Радиация и ее влияние на организм человека
У мышей и крыс — самых ходовых подопытных животных — лучевая болезнь развивается в диапазоне доз порядка 2-12 Гр. Гибельные дозы общего облучения у них значительно более высоки, чем у человека, собак и обезьян. Однако у млекопитающих любого вида смерть в этих случаях наступает от необратимого поражения ростков костного мозга. Если облучение в малых дозах вызывает гибель лишь небольшой части кроветворных клеток, то смертельное облучение сопровождается полным опустошением костного мозга.
Уже в первые часы после подобного воздействия костные «пещеры» представляют собой массу мертвых клеток, плавающих в кровяных озерцах. Такую анатомическую картину называют лучевым некрозом (омертвением). Следовательно, доля погибающих клеток костного мозга зависит от дозы облучения, и их способность к восстановлению определяет судьбу облученного человека или животного.
Когда нужна пересадка костного мозга
В свое время профессор Г. С. Стрелин и другие ученые доказали, что в том случае если хотя бы небольшой участок костного мозга в момент облучения был защищен, то остающихся здесь кроветворных клеток бывает достаточно для того, чтобы заселить, казалось бы, уничтоженную радиацией систему кроветворения. Это хорошо видно в опытах с облучением мышей в смертельных дозах. Если одну лапку животного перед смертельным облучением прикрыть защитным экраном, то оно, скорее всего, выживет: гемопоэтические клетки из экранированной кости выйдут в кровь, заселят опустевшие зоны кроветворения, в том числе резервные ткани (например, селезенку). Через несколько суток в костях образуются свежие гемопоэтические колонии, знаменующие собой обновление системы крови и исцеление организма.
Таким образом, единственным реальным средством спасения смертельно облученного организма является введение нормальных кроветворных клеток, то есть пересадка костного мозга. Впрочем, при общем облучении тела в более высоких дозах (для человека — больше 10 Гр, для крыс — свыше 12 Гр) это тоже малоэффективно, поскольку разрушаются клетки кишечника. Это несовместимо с жизнью, так как ведет к истощению организма и его отравлению микробными токсинами. Гибель от облучения в «кишечных» дозах наступает гораздо быстрее, чем от воздействия в более низких «кроветворных» дозах. Облучение в сверхвысоких дозах (десятки Гр) сопровождается распадом клеток центральной нервной системы и скорой гибелью. Итак, успешное лечение лучевой болезни возможно пока лишь при радиационном воздействии в «костномозговых» дозах. Об этом мы и расскажем поподробнее.
Человек находится в числе наиболее радиочувствительных живых существ наряду с собакой, свиньей и ослом. По этой причине в лабораториях Запада широко исследуют лучевую болезнь на собаках особых пород, а в последние годы и на так называемых мини-свиньях, которых приносят в жертву в поисках путей лучшей терапии радиационного синдрома.
Общее облучение человеческого организма в дозах 1-2 Гр вызывает лучевую болезнь в легкой форме, 2- 4 Гр — средней, а 4-6 Гр — в тяжелой степени. Согласно этой клинической градации нарастает глубина и фатальность поражения системы крови. На оценке степени запустевания костного мозга, а значит, и периферической крови основана диагностика тяжести лучевого синдрома и возможностей лечения.
