мегакаріоцити, а найменш численну —- фібробласти, проліферація яких відбувається дуже повільно, а отже, вони є радіостійкішими, ніж мегакаріоцити. Ці субпопуляції можуть забез­печувати регенерацію гемопоезу після опромінення у високих дозах

Крім того, в ураженні системи кровотворення тварин унаслідок дії рідкоіонізуючого випромінювання дуже чітко проявляється ефект потужності поглинутої дози. Це зумовлене клітинним ефектом потужності дози стосовно популяції стовбурних клітин кісткового мозку. Проте внаслідок дії випромінювань із великими значеннями ЛПЕ ефект потужності дози може й не виявлятися.

Причина загибелі тварини внаслідок кістково-мозкового синдрому полягає в нашаруванні вторинних захворювань у відповідь на змен­шення клітин периферичної крові.

Гастроінтестинальний та інші синдроми

Причиною розвитку цього синдрому є радіаційне ураження клі­тинної популяції вистильного епітелію шлунка й кишечнику.

Радіаційне ушкодження шлунково-кишкового тракту супрово­джується дуже істотним порушенням функцій штестини. Це прояв­ляється в розвитку низки патологічних станів, оскільки вповільнюється або й зовсім припиняється оновлення інтестинальних клітин.

В епітелії тонкого кишечнику виділяють п'ять основних типів клітин: циліндричні (або всмоктувальні), келихоподібні, екзокриноцити, екзокриноцити з ацидофільними гранулами (клітини Панета) та ентерохромофіноцити. Початок усім популяціям цих клітин (ентероцитів) дають крипти, в базальній частині яких є стовбурні клітини. Внаслідок опромінення стовбурні клітини ушкоджуються, що змінює кінетику клітинних популяцій інтестини й спричиняє прояв гострого радіаційного синдрому.

Функціональні зміни в нервових клітинах відбуваються за опро­мінення в порівняно невеликих дозах. Наприклад, навіть за опромінення в дозах 0,1...0,5 Гр спостерігалося помітне гальмування трансмембранного перенесення натрію —про­цес, що відображує основну функцію нейронів.

Легені, органи нюху, гортань, глотка, трахея та бронхи є порівняно радіостійкими. В легенях радіаційного ураження зазнають альвеолярні клітини, які щільно оплетені кровоносними капілярами.

Органи внутрішньої секреції —щитоподібна й паращитоподібна залози, гіпофіз, надниркова залоза, ендокринні частини репродук­тивних органів — характеризуються значною стійкістю до прямої дії іонізуючої радіації. Функціональні зміни в цих органах унаслідок опромінення зумовлені вторинними процесами в інших тканинах і органах.

Під дією радіації в порівняно невеликих дозах можливий розвиток катаракти — помутніння кришталика ока. Цей процес має тривалий латентний період — від кількох місяців до багатьох років. У мишей катаракта виникає за опромінення в дозах порядку 0,15 Гр, а в людини — 0,20...0,45 Гр. Латентний період катарактогенезу в людини — від 6 міс. до 35 років залежно від дози опромінення та значення ЛПЕ. За низьких значень ЛПЕ і доз порядку 2,5...6,5 Гр латентний період становить близько 8 років. Особливо ефективним щодо катарактоутворення є нейтронне опромінення.

Органи слуху належать до порівняно радіостійких. Однією з форм функціонального розладу внаслідок опромінення є втрата здатності орієнтуватися в просторі.

Здебільшого неважко передбачити наслідки опромінення тієї чи іншої частини тіла, аналізуючи відповідні реакції тканин опромі­нюваного органа та зв'язки цих реакцій із загальнофізіологічними процесами цілісного організму й ураховуючи при цьому впливи неопромінених тканин на опромінені.

Вплив іонізуючих випромінювань на плід людини і тварини

Радіочутливість плоду (а також його окремих органів) набагато вища, ніж людини або тварини в немовлячому й у дорослому віці. У зв'язку з цим ефекти опромінення плоду мають деякі виразні особливості.

В людини після запліднення протягом 9 днів яйце рухається фаллопієвою трубою до матки, де на 11-й день відбувається його імплантація. В цій стадії ембріон є надзвичайно чутливим до дії іонізуючих випромінювань, і дози порядку 0,05...0,15 Гр можуть виявитися для нього летальними. Опромінення в цій дуже ранній стадії впливає на виживаність за правилом «все або нічого», але генетична дія випромінювання є безпороговою.

