Общие черты предпатологии радиационной и нерадиационной природы

Курсовая работа

на тему:

"Общие черты предпатологии радиационной и нерадиационной природы"

2009

Введение

Наличие длительного скрытого периода развития радиационного лейкоза, так же как и других отдаленных радиационных последствий, заставило обратить паше внимание па более тщательное изучение того внешне клинически благополучного состояния организма, которое наступает вслед за практически полным восстановлением организма, перенесшего воздействие радиации. Радиационная модель, как известно, удобна для исследования общих закономерностей развития ряда предпатологических состояний вообще, так как клинические проявления и, по-видимому, патогенез отдаленной радиационной патологии принципиально не отличаются от патологии хронических радиационных и многих токсических воздействий. В частности, выяснилось, что в механизмах развития многих проявлений этих видов патологии важную роль играют ослабление и истощение одних и тех же компенсаторно-восстановительных реакций и искажение взаимосвязей различных систем организма, определяющих возникновение и функционирование так называемых порочных патогенетических кругов и имеющих связь с возрастными изменениями организма.

1. Радиационные изменения кроветворения в ближайшие и отдаленные сроки

При анализе процессов восстановления гематологических показателей у человека после острой лучевой болезни (средней степени тяжести) мы обратили внимание па то, что они восстанавливаются значительно позднее клинического выздоровления организма. Восстановление цитологического состава крови обычно наблюдается через 4-6 мес. и касается не всех ростков кроветворения.

В первую очередь восстанавливается красная кровь, если ее показатели были снижены. Восстановление числа лейкоцитов и тромбоцитов происходит в более поздние сроки и не носит характера устойчивой нормализации. Особенно долго не восстанавливается число лимфоцитов в крови. Так, через 1,5—2 года после радиационного воздействия еще находили пониженное содержание лимфоцитов в крови человека. Следует сказать, что восстановление цитологического состава крови часто сопровождается сохранением извращенных реакций белой крови па различные воздействия: инфекции, травмы, функциональные нагрузки.

Более подробно эти вопросы изучены в экспериментах. Так, в опытах И. Н. Усачевой последовательность восстановления различных ростков кроветворения у облученных собак была следующей. После воздействия рентгеновскими лучами в дозах 6 и 8 Гр через 45 сут. у выживших собак еще были значительные нарушения в периферической крови и костном мозге, несмотря на внешнее клиническое благополучие. Они выражались в уменьшении числа эритроцитов, тромбоцитов, лейкоцитов и лимфоцитов и в отсутствии нормального количественного соотношения эритробластических и миелоидных клеток костного мозга. Одновременно отмечалось значительное повышение числа ретикулоцитов с последующим нарастанием числа эритроцитов периферической крови и увеличением числа кроветворных клеток в костном мозге, среди которых преобладают эритробластические. Через 4—6 мес. у большинства собак наблюдалось первоочередное восстановление эритропоэза. Стойкого восстановления тромбопоэза не обнаруживали и через 18 мес. К этому сроку еще отмечали значительные колебания их числа в сторону как повышения, так и понижения. Еще медленнее шло восстановление белой крови. Даже через 12 мес. после облучения в дозе 7 Гр у четырех собак из десяти обследованных в этот срок число лейкоцитов было в пределах 3—6 тыс. клеток в 1 мм³ вместо исходных 9— 15 тыс. клеток. У двух собак, облученных в дозе 8 Гр и наблюдавшихся, и через 18—20 мес. число лейкоцитов не достигло исходного уровня. Эти изменения в значительной мере были обусловлены недостаточностью лимфопоэза.

Особый интерес представляют эксперименты Е.Н. Антипенко, специально поставленные для изучения последовательности восстановления показателей гемопоэза у собак после воздействия радиацией в дозах 4 и 6,5 Гр (часть собак при облучении в этих дозах подвергалась симптоматическому лечению). В группе выживших собак,

которых облучали в дозе 4,5 Гр (ЛД 50/30), восстановление гемопоэза происходило медленно. Быстрее всего восстанавливалось число эритроцитов. С 75-го дня после облучения их количество начинало превышать исходный уровень или равнялось ему. Число лейкоцитов за весь годовой период наблюдений не достигало исходных величин. Восстановление числа лимфоцитов шло наиболее замедленными темпами, и в последние месяцы эксперимента лимфоцитов в среднем оказалось в 2 раза ниже исходного уровня. Содержание тромбоцитов было значительно снижено — в большинстве случаев больше, чем нейтрофилов. Число тромбоцитов достигло уровня 90% исходной величины лишь на 12-м месяце. При исследовании костного мозга на 4-м и 10-м месяце отношение клеток миелоидного ряда к клеткам эритроидного ряда было смещено в сторону красного ряда.

