РАДИОЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ

РАДИОЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ — чувствительность биологических объектов к повреждающему воздействию ионизирующего излучения. Количественная оценка радиочувствительности производится путем определения поглощенных Лучевая терапия).

Весьма важен правильный выбор адекватных методов и критериев оценки Радиочувствительности. Многие реакции на облучение специфичны для определенных тканей и систем. Напр., такая универсальная реакция клеток на облучение (см.), как задержка деления, легко выявляется в активно пролиферирующих тканях и не может быть выявлена в тканях, где клеточное деление выражено слабо или отсутствует. Поэтому для оценки Радиочувствительности обычно используют такие четко регистрируемые реакции, как выживаемость (или гибель) клеток или организмов.

Диапазон видовых различий Р. организмов весьма широк и измеряется несколькими порядками. Не меньшее разнообразие отмечается и в Р. разных клеток и тканей. Наряду с радиочувствительными структурами (кроветворная система, кишечник и половые железы) существуют так наз. радиоустойчивые, или радиорезистентные, ткани (костная, мышечная и нервная).

Говоря о Р. организма — главном объекте изучения мед. радиобиологии (см.) — необходимо помнить, что она варьирует в пределах одного вида, в зависимости от возраста— возрастная Р. (наиболее радиочувствительны молодые и старые животные, наиболее радиорезистентны — половозрелые и новорожденные), от пола — половая Р. (как правило, самцы более радиочувствительны) и у разных особей одной и той же популяции — индивидуальная Р. Менее изучены сезонные и суточные колебания Р.

Чтобы понять механизмы, определяющие естественную Р. организма, без чего невозможно правильно оценить последствия облучения человека, рассмотрим последовательно клеточные и тканевые аспекты Р., так как клетка — основная биологическая единица, в к-рой реализуется воздействие поглощенной при облучении энергии, что в последующем приводит к развитию лучевого поражения. Среди многих проявлений жизнедеятельности клетки наиболее радиочувствительной является способность к делению. Под клеточной гибелью (или летальным эффектом) в радиобиологии понимают утрату клеткой способности к пролиферации, а выжившими считают клетки, сохранившие способность к неограниченному размножению. В зависимости от связи летального эффекта с процессом деления различают две основные формы радиационной гибели клетки: интерфазную (наступающую до деления клетки или без него) и репродуктивную (происходящую после первого или нескольких последующих циклов деления). Для большинства клеток, в т. ч. и для клеток многих млекопитающих, характерна репродуктивная форма лучевой гибели, основной причиной к-рой являются структурные повреждения хромосом, возникающие в процессе облучения. Они обнаруживаются цитогенетическими методами исследования на разных стадиях митоза (чаще в анафазе или в метафазе) в виде так наз. хромосомных перестроек, или аберраций. Гибель таких аберрантных клеток или их потомков происходит вследствие неравномерного разделения или частичной утраты жизненно необходимого генетического материала из-за неправильного соединения разорванных хромосом или отрыва их фрагментов. Определение доли клеток с хромосомными аберрациями часто используют в качестве надежного количественного показателя Р., так как, с одной стороны, число таких поврежденных клеток четко зависит от дозы ионизирующего излучения, а с другой — этот критерий, отражая его летальное действие, хорошо коррелирует с количеством погибающих клеток, оцениваемым по снижению способности к клонообразованию. С помощью этих методов на синхронизированных клеточных культурах было установлено, что Р. клетки меняется в зависимости от того, па какой стадии своего жизненного цикла она подверглась облучению. Для большинства клеток самой радиочувствительной стадией является стадия синтеза ДНК (см. Митоз). При облучении в начале предсинтетического периода выживаемость клеток оказывается значительно большей. Она резко снижается при облучении в начале фазы синтеза ДНК и снова возрастает, достигая наибольшего уровня при облучении в конце периода синтеза.

Интерфазная гибель клетки наступает до вступления в митоз и для большинства клеток такая гибель возможна лишь при очень больших дозах. Однако для некоторых клеток, напр, для малодифференцированных кроветворных элементов и лимфоцитов, интерфазная гибель происходит уже при относительно низких дозах облучения. Клетки, погибающие таким путем, могут быть выявлены через 2—6 час. после облучения с помощью обычных цитол. методов исследования по различным изменениям (чаще пикноз ядра и фрагментация хроматина). Подсчет таких дегенерирующих клеток также используют в качестве количественного показателя лучевого поражения.

Молекулярным субстратом, ответственным за гибель клетки, является ДНК и ее комплексы с белками и ядерной мембраной. Разработаны молекулярно-биологические методы количественной оценки повреждения ДНК, используемые при изучении механизмов радиационного поражения клеток и восстановления их жизнеспособности. Последнее обусловлено репарацией ДНК, осуществляемой специальной системой ферментов. Эффективность репарации ДНК, по современным представлениям, имеет определяющее значение в клеточной Р.

