2.Детерминированные (пороговые) эффекты радиации

Самым типичным примером детерминированного воздействия радиации на организм человека является острая лучевая болезнь, возникающая после общего однократного внешнего равномерного облучения. Лучшее понимание основных проявлений лучевого поражения организма может быть достигнуто при оценке доз в критических органах (табл. 6).

Таблица 6

Пороговые дозы для различных тканей человека при g-облучении

Орган	Повреждение через 5 лет	Доза вызывающая эффект у 1-5 % пациентов, Гр	Доза, вызывающая эффект у 25-30 % пациентов, Гр
Кожа	Изъязвление, тяжелый фиброз	55	70
Слизистая рта	То же	60	75
Пищевод	Изъязвление, сужение канала	60	75
Желудок	Изъязвление, прободение	45	50
Тонкий кишечник	Изъязвление, сужение канала	45	65
Толстый кишечник	То же	45	65
Печень	Печеночная недостаточность, асцит	35	45
Почки	Нефросклероз	23	28
Мочевой пузырь	Изъязвление	60	80
Молочная железа у детей	Отсутствие развития	10	15
Молочная железа у взрослых	Атрофия и некроз	>50	>100
Легкие	Пневмонит, фиброз	40	60
Сердце	Перикардит, панкардит	40	>100
Кости у взрослых	Некроз, переломы	60	150
Спинной мозг	Некроз, поперечный разрыв	50	>60
Тимус	Гипотиреоз	45	150
Мышцы у детей	Гипоплазия	20-30	40-50
Плод	Гибель	2	4,5

Различают 3 характерных клинических синдрома при действии острого радиационного поражения: костномозговой, желудочно-кишечный и церебральный, развивающихся вследствие нарушения функций кроветворной, иммунной, гастро-дуоденальной и центральной нервной систем.

Таблица 7

Взвешивающие факторы (W_T) и риск смерти (R_T) от злокачественных опухолей и наследственных дефектов (2 поколения потомства) в результате облучения человека при эквивалентной дозе 1 Зв

Орган или ткань	Заболевание	RT 10-2/Зв	WT
Гонады	наследственные дефекты	0,40	0,25
Молочная железа	рак	0,25	0,15
Мозг	лейкемия	0,20	0,12
Легкие	рак	0,20	0,12
Щитовидная железа	рак	0,05	0,03
Поверхность кожи, кости	злокачественные новообразования	0,05	0,03
Все другие органы (5 органов)	злокачественные новообразования	0,50	0,30
ВСЕГО		1,65	1,00

Костный мозг. Стволовые клетки костного мозга являются поставщиками (донорами) клеток для гематопоэза и иммунопоэза. (poesis (лат.) - образование). Постоянная скорость поступления “недозревших” клеток из костного мозга в кровь или в тимус (центральный орган системы иммунитета) обеспечивает определенный уровень митотической активности клеток системы крови и иммунитета. Под влиянием облучения происходят резкие нарушения привычных для организма динамических соотношений важнейших показателей системы крови и иммунитета. Чаще всего при остром облучении в организме временно прекращается деление всех клеток, независимо от того, выживет в дальнейшем эта популяция клеток или нет; кроме того, как правило, погибают в первую очередь молодые, наиболее функционально активные делящиеся клетки, также как и эмбриональные клетки в период после зачатия. Функциональное “депо” (костный мозг) из-за нарушения процессов обмена веществ в организме очень быстро истощается. Основная причина катастрофического опустошения костного мозга, происходящего в самые ранние стадии облучения, состоит в резком снижении процессов клеточного деления при продолжающемся поступлении зрелых клеток на периферию.

В медицине для оценки тяжести радиационного поражения используется методика определения числа погибших клеток костного мозга в определенные сроки после облучения. Аналогично прослеживается динамика числа клеток и в других радиочувствительных органах (селезенке, тимусе). Следовательно, механизм восстановления функций организма после облучения при костномозговой форме лучевой болезни обеспечивается количеством стволовых клеток остающихся в костном мозге после его опустошения, а также их способностью давать функционально активные клетки для поступления их в кровь и тимус с последующей дифференцировкой.

Желудочно-кишечный синдром лучевой болезни включает такие процессы как поражение эпителия кишечника, кровеносных сосудов, нарушение баланса жидкостей и электролитов.