Наблюдали значительное преобладание молодых форм клеток над зрелыми формами в нейтрофильном ряду, что указывало на сохранение в этом ряду сильной стимуляции к ускорению пролиферации клеток, способных к делению, в ущерб их созреванию.

Собаки, облученные в дозе 6 Гр с последующим симптоматическим лечением (в течение месяца), через 8— 10 мес. по общеклиническим показателям не отличались от здоровых животных. Исключение составили показатели крови и костного мозга (рис. 2). Во все сроки дальнейшего исследования (до трех лет после облучения) число лейкоцитов у них было снижено на 20%, так и не достигнув исходных величин. Это снижение происходило за счет еще большего уменьшения числа лимфоцитов — на 33—50%. В то же время показатели красной крови находились в пределах нормы или даже несколько превышали ее. Следовательно, по срокам пострадиационного восстановления клетки крови располагаются в следующем убывающем порядке: эритроциты, нейтрофилы, тромбоциты и лимфоциты. Такая последовательность совпадает с разрозненными данными о последовательности восстановления клеток крови у людей, перенесших лучевую болезнь.

Далее следует еще отметить, что ни у одной из наблюдавшихся собак не удалось и через 3 года после облучения выявить нормализации лимфопоэза. В то же время показатели красной крови первыми достигали нормальных величин. Эта нормализация сопровождалась заметным увеличением числа ретикулоцитов, т. е. увеличенным выбросом из костного мозга в периферическую кровь недозревших эритроцитов. Это, а также сохранившийся сдвиг отношения бластных клеток белого и красного рядов в сторону красного свидетельствует о том, что нормализация содержания эритроцитов и гемоглобина в периферической крови происходит за счет напряжения эритропоэза.

По мнению многих специалистов, изменения красной крови в большинстве случаев прогностически более важны, чем белой крови. В организме отдается предпочтение восстановлению той крайне необходимой для организма дыхательной функции, какую выполняет красная кровь. Это позволило считать, что без истинной нормализации эритропоэза в преобладающем большинстве случаев трудно ожидать стабильного восстановления других ростков кроветворения и их функций, в частности иммунитета.

Однако представления о состоянии эритропоэза, полученные по данным общепринятых исследований цитологического состава крови и костного мозга, не всегда могут правильно отражать состояние кроветворения. Миелограммы в ряде случаев не позволяют судить о функциональной активности всей гемопоэтической ткани в силу возможной очаговости изменений в ней и в случаях изменения плацдарма кроветворения (т. е. массы кроветворной ткани). По данным пунктатов костного мозга трудно судить о количественных изменениях в скорости кроветворения, особенно когда нет изменений в соотношениях отдельных стадий созревания клеток. Поэтому суммарную продуктивность эритропоэза определяли по включению ⁵⁹Fe в эритроциты. Меченое железо включалось на стадии гемоглобинизации эритроцитов. Расчеты меченого железа, поглощенного эритроцитами 1 мл крови, 1 млн. эритроцитов или 1 г гемоглобина, давали идентичные результаты. В этих условиях радиоактивность циркулирующих эритроцитов характеризовала продукцию их всей массой кроветворной ткани и поступление их в периферическую кровь. Примененная методика исключала влияние возможных часовых, суточных и ситуационных колебаний в течение указанных процессов па конечный результат, поскольку определялось интегральное поглощение ⁵⁹Fe за четырехсуточный период.

Изучены суммарная интенсивность эритропоэза у собак через 1; 2,5; 12 и 42 мес. после облучения в дозе 4 Гр и показатели у других групп собак, подвергавшихся облучению в разных дозах. Выявлены наиболее характерные результаты для собак, у которых после перенесения острого лучевого поражения цитологические показатели крови не имели сколько-нибудь выраженных изменений или наблюдались умеренные изменения со стороны белой крови. После однократных облучений с конца первого месяца после лучевого воздействия и далее в различные сроки до 3,5 лет у многих, а в определенных условиях у большинства, собак отмечался повышенный темп эритропоэза при нормальном или несколько пониженном уровне лейкоцитов и значительно реже эритроцитов и гемоглобина. Часто, но не всегда обнаруживался ретикулоцитоз. Нередко наибольшее включение ⁵⁹Fe в эритроциты наблюдалось у тех животных, у которых была более выраженная эритропения. Особенно значительное усиление темпа кроветворения (в 2 раза и более) отмечалось после облучения в дозах 2,0—3,5 Гр (дозы, близкие или несколько превышающие максимальные несмертельные, но вызывающие клинически выраженную лучевую болезнь).