Закономерности реакций клеток на облучение сохраняются и при облучении организма, Р. к-рого определяется радиочувствительностью тканей, органов и систем, непосредственно подвергающихся облучению. Однако тканевую, а тем более органную и системную Р. нельзя рассматривать как сумму клеточных эффектов. На тканевую Р. оказывают большое влияние дополнительные факторы: кровоснабжение, объем облучаемых тканей, гомеостатический контроль регулирующих систем. Все это усложняет оценку тканевой Р., но не отвергает принципиального и ведущего значения цитокинетических параметров, определяющих тип и меру лучевых реакций на всех уровнях биол, организации. Именно цитокинетическая характеристика, а точнее пролиферативная активность кроветворной системы, эпителия слизистой оболочки кишечника и клеток половых желез — типичных систем клеточного обновления — является причиной их высокой Р. Напротив, низкий темп физиологической регенерации или ее отсутствие, свойственные костной, мышечной и нервной системе, а также печени, обусловливает их относительную радиорезистентность.

Р. организма может быть охарактеризована на примере острой лучевой болезни (см.), возникающей после общего однократного равномерного внешнего облучения. В этом случае радиационному воздействию одновременно подвергаются все системы, органы и ткани, что позволяет сопоставить картину поражения с поглощенной дозой в так наз. критических органах (см.). Между дозой облучения, выживаемостью и средней продолжительностью жизни существует строгая зависимость, определяемая различиями в Р. отдельных жизненно важных систем, поражение которых проявляется в виде характерных синдромов — кроветворного (костномозгового), кишечного и церебрального. Кроветворный синдром развивается у большинства млекопитающих при общем облучении в дозах от 500 до 1000 рад (5 — 10 Гр). Смерть наступает в период от 2 до 4 нед. от аплазии кроветворной ткани. Кишечный синдром развивается при дозах излучения 1000— 10 000 рад (10—100 Гр) и заканчивается летальным исходом в сроки 4—7 дней после облучения. При облучении в дозах 15 000 рад (150 Гр) и более гибель наступает от церебрального синдрома в первые сутки или часы.

При дозе облучения, превышающей 100 000 рад (1 кГр), животные погибают мгновенно вследствие денатурационной инактивации клеток («молекулярная гибель»).

Результаты воздействия ионизирующего излучения на ц. н. с. принципиально отличаются от результатов облучения костного мозга и кишечника, т. к. зрелая нервная ткань является непролиферирующей и состоит из высокодифференцированных клеток, замещение которых не происходит в течение всей жизни. Гибель нервных клеток, приводящая к церебральному синдрому, происходит по типу интерфазного поражения или вследствие повреждения питающих кровеносных сосудов.

Р. костного мозга является основным фактором, определяющим Р. организма млекопитающих. Именно гибель его клеток при общем облучении даже в минимально летальной дозе определяет смертельный исход. Характеризуя Р. организма человека и млекопитающих, обычно имеют в виду дозы, вызывающие их гибель при явлениях кроветворного (костномозгового) синдрома.

Что касается тканей и органов, отнесенных к радиорезистентным, то нельзя сказать, что они совсем не реагируют на воздействие ионизирующего излучения. И в клетках непролиферирующих тканей под влиянием облучения возникают повреждения хромосом, не реализуемые, однако, из-за отсутствия клеточного деления, а потому и не сказывающиеся на жизнеспособности покоящихся клеток. Но если искусственно вызвать пролиферацию таких клеток (напр., клеток печени путем частичной ее резекции), то оказывается, что они как бы «запомнили» радиационное воздействие, и в делящихся элементах регенерирующего органа легко обнаруживаются хромосомные аберрации, причем выход таких поврежденных клеток на единицу дозы оказывается таким же, как и в клетках радиочувствительных органов. Есть основания полагать, что «консервация» радиационного поражения хромосом в клетках органов и систем, характеризующихся низким уровнем физиол, пролиферации, является причиной их функциональной неполноценности в отдаленные сроки после облучения; это способствует в конечном итоге сокращению продолжительности жизни организма и развитию злокачественных опухолей.

Искусственное изменение Р., или управление Р., осуществляется как в сторону ее снижения (противолучевая защита), так и в сторону повышения (радиосенсибилизация). Физические и химические агенты, используемые для противолучевой защиты, получили название радио протекторов (см.), а применяемые для сенсибилизации к излучению — радиосенсибилизаторов (см. Радиосенсибилизирующие вещества).

Важным средством управления радиочувствительностью, в т. ч. с целью направленной модификации Р. нормальных и опухолевых тканей при лучевой терапии (см.), является регуляция тканевого напряжения кислорода, основанная на том, что Р. тканей увеличивается при его повышении и уменьшается при его понижении (см. Кислородный эффект).

Библиография: Бонд В., Флиднер Т. и Аршамбо Д. Радиационная гибель млекопитающих, пер. с англ., М., 1971; Сравнительная клеточная и видовая радио-чувствительность, под ред. В. Бонда и Т. Сугахары, пер. с англ., М., 1974; Эйдус Л. X. Неспецифическая реакция клеток и радиочувствительность, М., 1977; Ярмоненко С. П. Радиобиология человека и животных, М., 1977.

С. П. Ярмоненко.