Радиационная биофизика (ионизирующие излучения) - Кудряшов Ю.Б.
ISBN 5-9221-0388-1
Скачать (прямая ссылка):
2) 1-го опустошения; 3) абортивного подъема; 4) повторного опустошения;
5) восстановления, или регенерации.
Выраженность и время проявления описанных фаз после облучения зависят от поглощенной дозы ионизирующего излучения. После облучения в низких и среднелетальных дозах глубина опустошения менее значительна, а восстановление устойчиво. При смертельных дозах падение числа клеток резкое, раннее, глубокое, восстановление хотя и может начаться, но не завершается, так как наступает гибель.
В основе этих изменений лежат радиобиологические механизмы апоптоза в процессе интерфазной (с максимумом через 6-8 часов после облучения) и репродуктивной гибели клеток, а также связанное с задержкой прохождения клетками по циклу нарушение кинетики клеточных популяций в органах кроветворения (костном мозге, тимусе, селезенке), поддерживающих клеточный гомеостаз в периферической крови.
В настоящее время общепринято предложенное В. Бондом, Т. Флидне-ром и Д. Аршамбо распределение всех клеток системы крови и кроветворения в зависимости от степени зрелости относить к следующим четырем пулам: а) в костном мозгу это 1) стволовые клетки; 2) делящиеся-созреваю-щие; 3) уже неделящиеся, но еще созревающие клетки; б) в периферической крови — зрелые клетки.
Время пребывания клеток в каждом пуле до перехода в другой для всех ростков кроветворения (направлений дифференцировки) определяется цитокинетическими параметрами этих клеток и у животных разных видов различно.
Наиболее радиочувствительными клетками являются стволовые: Do для ' плюрипотентных стволовых клеток костного мозга мышей составляет около 1 Гр, для предшественников гранулоцитарно-макрофагального ростка — около 1,6 Гр. После облучения мышей в дозе 1,5 Гр выживает 10-20%, в летальных дозах — 0,1-1% стволовых кроветворных клеток костного мозга.
По мере созревания-радиочувствительность клеток понижается. Так, клетки предшественники В-лимфоцитов мышей имеют Dq, равную 0,89 Гр, дифференцирующиеся клетки — 1,25 Гр, зрелые В-лимфоциты — 2,23 Гр. Т-клетки в стадии дифференцировки имеют Do, равную 4,41 Гр, зрелые — 10,95 Гр.
Таким образом, после облучения больше всего гибнет стволовых клеток, меньше — клеток следующих пулов, и вообще не погибают до отведенного им природой обычного срока зрелые клетки периферической крови. Убыль
1. Лучевые реакции многоклеточных организмов
299
их в кровяном русле после облучения оказывается проявлением естественного отмирания, она целиком зависит от равновесия между естественной продолжительностью жизни клеток разного типа и темпом их восполнения из кроветворных органов. Когда в результате облучения в органах кроветворения возникают Gi-, S-, G2- и М-блоки клеточного цикла и гибель клеток-предшественников элементов крови, естественный «поток* клеточных элементов из центров кроветворения в кровяное русло «усыхает», равновесие нарушается, смещается в сторону естественной клеточной убыли, и наступает клеточное опустошение.
В фазе восстановления длительность стадий клеточного цикла и пребывания клеток-предшественников в каждом пуле сокращается, благодаря повышенному темпу деления новообразование клеток возрастает, восполнение начинает превышать естественную клеточную убыль и происходит резкое увеличение содержания, восстановление числа клеток в крови, быстро приближающееся к исходным (до облучения) значениям.
В целом большой вклад в изучение закономерностей клеточного опустошения органов кроветворения и иммунитета при лучевом поражении внесли исследования П. Д. Горизонтова и его учеников (Г. П. Груздев, О. И. Белоусова, М. И. Федотова) в 60-70-е годы прошлого столетия. Ими было установлено, что процесс клеточного опустошения указанных органов начинается уже в ближайшие часы после облучения. Он обусловлен при дозах около 1 Гр миграцией, а при бблыпих дозах — апоптозом клеток, линейно зависит от дозы облучения и в костном мозге, тимусе, селезенке может приводить к 50-90%-му понижению числа клеток.
Установлен значительный вклад в клеточное опустошение глюкокорти-коид-зависимого апоптоза.
Гибель клеток лимфоидной ткани приводит к тому, что это освобождает кроветворные стволовые клетки от существующего в норме ингибирующего действия на их репродукцию со стороны отдельных фракций лимфоцитов. Устранение ингибирующего влияния со стороны лимфоцитов становится сигналом и условием постепенного восстановления численности клеток (репопуляции, регенерации) сначала в кроветворной и лимфоидной системе, а затем в системе крови (А. М. Поверенный).
Исследование закономерностей и механизмов клеточного опустошения кроветворных и лимфоидных органов, их связи, в частности, с феноменом апоптоза, при параллельном изучении биохимическими методами позволило установить дозовые и временные закономерности метаболических превращений (катаболизма) продуктов деградации хроматина (ДНК) при лучевом поражении. Оказалось, что эти превращения являются радиобиологической основой радиационного феномена дезоксинуклеозидурии — повышенной экскреции дезоксинуклеозидов с мочой из облученного организма. Закономерности проявления этого феномена в пострадиационный период (зависимости «доза-эффект» и «время-эффект») являются адекватным отражением выраженности апоптоза среди облученных контингентов клеток и закономерностей клеточного опустошения радиочувствительных органов на уровне организма (В. К. Мазурик). При определенных условиях этот феномен и присущие ему закономерности проявления рассматривались как реальная биохимическая основа для разработки методов ранней диагностики и дозиметрии острых лучевых поражений человека (Т. А. Федорова, О. Я. Терещенко, В. К. Мазурик).