Церебральный синдром принципиально отличается от реакции костного мозга и кишечника. Наиболее отчетливо проявляется действие радиации на развивающийся мозг в первые недели после оплодотворения, тогда как зрелый мозг (зрелая нервная ткань) состоит из высокодифференцированных клеток, замещение которых в течение жизни не наблюдается. Однако повышенная тревожность, нарушение в соотношении тормозных и возбуждающих трансмиттеров, судороги, а также ряд поведенческих реакций свидетельствуют о том, что церебральный синдром в силу методических трудностей изучен далеко недостаточно и требует дальнейших исследований.

Таким образом, острая лучевая болезнь проявляется в детерминированных (лат. - определять) эффектах, т.е. пороговых эффектах сопровождающихся нарушением деятельности или потери функциональной активности клеток, тканей вследствие их гибели. Эти эффекты зависят от дозы, т.е. для них существует порог действия. Детерминированные эффекты причинно обусловлены, т.к. при большой дозе довольно быстро появляется клиническая картина (I, II, III степень лучевой болезни). При остром действии радиации быстро делящиеся клетки различных органов и тканей более чувствительны к радиации, чем клетки менее делящиеся (табл. 8).

Таблица 8

Чувствительность клеток органов и тканей организма к радиации в зависимости от их скорости деления (три уровня критических органов)

Быстро делящиеся клетки, очень чувствительны к радиации (I уровень)	Клетки с меньшей скоростью деления и чувствительностью к радиации (II уровень)	Клетки с низкой скоростью деления и чувствительностью к радиации ( III уровень)
лимфоциты, незрелые клетки костного мозга, половые железы, клетки хрусталика глаза	слизистая оболочка желудка, пищевода, полость рта, клетки кожи, клетки печени, почек, легких, тимуса, соединительной ткани	зрелые эритроциты, клетки соединительных тканей в мышцах, костной и хрящевой ткани

Таблица 9

Пороги детерминированных эффектов у взрослых людей при воздействии g-излучения с малой линейной передачей энергии

	Порог
Ткань и эффект	Поглощенная доза за одно кратковременное облучение, Гр	Мощность дозы получаемой ежегодно, Гр/год
Семенники
Временная стерильность	0,15	0,4
Полная стерильность	3,5-6,0	2
Яичники
Стерильность	2,5-6,0	>0,2
Хрусталик глаза
Обнаруживаемые помутнения хрусталика	0,5-2,0	>0,1
Нарушение зрения (катаракта)	5	>0,15
Красный костный мозг
Угнетение кроветворения	0,5	>0,4

Смертельный исход неизбежен, если человек получает дозу на все тело около 6 Гр и выше в течение короткого периода времени. Доза 3 Гр может быть смертельной для примерно половины людей. При дозах ниже 0,5-1 Гр вероятность детерминированных последствий практически равна нулю (табл. 9)

Таблица 10

Диапазон доз, вызывающих летальный исход, при равномерном g-облучении всего организма человека

Поглощенная доза на все тело, Гр	Основной эффект, приводящий к смерти	Время смерти после облучения, сутки
3-5	Повреждение костного мозга	30-60
5-15	Повреждение ЖКТ и легких	10-20
>15	Повреждение нервной системы	1-5

Характерной чертой острой лучевой болезни является фазность в проявлении поражения отдельных систем и всего организма в целом. Острая лучевая болезнь протекает обычно в 4 фазы:

1 фаза острой реакции, требующая мобилизации “гормонов тревоги” (по Г.Селье, 1960 г.) и нервной системы на анализ причин тревоги, выяснения “узнавания” и поиска аналогичных ситуаций в банке данных индивида.

2 фаза - фаза клинического “благополучия”. Фактически это такой период болезни, когда организм “просчитывает” свои функциональные возможности и ищет варианты выхода из стрессовой ситуации. В основе этого периода лежит активность 3 важнейших систем регуляции: нервной, гормональной, иммунной.

3 фаза - фаза выраженных клинических проявлений, когда наиболее явно проявляются симптомы лучевой болезни.

4 фаза - фаза восстановления или гибели.

В зависимости от поглощенной дозы облучения различают 3 степени тяжести острой лучевой болезни: острая лучевая болезнь I (легкой) степени - 1-2,5 зв; острая лучевая болезнь II (средней) степени - 2,5-4,0 зв; острая лучевая болезнь III (тяжелой) степени - 4,0-10 зв. При дозах выше 10 зв (IV степень - крайне тяжелая) картина поражения развивается очень быстро, поэтому фазность фактически не проявляется.