8. Механизмы формирования врожденных аномалий развития плода при действии ионизирующего излучения

Среди физических факторов внешней среды, способных тем или иным образом влиять на эмбриогенез, наиболее опасны и наиболее известны некоторые виды излучений и, в первую очередь, ионизирующая радиация.

Первые эксперименты по изучению действия ионизирующей радиации показали ее необычайно высокую биологическую активность. Не существует биологических объектов, которые не поражались бы радиацией, будь то бактерии, растения или животные, хотя, конечно, радиочувствительность разных объектов может различаться весьма значительно.

Самыми устойчивыми оказались бактерии и вирусы (некоторые даже живут и размножаются в ядерных реакторах), более чувствительные беспозвоночные животные. Большинство же млекопитающих оказались высоко чувствительными к действию радиации. То есть, с усложнением биологической организации животных их устойчивость к радиации резко падала.

С чем связано повреждающее действие излучений?

Все радиобиологические эффекты в живых клетках (от бактериальной до человеческой) начинаются с действия радиации на молекулы. Поток ионизирующего излучения, проходя через живой организм, за доли секунды "возбуждает" молекулы среды, которые ионизируясь, кратковременно становятся нестабильны.

После облучения, за счет сложных атомно-молекулярных преобразований, облученный организм начинает стабилизировать молекулы. Но вновь стабилизированные молекулы уже отличаются от исходных. Они теряют присущие им свойства. В организме появляются токсические соединения, нарушаются ферментативные процессы, уменьшается количество богатых энергией соединений, нарушаются процессы жизнедеятельности.

Воздействие ионизирующего излучения вызывает повреждение всех клеток, но наиболее чувствительны к облучению клетки, находящие в процессе интенсивного деления. Больше других подвержены действию радиации клетки активно развивающегося организма или опухоли, поскольку в их ядрах постоянно происходит воспроизведение молекул ДНК — наиболее чувствительного к излучению биологического соединения.

Это делает облучение наиболее опасным для детей и беременных женщин. На этом же основана и радиотерапия опухолей - растущая ткань опухоли погибает при облучении в дозах, которые меньше повреждают окружающие нормальные ткани.

Большие дозы облучения могут вызвать полное прекращение деление или гибель клеток. Малые дозы вызывают хромосомные перестройки, мутации, ведущие к сдвигам в генетическом аппарате клеток

Если мутация произойдет в клетке, не участвующей в размножении, т.е. в соматической клетке, то измененной окажется лишь та часть организма, которая развилась из мутантной клетки; на потомках это не скажется. Если же мутация затронет половые клетки, то все изменения будут закреплены в потомстве.

Однако организм имеет возможность определить возникновение хромосомной перестройки, и, зачастую, эта перестройка его совершенно "не радует". В таком случае он включает защитные механизмы, производящие "ремонт" поврежденной части ДНК. Специальные репарирующие ферменты "вырезают" из ДНК поврежденный участок и при дальнейшей репликации ДНК вырезанный участок замещается нормальным.

Иногда такой "ремонт" бывает неэффективным, и генетический материал претерпевает изменения, что приводит к эволюции развития. Иначе говоря, изменения наследственного материала могут случайно оказаться удачными и тем самым дать группе особей некоторые преимущества, а естественный отбор окажет предпочтение этим особям. Вот только ионизирующее излучение, как правило, не улучшает признаки, а чаще ухудшает, если не приводит к гибели.

В настоящее же время совершенно точно установлено, что зародыши различных животных, в первую очередь млекопитающих, а также зародыши человека поражаются даже такими малыми дозами радиации, которые практически никак не сказываются на организме взрослой самки.

Стандартная флюорография, проводимая населению с целью выявления туберкулеза, не приносит взрослому человеку ощутимого вреда. Однако подобное облучение (или рентген зуба, рентген конечности при травме и т.п.), выполненные в первые дни после оплодотворения до момента имплантации зародыша в стенку матки, приведет к его гибели. Уродств не будет, зародыш погибнет, и женщина может даже не заметить прервавшейся беременности.

Однако уже после имплантации ионизирующая радиация индуцирует самые различные аномалии развития. Частота, тяжесть и характер их зависят не только от дозы излучения, но и от стадии эмбриогенеза, на которой зародыш подвергся облучению.

На всех стадиях эмбриогенеза центральная нервная система особенно чувствительна к облучению, и последствиями этого являются микроцефалия, гидроцефалия, общая задержка развития и отставание умственного развития ребенка. Возможны уродства скелета и половых органов.

Доза же излучения, как уже упоминалось выше, может вызывать как гибель клеток, так и мутации: соматических клеток без каких либо серьезных последствий, половых клеток – с копированием нарушений генетического аппарата и передачей по наследству.