Стадія основного органогенезу триває з 11-го по 41-й день. Цілком зрозуміло, що опромінення навіть у дуже малих дозах протя­гом перших двох тижнів вагітності часто спричиняє спонтанні аборти й формування аномалій розвитку.

Між 3-м і 6-м тижнями вагітності, коли формуються головні системи органів, опромінення навіть у малих дозах також може спричинити значні аномалії розвитку.

Оскільки органогенез в ембріона відбувається в певній часовій послідовності, опромінення в різні дні після запліднення завдає більшої шкоди тим групам клітин, які саме в момент опромінення забезпечують формування того чи іншого органа. Тому є певна відповідність між індукованою опроміненням морфогенетичною ано­малією та часом опромінення від моменту запліднення.

Після 41-го дня ембріон стає радіостійкішим, хоча й у цей період підвищеною радіочутливістю характеризуються нейробласти та зарод­кові клітини, тому іонізуюче випромінювання може вплинути на формування нервової системи й репродуктивних органів. Наприклад, після ядерного бомбардування міст Хіросіми й Нагасакі в семи жінок з одинадцяти, які, перебуваючи в гіпоцентрі вибуху (відстань від епіцентру менша за 1200 м), зазнали опромінення саме на цьому етапі вагітності, народилися діти з мікроцефалією (істотне зменшення черепа та відповідно головного мозку) та гальмуванням розумового розвитку.

Ушкодження головного мозку належать до типових ефектів опро­мінення ембріона та плоду й проявляються в мікроцефалії, ментальній нерозвиненості, зниженні здатності до навчання, погіршенні нейромускулярних зв'язків. Нейрогенез характеризу­ється високоінтегративними процесами індукції органогенезу, ут­ворення нервових клітин та міграції клітин, і ці процеси є дуже радіочутливими.

В людини наприкінці 3-го тижня розвитку плоду формуються субодиниці мозку: стовбурні структури – кора головного мозку й мозочок. Опромінення плоду в цей час навіть за дуже малих доз (порядку 12,5 сГр) негативно впливає на утворення макронервових клітин у вентрикулярному компартменті мозку.

Отже, внаслідок опромінення організму людини на 2...3-му тижнях вагітності підвищується ймовірність летального ефекту, але зменшується ймовірність появи аномалій розвитку.

Опромінення на 4...11-му тижнях вагітності спричиняє значні аномалії у формуванні різних внутрішніх органів. Опромінення на 11... 16-му тижнях ви­кликає розвиток мікроцефалії, пригнічення росту плоду й аномалії статевих органів. За опромінення на 16...20-му тижнях вагітності реєструються помірна мікроенцефалія, затримка розумового розвитку та гальмування росту. В разі опромінення після 30-го тижня морфо­логічні аномалії розвитку плоду спостерігаються рідше, й на перший план виходять розлади функціонального характеру, наприклад, мен­тальна недостатність.

Прямі й непрямі ефекти опромінення ембріона або плоду до­сліджують, використовуючи екранування окремих частин тіла під час ції іонізуючого випромінювання.

Підвищена радіочутливість зародків та аномалії розвитку залежно від того, на який момент ембріогенезу припадає опромінений, харак­терні для різних тварин — як ссавців, так і представників інших класів. Детально вивчено аномалії розвитку й дозові залежності виживаності зародків птахів і риб.

Зародки курчат порівняно радіостійкі в перші два дні насиджу­вання яець, але їхня радіочутливість різко зростає між 2-м і 9-м днями, потім знову зменшується до 15-го дня насиджування й зростає та 17...18-й день.

У дослідах на собаках показано, що внаслідок опромінення плоду формуються морфологічні аномалії саме тих органів, які в момент дії іонізуючого випромінювання перебували в активній фазі утворення.

Читайте також:

1. Вид заняття: лекція
2. Вид заняття: лекція
3. Вид заняття: лекція
4. Вид заняття: лекція
5. Вид заняття: лекція
6. Вступна лекція
7. Вступна лекція 1. Методологічні аспекти технічного регулювання у
8. Клітинна селекція рослин.
9. Колекція фонограм з голосами осіб, які анонімно повідомляли про загрозу вибуху
10. ЛЕКЦІЯ (4): Мануфактурний період світової економіки
11. Лекція - Геополітика держави на міжнародній арені
12. Лекція 02.04.2013

Переглядів: 3072