Повышенный темп эритропоэза при нормальной периферической крови можно рассматривать как подтверждение того, что восстановление и нормализация системы красной крови, связанной с функциями, жизненно необходимыми для существования организма, происходят в первую очередь. Отсутствие изменений в цитологическом составе крови не должно служить доказательством истинного благополучия гемоноэза. Напряжение эритропоэза, отмеченное в течение весьма длительного времени после лучевого воздействия, может быть одной из причин задержки в восстановлении числа лейкоцитов (лимфоцитов) или тромбоцитов у перенесших лучевое поражение или отсутствия устойчивой нормализации в их уровне. Другими словами, без истинной нормализации эритропоэза не следует ожидать стабильного восстановления других ростков кроветворения и выполняемых ими функций, в первую очередь иммунитета. Отмечаемые в течение длительных периодов пострадиационные лейкопенические состояния с этих позиции следует, по-видимому, рассматривать как обусловленные преимущественной пролиферацией эритробластических элементов, что вызывалось необходимостью первоочередного восстановления и поддержания функций красной крови в пределах физиологической нормы.

Выявленные изменения в интенсивности гемопоэза нельзя однозначно связывать с глубиной радиационного поражения системы крови. Повышение темпа эритропоэза можно рассматривать как компенсаторно-приспособительную реакцию, направленную на поддержание функций красной крови в пределах физиологической нормы. Степень выраженности этой реакции определяется двумя главными факторами: необходимостью и возможностью ее развития. Необходимость повышения темпа эритропоэза возникает при ускоренной убыли эритроцитов из сосудистого русла. Выраженность этой реакции зависит от пределов физиологических возможностей регенеративного аппарата эритропоэза и глубины его радиационного поражения.

Продолжительность жизни эритроцитов в сосудистом русле у изучавшихся собак, определявшаяся с помощью метки собственных эритроцитов ⁵¹Сг, оказалась сокращенной. У одной опытной и у одной контрольной здоровой собаки одновременно определяли и интенсивность эритропоэза, и эритрофагоцитарную функцию селезенки через 190 суток после окончания многократного лучевого воздействия, используя ⁵¹Сг в качестве метки. С указанной целью через 2 недели после введения в организм меченных изотопом собственных эритроцитов извлекали селезенку и готовили срезы толщиной около 0,5 см. Срезы промывали физиологическим раствором для удаления крови, после чего определяли их радиоактивность, средняя величина которой выражалась в процентах от радиоактивности селезенки контрольной собаки. У облученной собаки радиоактивность была в 1,5 раза больше, что свидетельствовало об усилении фагоцитоза эритроцитов клетками селезенки.

Подробное описание состояния указанных групп собак дано в наших монографиях [Акоев, 1970; Акоев и др., 1981]. Средние данные по 12 собакам через 190 сут после окончания многократного облучения: внешнее клиническое благополучие, морфологический состав крови у облученных собак не выходил за пределы нормы. Однако отмечалось относительное снижение числа лейкоцитов (на 2,9 тыс. клеток в 1 мм³ крови) и повышение содержания ретикулоцитов (3,1% против 1,2% в контрольной группе). Это давало повод предполагать скрытое напряжение эритропоэза. И действительно, оно подтвердилось исследованиями с меченым железом. Суммарное поступление эритроцитов в русло крови оказалось в 1,75 раза выше нормального, что, в свою очередь, могло служить косвенным доказательством ускоренного разрушения эритроцитов.

Возможность очень длительного сохранения сокращенной продолжительности жизни эритроцитов у человека после радиационных воздействий была показана Хубером и Ширакурой на примере исследований, проводившихся не менее чем через 6 лет после успешной лучевой терапии 25 женщин по поводу рака матки и обнаруживших у них уменьшенную продолжительность пребывания эритроцитов в сосудистом русле.

Изложенные исследования, выполненные нами на собаках, демонстрируют определенную последовательность включения и выключения разных механизмов усиления продуктивной способности гемопоэза, необходимых для поддержания в первую очередь функции красной крови. Из анализа представленных данных можно заключить, что примат производства клеток красного ростка существует тогда, когда имеется значимая для организма недостаточность количества эритроцитов и гемоглобина. Первым мобилизуемым резервом является расширение плацдарма кроветворения, т. е. увеличение массы гемопоэтической ткани. Этот резерв — расширенный плацдарм кроветворения — используется организмом наиболее длительно. У собак в этот период «костный мозг» грудины и энифимзов на секции становится красным, т. е. происходит замещение его эритропоэтической тканью.

