25. Радиочувствительность: определение понятия, критерии оценки. Факторы, определяющие радиочувствительность на клеточном уровне.

Радиочувствительность (радиопоражаемость) - это чувствительность биологических объектов к действию ионизирующих излучений. Альтернативные понятия радиочувствительности - радиоустойчивость (радиорезистентность).

При сравнении радиочувствительности различных биосистем используют следующие критерии оценки:

а) непосредственное изменение выживаемости изучаемых объектов в результате облучения в определенных дозах или

б) количественные показатели поражения, связанные в данном диапазоне которые в данном диапазоне доз связаны с выживаемостью.

Наиболее часто в качестве меры радиочувствительности используется ЛД₅₀ - доза облучения, вызывающая гибель 50% облучённых организмов за различное время после облучения (в зависимости от вида живых организмов: наиболее радиочувствительны - млекопитающие, ЛД₅₀ = 2,5-4,0 Гр для человека, наименее - бактерии, их ЛД₅₀ = 1000-3000 Гр).

Различные виды живых организмов существенно различаются по степени радиочувствительности, которая варьирует в пределах одного вида (индивидуальная радиочувствительность), в пределах тканей и клеток одного организма, поэтому для правильной оценки последствий облучения организма необходимо оценивать радиочувствительность на различных уровнях - клеточном, тканевом, органном, организменном.

Факторы, определяющие радиочувствительность на клеточном уровне:

- организация генома (в том числе кариопикнотический индекс)

- состояние системы репарации ДНК

- содержание в клетке антиоксидантов

- активность ферментов, утилизирующих продукты радиолиза воды (каталазы, разрушающей перекись водорода, или супероксиддисмутазы, инактивирующей супероксидный радикал)

- интенсивность окислительно-восстановительных процессов.

26. Факторы, определяющие радиочувствительность на тканевом уровне, правило Бергонье-Трибондо. Радиочувствительность на органном, организменном, популяционном и эволюционном уровнях.

Факторы, определяющие радиочувсвительность на тканевом уровне:

1) пролиферативная активность клеток ткани

2) степень дифференцировки клеток, составляющих данную ткань.

На тканевом уровне выполняется правило Бергонье-Трибондо: радиочувствительность ткани прямо пропорциональна пролиферативной активности и обратно пропорциональна степени дифференцировки составляющих ее клеток. Из данного правила следует: наиболее радиочувствительные ткани в организме те, которые имеют резерв активно размножающихся малодифференцированных клеток (кроветворная ткань, гонады, эпителий тонкого кишечника), наименее радиочувствительные (наиболее радиорезистентные) ткани в организме - высокоспециализированные малообновляющиеся (мышечная, костная, нервная ткани). Исключение из правила Бергонье-Трибондо: лимфоциты - высокоспециализированные клетки с высокой радиочувствительностью.

На органном уровне радиочувствительность зависит не только от радиочувствительности тканей, составляющих данный орган, но и от его функций.

а) семенники - их клетки находятся на разных стадиях развития, наиболее радиочувствительные - сперматогонии, наиболее радиорезистентные – сперматозоиды. После однократного облучения в дозе 0,15 Гр количество спермы может уменьшиться, после облучения в дозе 3,5-6 Гр наступает постоянная стерильность.

Следует отметить, что облучение не оказывает видимого влияния на половую потенцию.

б) яичники - в яичниках взрослой женщины содержится популяция первичных и вторичных овоцитов, находящихся на разных стадиях развития (их образование заканчивается в ранние сроки после рождения). Данная особенность определяет высокую радиочувствительность женских половых клеток и их неспособность к регенерации. Воздействие однократного облучения в дозе 1-2 Гр на оба яичника вызывает временное бесплодие и прекращение менструаций на 1-3 года, при остром облучении в дозе 2,5-6 Гр развивается стойкое бесплодие.

в) желудочно-кишечный тракт - наиболее радиочувствителен тонкий кишечник, далее по снижению радиочувствительности следуют: полость рта, язык, слюнные железы, пищевод, желудок, прямая и ободочная кишки, поджелудочная железа, печень.

г) сердечно-сосудистая система - наиболее радиочувствителен в сосудах наружный слой сосудистой стенки (из-за высокого содержания в нем коллагена). Сердце - радиорезистентный орган, однако при локальном облучении в дозах 5-10 Гр обнаруживается изменения миокарда, при дозе 20 Гр отмечается поражение эндокарда.

д) органы дыхания - у взрослого легкие - стабильный орган с низкой пролиферативной активностью, поэтому последствия облучения проявляются не сразу; при локальном облучении может развиться радиационный пневмонит с гибелью эпителиальных клеток, воспалением дыхательных путей и легочных альвеол и фиброзом, часто лимитирующим проведение лучевой терапии. При однократном воздействии гамма-излучения LD₅₀ для человека составляет 8-10 Гр, а при фракционировании в течение 6-8 недель – около 30 Гр.

е) мочевыделительная система - в обычных условиях почки достаточно радиорезистентны, поэтому влияние на них облучения, кроме высоких доз, проявляется поздно. Облучение в дозах более 30 Гр за 5 недель может вызвать хронический нефрит (лимитирующий фактор при проведении лучевой терапии опухолей органов брюшной полости).

ж) орган зрения - возможны два типа поражения: 1) воспалительные процессы в конъюнктиве и склере (при дозах облучения 3–8 Гр) и 2) лучевая катаракта (при дозах облучения 3–10 Гр) - наиболее опасно для ее развития нейтронное облучение.

з) нервная система - нервная ткань высоко специализированная и радиорезистентная; гибель нервных клеток наблюдается при дозах облучения свыше 100 Гр.

и) эндокринная система - эндокринные железы имеют низкую скорость обновления клеток и у взрослых относительно радиорезистентные; в растущем или пролиферативном состоянии эндокринные железы более радиочувствительны.

к) костно-мышечная система - орость обновления клеток и у взрослых относительно радиорезистентные; в раступованных клеток (у взрослых костная, хрящевая и мышечная ткани радиорезистентны; в пролиферативном состоянии (в детском возрасте или при заживлении переломов) радиочувствительность этих тканей повышается. Наибольшая радиочувствительность скелетной ткани характерна для эмбрионального периода, так как особенно интенсивная пролиферация остеобластов и хондробластов у человека происходит на 38-85 сутки эмбрионального развития.

На популяционном уровне радиочувствительность зависит от следующих факторов:

1) особенности генотипа - в человеческой популяции 10 - 12% людей отличаются повышенной радиочувствительностью, что связано с наследственно сниженной способностью к ликвидации разрывов ДНК либо со сниженной точностью процесса репарации; повышенная радиочувствительность сопровождает такие наследственные заболевания как атаксия-телеангиэктазия, пигментная ксеродерма

2) физиологическое (сон, бодрость, усталость, беременность) или патофизиологическое (хронические заболевания, ожоги, механические травмы) состояния организма

3) пол - мужчины обладают большей радиочувствительностью

4) возраст - наименее чувствительны люди зрелого возраста.

Радиочувствительность на эволюционном уровне: чем более высокоорганизованным является организм, тем он более радиочувствителен (наиболее радиорезистентны - бактерии, наименее радиорезистентны - собаки, овцы, обезьяны, человек).