Всероссийский центр экстренной и радиационной медицины им. А.М. Никифорова МЧС России,

г. Санкт-Петербург, Россия

Все возрастающее экологическое неблагополучие в значительной степени связано с угрозой слабого радиационного воздействия на большие группы населения (техногенные катастрофы, профессиональная деятельность). До настоящего времени проблема медико-биологических последствий радиационной аварии на Чернобыльской АЭС и оценка степени биологической опасности умеренных и малых доз ионизирующих излучений является предметом широкого обсуждения и дискуссий научной общественности.

Представлен новый подход к изучению опасности действия радиации, основанный на исследовании особых нестохастических (немишенных) видонеспецифических немутагенных клеточных эффектов, инициированных облучением в малых дозах.

Показано, что наряду со стохастическими мутационными эффектами существует еще одна особая категория нестохастического клеточного повреждения, которое может быть отнесено к широко изучаемым в последние годы проявлениям нестабильности генома и, судя по фенотипу, обусловлено эпигенетическими изменениями. Речь идет о практически необратимом массовом наследуемом изменении клеток, возникающем по принципу альтернативности («все или ничего»), которое может являться первопричиной развития дозонезависимых общесоматических нарушений при низкодозовом облучении. Эти эффекты, названные нами «альтернативными» (АЭ), включаются уже при низких пороговых дозах радиации и затем не изменяются при любом увеличении их значений. Эффекты отличаются от обычно изучаемого мутагенного действия радиации массовостью, высокой частотой возникновения, дозонезависимостью, практической необратимостью, проявлением вне связи с митозом. Эти эффекты у млекопитающих ярко проявляются в тканях с низкой интенсивностью пролиферации (так называемые «малообновляющиеся ткани»), повреждение которых, как известно, играет большую роль в патогенезе отдаленной неканцерогенной соматической патологии.

Таким образом, с общепринятых позиций, основанных на учете проявления генетического повреждения, малообновляющиеся ткани (особенно в физиологических условиях) являются малоуязвимыми для действия радиации. Это затрудняет понимание их участия в формировании вредных соматических последствий, особенно после относительно слабых радиационных воздействий, когда в соответствии с «принципом попаданий» число генетически поврежденных клеток незначительно.

В связи с этим большой интерес имеют представляемые нами данные, которые позволяют по-новому подойти к оценке радиочувствительности малообновляющихся тканей и по-новому поставить вопрос об их участии в развитии отдаленной неопухолевой соматической патологии. В общей форме они могут быть отнесены к проблеме внутриклеточной регенерации, поднятой в свое время Д.С. Саркисовым. В соответствие с его концепцией именно эта форма обновления имеет основное значение для функционирования редко пролиферирующих тканевых систем, как в обычных условиях, так и после повреждающего воздействия (физиологическое и репаративное внутриклеточное обновление).

Наиболее детально нами анализировались данные, полученные при электронной микроскопии малообновляющегося эндотелия капилляров миокарда крысы. Взрослые самцы белых беспородных крыс облучали рентгеновскими лучами в разных дозах при разных условиях воздействия (общее облучение в дозах 0,5, 2,25 и 4,5 Гр; облучение области миокарда в дозах 9, 30, 48 и 100 Гр и частичное облучение области живота в дозах 9 и 18 Гр). Материал для электронной микроскопии брали из разных участков миокарда в ближайшие (1-48 час), более отдаленные (4-30 сут) и поздние (3-18 мес) сроки после воздействия. Контролем служили одновозрастные крысы, которых содержали в тех же условиях, что и подопытных. Для выявления АЭ в качестве наиболее надежных морфологических критериев были выбраны: отечная дегенерация, внутриклеточный лизис и изолированное повреждение митохондрий. Эти нарушения встречаются наиболее часто и не представляют затруднений для дифференциальной диагностики. Они развиваются независимо друг от друга.

Показано, что все примененные воздействия вызывают в популяции эндотелиоцитов стереотипные ультраструктурные нарушения. Имели место персистирование изменений; широкий спектр патологии с преобладанием мелких очаговых дефектов; преимущественная локализация в цитоплазме; отсутствие связи с митозом; мозаичный характер распределения в популяции; признаки компенсаторно-восстановительных процессов.

В опыте поврежденные клетки встречаются значительно чаще, чем в контроле, причем это касается всех учитываемых изменений. Данный эффект регистрировали на протяжении всего срока исследований.

Мы суммировали данные, полученные при учете разных ультраструктурных изменений с тем, чтобы судить об общем содержании учитываемых нами дефектных клеток в популяции эндотелиоцитов. При такой подаче материала разница опыта с контролем еще более убедительная. Среднее содержание дефектных клеток за срок наблюдения с доверительными границами (р0,05) составило для 38 подопытных крыс 18,5±2,8, что более чем на порядок превышает соответствующий уровень в контроле (1,29 ±0,4). Таким образом, облучение в дозе 0,5 Гр вызывает серьезное морфологическое переустройство в сосудистом эндотелии крыс.

В связи с проблемой отдаленных эффектов малых доз радиации и выявленными изменениями эндотелиоцитов, важно было проанализировать, как могут отражаться данные клеточные нарушения на общем состоянии ткани. Cнижение клеточности должно особенно проявляться в тканях с крайне редким клеточным делением и повышенным выходом нежизнеспособных клеток. Это хорошо прослежено в эндотелии кровеносных капилляров миокарда крысы после общего облучения в дозах 0,5-4,5 гр. В этой ткани в местах десквамации погибших клеток систематически появлялись дефектные участки (при сохранении неклеточного слоя капилляров). Эти «дырчатые» участки ликвидировались за счет увеличения распластывания соседних неповрежденных (или мало поврежденных) клеток, что приводило к истончению данных участков эндотелия. Число истонченных участков со временем росло. Происходила постепенная депопуляция эндотелиальной выстилки. Изменения такого рода можно, по-видимому, сопоставить с появлением в отдаленные сроки после облучения в относительно малых дозах разнообразных нарушений микроциркуляции (разрывы стенок капилляров с микрокровоизлияниями, образование микротромбов, нарушение кровотока в отдельных участках капиллярной сети, сокращение ее плотности). Предполагается, что из патологических изменений, наблюдаемых в эндотелии, этому могут способствовать закупорка или сужение просвета капилляров разбухающими при отеке эндотелиоцитами, а также десквамация гибнущих эндотелиоцитов с сопутствующим разрывом базального слоя капилляра. Тем самым появляются некоторые новые экспериментальные обоснования результатам клинических наблюдений о повышении риска развития сосудистой патологии в отдаленные сроки после облучения в малых дозах. В прикладном аспекте существенно, что обнаруживаются неизвестные ранее процессы, обеспечивающие развитие структурных изменений в малообновляющихся тканях млекопитающих уже после слабых радиационных воздействий. Рассмотренные материалы открывают новый подход к изучению возможностей ослабления отдаленных общебиологических последствий действия радиации.