Возрастно-специфические реакции на облучение в эмбриогенезе

Лекция № 9

Тема: ДЕЙСТВИЕ РАДИАЦИИ НА ЭМБРИОН И ПЛОД. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О МЕХАНИЗМЕ БИОЛОГИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ

ДЕЙСТВИЕ РАДИАЦИИ НА ЭМБРИОН И ПЛОД

В литературе существует сравнительно мало данных о действии ионизирующих излучений на эмбрион и плод человека. В основном эти сведения ограничиваются описанием результатов лучевой терапии (облучении области живота беременных женщин) и исследованием детей, подвергшихся внутриутробному облучению в результате военных действий (Нагасаки и Хиросима) и аварий (ЧАЭС). Общий вывод из этих наблюдений—радиочувствительность плода тем выше, чем он моложе.

У выживших детей повреждающее действие радиации проявляется в виде различных уродств, задержки физического и умственного развития или их сочетаний. Наиболее частые уродства — микроцефалия, гидроцефалия и аномалии развития сердца.

Имеющихся данных, однако, явно недостаточно для установления предельно допустимой дозы облучения плода, поэтому в действительности приходится, как и в других случаях, прибегать к экстраполяции на человека результатов, полученных в экспериментах на животных.

ВОЗРАСТНО-СПЕЦИФИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ НА ОБЛУЧЕНИЕ В ЭМБРИОГЕНЕЗЕ

Крайне высокая радиочувствительность организма в антенатальном, внутриутробном периоде развития легко объяснима, так как в это время он представляет собой конгломерат из делящихся и дифференцирующихся клеток, обладающих наибольшей радиочувствительностью.

Эмбрион находится в постоянном развитии. Поэтому в зависимости от времени закладки, формирования и дифференцировки тех или иных тканей, органов или систем любая из них может оказаться крайне радиочувствительной независимо от ее радиочувствительности во взрослом состоянии.

Например, весьма частым последствием облучения эмбриона является микроцефалия или вообще отсутствие ЦНС, возникающие при облучении в дозах 0,5—2 Гр, хотя во взрослом организме подобного нельзя вызвать никакими дозами. Поэтому эмбрион и плод считается наиболее радиочувствительными стадиями развития любого организма. Радиочувствительность эмбриона определяется наиболее чувствительной системой, находящейся в данный момент в состоянии активного развития.

В то же время эмбрион обладает важной особенностью, не обнаруживаемой на иных стадиях жизненного цикла: способностью к восстановлению, регенерации и перестройке. Уже на самых ранних стадиях эмбрион содержит активные фагоциты, способные поглощать и устранять продукты клеточного распада и остатки разрушенных облучением клеток. После их удаления организм старается по мере возможности заполнить образующийся дефицит оставшимися недифференцированными и неразрушенными первоначальными клетками, благодаря чему эмбрион может не погибнуть, в топографическом отношении формируется нормально, но уменьшается его масса или отдельные его органы за счет разрушенных облучением клеток. Это приводит к микрофтальмии, микроцефалии, замедлению роста. В этих случаях эмбрион или новорожденный выглядит внешне нормальным, но отличается меньшими размерами. К другим отклонениям от нормы относятся изменения поведения и укорочение продолжительности жизни.

Различают три основных периода внутриутробного развития организма,в течение которых изучают повреждающее действие ионизирующих излучений:

1. до имплантации,

2. период основного органогенеза,

3. плодный период.

Кроме того, эмбриогенное действие радиации изучают при облучении самок непосредственно перед оплодотворением. Такое облучение вызывает гибель эмбрионов вследствие летального повреждения яйцеклетки.

Облучение на ранних стадиях (до имплантации и в начале органогенеза), как правило, заканчивается внутриутробной гибелью или гибелью новорожденного (при облучении в середине периода органогенеза). Воздействие в период основного органогенеза вызывает уродства, а облучение плода — лучевую болезнь новорожденного.

Долго дискутировавшийся вопрос о прямом или опосредованном (через организм матери) механизме повреждающего действия ионизирующей радиации на плод был решен экспериментально. Убедительно показано, что эмбриогенное действие радиации является преимущественно прямым, возможность дистанционного влияния на нарушение развития плода составляет не более 5% от общего повреждающего действия радиации. Доказательством этого являются, например, данные на мышах Л. Рассела о том, что заметные отклонения эмбриона от нормы могут быть легко вызваны на 7—8-е сутки беременности облучением в дозах 0,1—0,25 Гр, на которое материнский организм, по существу, не реагирует. При облучении матери перед зачатием в заведомо повреждающих дозах (до 4 Гр) не обнаруживается никаких признаков повреждения развивающегося плода.

Причем, изменения, возникающие в нейробластах зародыша, обнаруживаются уже через 2 ч после облучения, т. е. значительно раньше, чем развивается лучевой синдром у матери.

Эмбрионы мышей до имплантации (до 5-х суток) наиболее радиочувствительны к облучению — 80 % из них погибают до рождения, причем даже в этот период (с 1-х по 5-е сутки) радиочувствительность с возрастом заметно понижается. Выжившие эмбрионы обычно не имеют заметных уродств. Затем следует период 6,5—12,5 суток, когда облучение вызывает наибольшую частоту уродств, период характеризуется минимумом внутриутробной смертности и пиком гибели новорожденных. При дозе 2 Гр гибель бывает наивысшей, если облучение происходит в период от 9,5 до 10,5 суток и не отличается от контроля при облучении до 7,5 или после 11,5 суток. Таким образом, период основного органогенеза (6,5—12,5 сутки) следует рассматривать как наиболее радиочувствительный для большинства органов и систем организма, облучение которых (в зависимости от их жизненной значимости) приводит к гибели плода, новорожденного или возникновению уродств.

Это еще раз подтверждает общую связь радиочувствительности клеток с такими процессами их жизни, как деление и дифференцировка. При этом самыми радиочувствительными являются дифференцирующиеся клетки; именно они определяют наиболее радиочувствительные стадии в развитии определенной ткани, органа, системы. Вот почему ионизирующие излучения являются великолепным инструментом в руках эмбриологов, с помощью которого удается со значительно большей точностью, чем посредством ранее применявшейся экстирпации, определять предполагаемые зоны формирования того или иного органа в эмбрионе на ранних стадиях развития, так как известно, что дифференциация органа может предшествовать видимому появлению его зачатка.