Радиационная травма
Массовая гибель клеток — предшественников красных и белых кровяных телец происходит в первые часы и сутки после радиационного воздействия. Когда это отражается в анализах периферической крови? Вы уже знаете, что самые короткие сроки жизни — у гранулоцитов и тромбоцитов — от 5 до 15 суток. Пока они обращаются в кровотоке и пополняются за счет резервов костного мозга, их содержание в крови не изменяется. Эту фазу лучевой болезни так и называют периодом кажущегося благополучия. Но в течение данного периода уже видно снижение числа лимфоцитов в крови. Дело в том, что большинство этих клеток сильно повреждается радиацией. Гибель лимфоцитов (как и многих незрелых кроветворных клеток) именуют интерфазной, так как они не доживают до очередного деления. О двух основных типах радиационной гибели клеток мы уже писали в книге «Радиация, молекулы, клетки». Важно и то, что по падению числа лимфоцитов, нарушению их генетического аппарата и мембран можно довольно быстро определить степень тяжести лучевой болезни. Эти ранние нарушения зависят от дозы лучевого воздействия. По нашим данным, особенно рано утрачиваются белковые рецепторы с поверхности лимфоцитов…
Через несколько дней, когда истощаются запасы гранулоцитов и тромбоцитов в организме, диагноз острой лучевой болезни уже становится ясным по многим признакам. Чем выше доза облучения больного, тем раньше они наступают и тем сильнее падает содержание гранулоцитов в крови. По данным известных советских специалистов А. И. Воробьева и А. К. Гуськовой, в тяжелых случаях лучевой болезни число лейкоцитов начинает резко падать с 7-х-9-х суток после радиационной травмы. При более легких формах лучевая лейкопения может быть небольшой или совсем отсутствовать, хотя и здесь костный мозг повреждается. Что же поддерживает «на плаву» уровни лейкоцитов крови, когда от радиации гибнут их предшественники? Во-первых, последние обладают воистину уникальной способностью к самовосстановлению. Еще 30 лет назад было доказано, что достаточно выжить 0,1-1 % первичных кроветворных клеток, чтобы дать шансы на выживание облученного организма. Во-вторых, как считает опытный радиобиолог Г. П. Груздев, сохранившиеся после облучения клетки костного мозга могут ускоренно созревать, покрывая дефицит лейкоцитов «на местах».
То же касается и тромбоцитов, которые при лучевой болезни становятся неполноценными, так как возникают из поврежденных или незрелых мегакариоцитов. Тем не менее, их число неуклонно падает. Снижение числа кровяных пластинок — надежный признак радиационной патологии, в том числе и при длительном воздействии радиации (например, у персонала, работающего с источниками ионизирующих излучений).
Таким образом, врачи,, борющиеся с последствиями облучения, обращают внимание в основном на гранулоцито- и тромбоцитопению. Эти симптомы означают наступление периода второго опустошения системы крови, когда решается вопрос жизни больного.
При лучевой болезни кровь становится не только количественно, но и качественно иной. Эти нарушения касаются и состава плазмы, и функций редеющих клеток крови. Какие клетки облученного организма ни взять, все они будут в какой-то мере изменены, начиная с ранних сроков после радиационного воздействия. С чем это связано?
Судьба облученной клетки может быть самой разнообразной. Она может погибнуть, если мощность дозы такова, что за короткое время превзойдет порог ее гибели. Радиопоражаемые клетки — это те, которые интенсивно размножаются и еще недостаточно созрели. Проникающая радиация наносит свой удар именно по растущим популяциям — главному резерву нашего организма. В целом, чем менее дифференцирована (специализирована) данная клетка, тем она сильнее поражается ионизирующим излучением. Это правило было сформулировано и доказано французскими учеными Бергонье и Трибондо еще 80 лет назад, когда нужно было объяснить, почему радиация так эффективна при лечении раковых опухолей. Тот же «закон» действует и в отношении нормальных тканей. Не зря в инструкциях по радиационной безопасности именно костный мозг относится к наиболее уязвимым тканям. Лимфоциты кажутся исключением из правила Бергонье-Трибондо. Но так ли это? Ведь они дозревают позже, после иммунной стимуляции, и тогда становятся намного устойчивее к радиационному воздействию. Так что при лучевой травме в основном поражается незрелая ткань и ее гибель определяет ход болезни.
А что же происходит с «молодыми» клетками, выжившими после лучевого шока? Их генетический аппарат способен залечивать большинство повреждений в молекуле ДНК, но некоторые из них сохраняются, что приводит к малой жизнеспособности и неполноценности клеток костного мозга. «След» облучения проявляется в клиническом течении лучевой болезни и далее, на протяжении всей жизни организма. Скажем, при лучевом синдроме падает не только число лейкоцитов в крови, но и их способность к фагоцитозу микробов. Работая с крысами, нам удалось выяснить, что это связано с нарушением созревания фагоцитов в костном мозге. Гранулоцитов при лучевой болезни мало, и кроме того, падает число клеток, опознающих чужеродные частицы.
