Действие излучений на эмбрион и плод.

Внутриутробное развитие ребенка происходит в три периода - предимплантации, органогенеза и фетогенеза (плодовый период).

1. Предимплантация начинается с момента оплодотворения яйцеклетки. Подвергаясь быстрому делению, оплодотворенная яйцеклетка двигается по яйцеводу от яичника к матке и тут погружается (имплантируется) в ее слизистую оболочку. В отличие от следующих периодов внутриутробного развития, длительность предимплантации у всех млекопитающих приблизительно одинакова. У человека она составляет 8 суток.

Поглощенная в этот период довольно большая доза радиации оказывается смертельной для крошечного зародыша, который состоит всего из нескольких клеток. При более низких уровнях облучения повреждение оказывается не настолько катастрофическим, зародыш сохраняет способность к нормальному развитию.

Тщательные радиоэмбриологические исследования показали, что в период предимплантации радиочувствительность зародыша зависит от возраста, в котором он подвергся облучению (суток, часов). Изменения радиочувствительности обусловлены количеством клеток, из которых состоит зародыш на момент облучения и фазой генерационного цикла, в которой эти клетки находятся.

Наибольшая радиочувствительность отмечается сразу после погружения спермия в яйцеклетку. В экспериментах с облучением рентгеновскими и -лучами гибель 50% зародышей наблюдалась при дозе 1,5 Гр на момент погружения спермиев и только при дозе 0,3 Гр через 4-6 часов. В это время в оплодотворенной яйцеклетке начинается процесс удвоения хромосом (или ДНК), который предшествовал первому делению. Второй пик радиочувствительности совпадает со временем "проклевывания" зародыша из зародышевого пузырька непосредственно перед имплантацией. Необходимо отметить, что соединения, которые влияют на репарацию, восстановление структуры ДНК после ее радиационного повреждения, резко усиливают радиационный эффект. К ним относятся, в частности, кофеин, содержащийся в зернах кофе, чайном листе, ионы тяжелых металлов, некоторые антибиотики.

По степени радиационного риска для предимплантационного зародыша позволяют судить данные учета поломок и потерь хромосом - носителей наследственной информации в клетке. Увеличение частоты хромосомных дефектов наблюдалось уже при дозах облучения, не превышающих 0,1 Гр.

2. Органогенез - период, который длится у человека с 9-х суток по 6-ю неделю после зачатия. В этот период начинается дифференцирование клеток зародыша и формирование его органов, а также частей тела. Нарушению развития зародыша в период органогенеза предшествует цепь разнообразных реакций и событий. Их тип и продолжительность зависят от величины дозы и особенно от стадии развития на момент облучения. Так, облучение в начале органогенеза часто обусловливает смерть зародыша. Доминирующий тип радиационных повреждений в процессе формирования будущих органов представленный разнообразными дефектами, увечиями, которые часто называют тератогенными (от имени чудовища Тераса из греческой мифологии).

К наиболее характерным проявлениям радиационных тератогенных эффектов относятся изменения в скелете, который формируется. Различные его повреждения у мышей зафиксированы, например, в диапазоне доз от 0,05 до 0,25 Гр на 7-е сутки после зачатия. В целом стадия индукций скелетогенеза оказалась более чувствительной, чем последующие фазы.

В период органогенеза специализицию клеток часто сопровождает их миграция. Особенно сложное развитие имеет ЦНС, что обусловливает ее исключительную чувствительность к радиации. Дефекты нервной системы индуцируются дозами порядка 0,1 Гр на наиболее чувствительных стадиях развития. В перечне последствий облучения в период эмбриогенеза у экспериментальных животных и человека первое место занимают структурные и функциональные нарушения ЦНС. У всех детей Хиросимы и Нагасаки, облученных внутриутробно, обнаружено нарушение нервной системы. Отмечено высокий процент микроцефалии в сочетании с умственной отсталостью. Минимальная доза, которая обусловливала такую патологию у детей, которые попали под воздействие атомной бомбы, оказалась ниже 0,2 Гр. Нарушение функции коры головного мозга зафиксировано у них при дозе порядка 0,1 Гр.

3. Фетогенез у человека начинается с 7-й недели после зачатия. Это наиболее изученный в радиоэмбриологическом плане период внутриутробного развития. Установлено, что относительно небольшие дозы радиации обусловливают стойкое отставание в росте организма. Воздействие самых низких доз (около 0,1 Гр) на клеточноспецифические эффекты в период развития коры головного мозга у человека и экспериментальных животных подобно. Биологические реакции в меньшей мере демонстративны для низких дозовых эффектов в сравнении с морфологическими или структурными нарушениями. Единственным исключением являются реакции, связанные с носителем наследственной информации - ДНК.