Вторым возможным мобилизуемым резервом является ускорение прохождения клетками делящегося и делящегося-созревающего пулов. Наконец, позже всех и на самое короткое время (на месяц-полтора) может увеличиваться митотический индекс эритробластов, непосредственно отражающий в этих условиях сокращение их генерационного цикла.

Основные наблюдения за состоянием кроветворения у собак в отдаленный пострадиационный период (изменения периферической крови и интенсивность эритропоэза) были подтверждены нами и в экспериментах на крысах.

Возможность сокращения продолжительности генеративного цикла бластных клеток белого и красного ряда была доказана А.В. Илюхиным с соавторами при длительном хроническом воздействии радиации на собак. После введения фенилгидразина или массивного кровопускания также обнаружено сокращение генерационного времени делящихся эритробластов, которое в основном происходило за счет стадии G_t.

Была подробно изучена цитокинетика кроветворения у собак на протяжении трехлетнего слабого хронического воздействия радиации. Собак в течение трех лет непрерывно (кроме времени на кормление и обследование) облучали: суммарные дозы от 0,63 до 5,70 Гр.

В периферической крови на 4—12-м месяце облучения отмечали ретикулоцитоз, сокращение времени пребывания эритроцитов в крови (на 12—24-м месяце) при сохранении числа эритроцитов и содержании гемоглобина в пределах контрольных значений (табл. 2). Это могло указывать па скрытое напряжение эритропоэза для компенсации сокращения продолжительности жизни эритроцитов и поддержания увеличенной скорости обновления эритроцитов.

Оценка костномозговой продукции эритроцитов показала статистически значимое ее увеличение, сохранявшееся в течение всего второго года облучения. Тем не менее качество эритроцитов (насыщенность гемоглобином, кривые Прайс—Джонса) не ухудшалось. К концу третьего года все показатели были в пределах нормы.

Со стороны белой крови отмечали стойкое снижение лейкоцитов и нейтрофилов па протяжении всего третьего года облучения. Продолжительность пребывания грану

Таблица 2. Сроки (в месяцах) выявления статистически достоверных отклонений в цитокинетических пикалагелях эритропоэза и лейкогранулопоэза у собак на протяжении трехлетнего хронического радиационного воздействия в малых дозах (наша обработка данных А.В. Илюхина и др.)

Осмотическая стойкость лейкоцитов была сниженной на протяжении последних 2,5 лет наблюдений. В отличие от показателей красной крови, которые нормализовались на протяжении третьего года облучения, в белой крови продолжала к этому сроку нарастать недостаточность миелопоэза. Изменения показателей красной крови в условиях слабого хронического воздействия были менее выраженными и восстанавливались быстрее, явно отдавая приоритет восстановлению эритропоэза. Авторы пишут о возможном дефиците стволовых клеток и их направленной дифференцировке в эритроидном направлении.

Эти заключения авторы подтверждают анализом и непосредственных изменений костного мозга указанных собак. Средняя продолжительность генерационного цикла миелоидных элементов изменялась существенно — почти в 2 раза. В отличие от цикла эритроидных элементов (где статистически достоверно сокращалась лишь стадия Gi) здесь укорачивались все стадии интерфазы клеточного цикла. С помощью пирогеналовой пробы обнаружили снижение костномозгового резерва гранулоцитов у большинства собак в большинстве сроков исследовании, в то же время не выявлено уменьшение резерва эритроидного ростка.

Таким образом, обобщая данные о состоянии кроветворения в период длительного слабого хронического воздействия радиации п в период отдаленного пострадиационного восстановления после острых и многократных облучений, можно заключить, что наиболее характерным для гемопоэза было явное или скрытое напряжение эритропоэза, в значительной мере определявшее состояние периферической крови и клеточность костного мозга. Значительную роль при этом играет сокращенная продолжительность жизни эритроцитов. Основной вклад в пополнение клеточности костного мозга после экстремальных воздействий вносят процессы пролиферации и дифференцировки морфологически не различимых стволовых клеток костного мозга. Они обладают чрезвычайными потенциями к пролиферации и имеют другие возможности усиления продуктивности отдельных ростков кроветворения.