Это в свою очередь может повышать опасность инфекционных осложнений у больных. Есть и другая причина снижения иммунологической защиты после массивного облучения: гибель лимфоцитов. Наиболее чувствительны к радиации В-лимфоциты — источник антител в нашем организме. Лишь немногим устойчивее Т-клетки — помощники и непосредственные участники во многих иммунных реакциях.
Итак, лучевая болезнь – это, прежде всего иммунодефицит. Вот почему десятки людей, пострадавших в 1986 г. при ликвидации аварии на Чернобыльской АЭС, были размещены в относительно стерильных палатах под наблюдение известной ныне всем профессора А. К. Гуськовой и ее лечебно-диагностической «команды». Некоторые больные, леченные в московской клинике, имели тяжелые радиационно-термические поражения. Пришлось считаться и с тем, что из-за недостаточной защиты в их организм попали радиоактивные изотопы из внешней среды. Стороннему человеку трудно себе представить, какие большие организационные и лечебные мероприятия пришлось осуществить для того, чтобы быстро эвакуировать пораженных с места аварии, провести медицинскую сортировку людей, госпитализировать больных, своевременно назначить им правильное лечение и обеспечить надлежащий уход…
Лечение лучевой болезни
Как сейчас лечат лучевую болезнь? Эта проблема остается и поныне очень сложной. Ведь кроме дефицита иммунной системы, у больных средней и тяжелой степени ярко выражены нарушения свертывания крови. Собственно, механизм остановки кровотечения при лучевом синдроме средней и тяжелой степени быстро нарушается в связи с радиационным повреждением кровеносных сосудов и изменениями функций лейкоцитов, которые тоже вовлечены в эту патологию. Но грозная склонность к кровотечениям и повышенная ломкость сосудов (синяки на коже) появляются именно в тот период, когда содержание лейкоцитов и тромбоцитов в крови резко падает. Лечение в таких ситуациях в основном заместительное. Что это означает? Больным вливают кровь, а в последние годы — лейкоцитарные или тромбоцитарные клеточные взвеси. Их выделяют из крови с помощью специальных сепараторов-центрифуг, в которых идет разделение клеток крови по их удельному весу. Врачам-гематологам ясно, что переливание лейкоцитов и тромбоцитов больному лучше, чем трансфузии цельной крови, по многим причинам. Прежде всего, такой способ дает меньше осложнений, связанных с антигенной несовместимостью донора и больного. Кроме того, при этом можно получить из «отходов» крови (плазмы, эритроцитов) много ценных продуктов, необходимых для лечения многих болезней.
Наконец, обязательным компонентом в лечении лучевой болезни являются антибактериальные препараты, в особенности антибиотики широкого спектра действия, так как надо помочь ослабленному организму в борьбе с инфекцией, которую у него могут вызвать даже безвредные для нас микробы. Здесь мы не будем говорить о крайнем средстве терапии лучевого синдрома — пересадке костного мозга.
…Когда началась ядерная эра, то ее символом стали атомные бомбардировки японских городов. И тогда отношение людей к ионизирующей радиации стало совершенно иным: на первый план вышло негативное восприятие любых лучевых воздействий вплоть до фоновых, безвредных для организма. Немалую роль в формировании такого стереотипа сыграли средства массовой информации, которые поставили рядом в сознании людей понятия «радиация» и «опасность». Особенно ярко этот психологический феномен, названный радиофобией, проявился у населения в последние годы в связи с бурным развитием атомной энергетики и трагедией Чернобыля. Нет слов, при ядерных авариях или угрозе атомного нападения радиация достаточно опасна. Что же касается радиоактивных веществ в надежных руках специалистов, то их ценность как источника дешевой энергии, технологического контроля, средства диагностики и лечения велика и неоспорима. Радиации не надо бояться, но ее необходимо уважать!
