Количественные характеристики лучевого поражения клеяюк
При определении зависимости между дозой облучения и количеством со-храняющих при ней жизнеспособность клеток оказывается, что некото-рое их число погибает после воздействия уже в самой малой дозе. В то же время и при весьма болыпих дозах, порядка 10 Гр и более, некоторые клетки могут сохранить жизнеспособность. Кривая убывания числа вы-живших клеток в зависимости от дозы идет в большей своей части экспо-ненциально, что свидетельствует о случайности события радиационной гибели клетки. В соответствии с формальными представлениями, в клет-ке имеется «мишень», под которой понимается критическая микрострук-тура или совокупность каких-то микропроцессов, повреждение которых несовместимо с сохранением клеткой жизнеспособности. Совпадение микрообъема, в котором реализуется порция поглощенной в веществе энергии, с такой мишенью — событие, приводящее к инактивации клет-ки. Такое совпадение носит вероятностный характер. С повышением дозы эта вероятность возрастает. Уже при самой малой дозе воздействия, если единственный акт ионизации произошел в пределах мишени, клетка погибает. Но и при очень высокой дозе существует вероятность того, что ни одна из ионизаций не затронула мишени. В этом случае клетка должна сохранить жизнеспособность.
Для удобства анализа зависимость выживания клеток от дозы облуче-ния обычно изображают кривой, выполненной в полулогарифмическом масштабе (рис. 67). Кривая состоит из двух участков. Основной (конеч-ный) участок кривой прямолинеен, что отражает экспоненциальный ха-рактер зависимости при облучении в относительно высоких дозах. Более пологий начальный участок («плечо») отражает процессы репарации, ко-торые при невысоких дозах облучения обеспечивают известную рези-стентность клеток.
о
о о
о
о о
о о о
О о
ы о
-4 О1
о о
Фракция выживших клеток
о
о о о
ы о о Р ы Р
•>! О1 "_». N0 -.1 СЛ
в) о ч
Действие излучений на ткани, органы и системы. Радиочувствительность тканей
Ткани организма весьма различаются по радиочувствительности. Если гибель лимфоцитов или костномозговых клеток удается зарегистрировать после облучения в дозах, равных десятым долям грея, то мышечные и нервные клетки выдерживают нередко дозы в десятки грей. Определенная закономерность в распределении тканей по радиочувствительности отмечена еще в самом начале изучения биологического действия излучений в 1906 г. французскими учеными Бергонье и Трибондо. Ими было сформулировано правило, согласно которому ткани тем более радиочувствительны, чем выше пролиферативная активность составляющих их клеток, и тем более радиорезистентны, чем выше степень их дифференцировки. Высокую радиочувствительность активно пролиферирующих клеток связывают с особой ролью при облучении повреждений уникальных структур ядерной ДНК (см. выше). На тканевом уровне острое радиационное поражение проявляется нарушениями структуры и функции, зависящими прежде всего от клеточного опустошения ткани. Хотя радиочувствительность тканей определяется главным образом радиочувствительностью составляющих эту ткань клеток, нельзя сбрасывать со счетов и опосредованные влияния радиации через поражение ре-гулирующих систем — нервной, эндокринной. Кроме того, радиочувствительность органа зависит от его функционального состояния. Так, чувствительность обычно повышается при усилении функции органа (молочной железы в периоде лактации, щитовидной железы в состоянии гипертериоза и т. д.).Аг Радиочувствительность тканеи на ткани, органы и системы. Действие излучений ния, доли неповрежденных молекул при облучении растворов и т. п. чаемой популяции клеток. Аналогичные зависимости доза-эффект характеризуют и многие дру-гие радиобиологические эффекты, как, например, зависимость от дозы облучения доли клеток, в которых не возникли хромосомные поврежде- ции и определяется как доза, соответствующая точке пересечения про-должения прямолинейного участка кривой с горизонтальной линиеи, проведенной на уровне 100% выживаемости клеток. Чем меньше значения В0 и Оч, тем выше радиочувствительность изу- той за начало отсчета. Вч (доза плеча) характеризует способность к внутриклеточной репара- В0 характеризует угол наклона экспоненциального участка кривои и определяется как доза, при облучении в которой количество жизнеспо-собных клеток снижается в е (2,72) раз, т. е. до 37% от величины, приня- ^а В я я 5Л О о К О л Основными параметрами радиочувствительности клеток являются ве-
Во взрослом организме, в соответствии с правилом Бергонье и Трибондо, непролиферирующие высокодифференцированные нервные клетки высокорадиорезистентны. Однако это относится лишь к морфологическим проявлениям повреждения. Функциональные же реакции нейронов обнаруживаются в ответ на облучение уже в ничтожных дозах. Так, ранние изменения электроэнцефалограммы появляются после облучения в дозе 0,5 мГр; облучение в дозе 1 мГр вызывает заметное удлинение време-ни рефлекса в ответ на электрораздражение. Спящие крысы просыпаются в результате облучения в дозе 0,01—0,02 Гр. Волны электрической активности в переживающих in vitro нервных клетках вызывает облучение в дозе 0,01 Гр. Все это говорит о высокой реактивности элементов нервной системы по отношению к радиационным воздействиям.
Можно заключить, что термин «радиочувствительность» в его обычном употреблении не очень удачен. Казалось бы, логичнее, как это предлагал в свое время видный патофизиолог и радиобиолог П. Д. Горизонтов, понимать под радиочувствительностью количественное выражение любых форм реакции биологического объекта на облучение, а не только повреждения. Если бы это предложение утвердилось, нервную ткань называли бы наиболее радиочувствительной. Однако в радиобиологии термин радиочувствительность применяется чаще всего как синоним радиопоражаемости.