ЗАЩИТА ОТ РАДИОГЕНЕТИЧЕСКИХ ПОРАЖЕНИЙ.

Расширяющееся применение ионизирующих излучений в различных областях науки и техники выдвигает в качестве фундаментальной задачи современной радиобиологии поиск путей повышения радиоустойчивости организма. Один из реальных путей повышения радиоустойчивости организма - использование средств фармакохимической защиты - протекторов, существенно уменьшающих поражающее действие облучения. Под фармакологической защитой понимают введение протектора в организм перед облучением, приводящее к повышению выживаемости животных. Из многих тысяч изученных соединений были отобраны наиболее эффективные, способные предотвратить гибель животных, подвергнутых облучению в смертельных дозах. Наиболее эффективными препаратами, изученными в эксперименте на животных, являются: цианистый натрий, цистеин, меркаптопропиламин, серотонин, мексамин, аминоэтил-изотиуроний, парааминопропиофенол, аминоалкилтиофосфат, резерпин, гистамин, меланин, пектин и др. Наиболее эффективны радиопротекторы двух основных классов - содержащие серу (аминотиолы, меркаптоалкиламины), а также индолилалкиламины, биогенные амины не содержащие серы.

Среди разнообразных соединений, обладающих противолучевой активностью, выделяют группу веществ природного происхождения. К их числу относятся многие продукты нормального обмена веществ: витамины и их биологически активные формы - коферменты, нуклеиновые кислоты и их производные, многие растительные фенольные соединения, аминокислоты, некоторые углеводы и липиды. Довольно активным радиопротектором является меллитин - полипептид из пчелиного яда, состоящий из 28 аминокислотных остатков.

В настоящее время большое внимание привлекают биологические протекторы или адаптогены, которые повышают устойчивость организма не только к радиационным, но и к другим экстремальным воздействиям, (химические вредности, холод, кислородное голодание, психоэмоциональный стрес и др.). К адаптогенам относятся препараты жень-шеня, китайского лимонника, элеутерококка, заманихи, левзеи, тысячелистника и других лекарственных растений, яды змей, некоторых видов жаб, экстракты и гидролизаты моллюсков (мидии), мумиеобразные вещества и др. Разработаны препараты сукцинат натрия и малат натрия, обладающие адаптогенными свойствами. Они смягчают биологические эффекты радиационного воздействия и уменьшают содержание радиоцезия в организме.

При поступлении радионуклидов внутрь организма применяются фармакологические препараты, ускоряющие их выведение или блокирующие их поступление в организм.

Блокаторы поступления радионуклидов в организм необходимы при использовании загрязненных радионуклидами пищевых продуктов и воды, а также при попадании радионуклидов на кожу, слизистые оболочки и раневые поверхности. К этой группе препаратов относятся адсорбар (сернокислый барий), который связывает стронций и радий; ионообменные препараты (монтморилониты, цеолиты и др.), связывающие трансурановые элементы, лантаниды, иттрий, энтеросорбенты, которые фиксируют на себе многие радионуклиды; ферицианид (ферицин), антидот талия, хорошо фиксирующий стронций; пектины, связывающие большое количество радионуклидов; комбинированные препараты “натолен” и “витасел”, разработанные кафедрой биохимии Винницкого государственного медицинского университета и лабораторией НАН Украины. Для ограничения поступления изотопов йода используется йодистый калий, благодаря чему щитовидная железа блокируется стабильным йодом. Для ускорения выведения радионуклидов из организма используются пеницилламин и унитиол, которые выводят изотопы полония, кобальта, меди и ртути; ферацин, ускоряющий выведение цезия, йодид калия, выводящий йод; обильное питье способствует выведению трития.

В последние годы внимание ученых привлекли антимутагенные свойства инденовых соединений и меланина.

По своей химической структуре индены можно рассматривать как углеродные аналоги пуринов. В эксперименте установлено, что инденовые соединения в 5-6 раз уменьшают мутагенное действие пролонгированного облучения популяций.

Меланин сорбирует ионы ²⁺Pb, ⁴⁺Tn, ²⁺La, ²⁺Zn, ⁶⁺Cr, ²⁺Hg, ²⁺Cu и является сильным антиоксидантом, исключительно стабилен “in vitro” и “in vivo” и в естественных условиях лизису практически не подвергается. В облучаемых популяциях меланин, благодаря антиоксидантным свойствам, способствует наступлению генетической адаптации к мутагенному действию ионизирующей радиации, что проявляется в резком снижении выхода всех типов мутаций.

Поэтому профилактикой биологических эффектов малых доз ионизирующей радиации является введение антиоксидантов в организм людей, проживающих на загрязненных территориях. Введение антиоксидантов, в т.ч. и меланина, осуществляется пищевыми продуктами, имеющими выраженную антиоксидантную направленность.