21.11.2022

Курс медицинской рентгенологии. Рентгенотерапия.Часть 3. Глава 14.2

Рентгенобиология — наука о биологическом действии рентгеновых лучей — изучает те изменения, которые возникают в отдельных клетках, тканях и органах, а также во всем организме под влиянием лучистой энергии.

ОСНОВЫ БИОЛОГИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИИ РЕНТГЕНОВЫХ ЛУЧЕЙ

Когда говорят о биологическом эффекте действия рентгеновых лучей, то имеют в виду влияние, которое они оказывают на клетки. Сущность этого влияния состоит в реакции клеток па раздражение, которое возникает в них вследствие поглощения лучистой энергии. Внешне реакция клеток на освещение выражается в морфологических и функциональных изменениях. В настоящее время эти изменения достаточно хорошо изучены и являются научным обоснованием для практического применения рентгеновых лучей с лечебной целью.

По современным представлениям, в основе биологического действия рентгеновых лучей лежат чрезвычайно тонкие и сложные химические реакции, возникающие в освещенных клетках. Эти реакции крайне многообразны и выражаются в процессах расщепления, синтеза, окисления, восстановления и полимеризации.

Полагают, что эти реакции являются вторичными и представляют собой следствие первичного процесса, который состоит в расщеплении поглощающимися квантами лучистой энергии одной или нескольких жизненно важных органических молекул клетки. Необходимо указать, что механизм этих сложных процессов, разыгрывающихся в освещенных клетках, еще до сих пор недостаточно изучен. Причины этого зависят от несовершенства методов исследования, которые ограничивают наши возможности проследить последовательно те изменения, которые возникают в клетках, начиная от момента поглощения ими квантов лучистой энергии и кончая устанавливаемыми в них функциональными и морфологическими изменениями.

Основной задачей рентгенобиологии является изучение взаимоотношений между рентгеновыми лучами, влияющими как раздражитель, и объектом их действия — клетками, так как эти взаимоотношения определяют характер и интенсивность биологического эффекта.

Воздействие физических факторов на биологический аффект освещения слагается из следующих моментов: 1) влияния количества поглощенной лучистой энергии (влияния дозы), 2) влияния качества излучения, 3) влияния пространственного распределения дозы и 4) влияния распределения дозы во времени,

Влияние количества примененных рентгеновых лучей на характер и силу реакции достаточно хорошо изучено. Известное из биологии правило Арндт-Шульца является выражением топ закономерности, которая устанавливается между количественной стороной раздражителя и качественной специфичностью реакции.

Согласно этому правилу, общепринятым является то положение, что большие дозы рентгеновых лучей прекращают функции клеток и вызывают их гибель, средние дозы угнетают или временно парализуют их функции, а малые дозы усиливают функциональную деятельность клеток.


Несмотря на различие типов биологической реакции, специфической для различных клеток, общим и характерным для них является угнетение или прекращение функций клеток, которое нарастает с увеличением дозы рентгеновых лучей. Эти нарушения, стоящие в закономерной связи с количеством примененной лучистой энергии, имеют весьма важное значение для практической рентгенотерапии.

Существенно, что некоторые из этих реакций могут служить мерой биологического действия рентгеновых лучей. Особенно важную роль в практической рентгенотерапии играет эритема кожи.

Раздражающее действие малых доз рентгеновых лучей экспериментально установлено на растительных и животных клетках. Оно выражается в ускорении их роста, регенерации, а также стимулировании иных клеточных функций, например секреции, раздражимости и движения.

Однако наряду с этим в литературе имеется немало иных исследований, отрицающих вышеприведенные данные. Необходимо отметить, что возможность стимулирующего влияния малых доз рентгеновых лучей подтверждается также клиническими наблюдениями. В терапевтической практике в настоящее время с успехом пользуются освещением различных органов с целью усиления функции желез внутренней секреции, ускорения свертывания крови, увеличения диуреза, стимулирования лейкобластпческого аппарата костного мозга и т. д. Этот эффект, по мнению авторов, отрицающих возможность стимулирующего влияния рентгеновых лучей, не является первичным и связан со вторичными процессами, возникающими в освещенном организме. Так, например, лечебный эффект после освещения яичников при аменорее, или зобной железы при чешуйчатом лишае они объясняют действием продуктов клеточного распада, а также специфической и неспецифической протеинотерапией. Повышение диуреза после освещения почек при анурии этими авторами рассматривается не как повышение функции почечного эпителия, а как результат расширения концевых сосудов почки, которые до освещения находились в спастическом состоянии. Таким образом вопрос о раздражающем действии рентгеновых лучей не может считаться окончательно выясненным. Во всяком случае опыт показывает, что на практике возможность стимулирующего влияния рентгеновых лучей не должна игнорироваться.

Качество рентгеновского излучения, судя по многочисленным экспериментальным и клиническим данным, не оказывает влияния ни па интенсивность, ни на характер биологической реакции. Большинство авторов полагает, что при пользовании лучами различного качества (HWS Си : 0,005—1,7), биологический, равно как и лежащий в его основе химический эффект действия рентгеновых лучей пропорционален числу образованных при их поглощении электронов и не зависит от длины волны излучения. Иначе говоря, биологическое действие мягких и жестких рентгеновых лучей одинаково, и при прочих равных условиях интенсивность его зависит только от количества поглощенных рентгеновых лучей. Устанавливаемые на практике несомненные различия в течении и характере эритемы, возникающей на коже под влиянием жестких и мягких рентгеновых лучей (см. стр. 689), объясняются в настоящее время главным образом различиями в интенсивности, с которой они применяются в поверхностной и глубокой рентгенотерапии, а также особенностями в пространственном распределении этих излучений.

В отличие от этих излучений эффект биологического действия чрезвычайно мягких рентгеновых лучей, так называемых пограничных лучей Букки, тесно связан с длиной их волны.

Пространственное распределение энергии рентгеновых лучей имеет существенное значение для понимания различий в местном и общем биологическом эффекте освещения.


Установлено, что применение одних и тех же доз жестких и мягких рентгеновых лучей вызывает в освещенном организме различное общее действие. Интенсивность общего действия при прочих равных условиях освещения нарастает с жесткостью рентгеновых .лучей. Причины этого заключаются в том, что с увеличением проникающей способности рентгеновых лучей резко возрастает объем тканей, подвергающихся лучевому воздействию.

Опыт также показывает, что выносливость тканей к рентгеновым лучам в значительной степени зависит от величины освещенного объема. С увеличением жесткости излучения и величины поля, определяющих освещаемый объем, толерантность тканей к рентгеновым лучам резко снижается. Зависимость толерантности кожи от жесткости излучения и величины освещаемого поля иллюстрирует рис. 479.

Распределение дозы во времени играет особенно важную роль в биологическом эффекте освещения.

Известно, что рентгеновы лучи влияют на клетки как раздражитель, вызывающий в них ряд ответных защитных реакций. Эти реакции направлены к тому, чтобы возвратить освещенные клетки в исходное, имевшее место до воздействия рентгеновых лучей, состояние. Интенсивность этих защитных реакций возрастает с увеличением чувствительности к рентгеновым лучам реагирующих клеток и величиной примененной дозы.

Однако характер реакции на освещение, помимо этих факторов, jb значительной мере определяется также длительностью времени, в течение которого сообщается клеткам определенная доза рентгеновых лучей.


Установлено, что при прочих равных условиях освещения биологический эффект, который вызывают одни и те же дозы рентгеновых лучей, уменьшается с удлинением времени освещения. Это наблюдается не только тогда, когда время, необходимое для применения определенной дозы, удлиняется из-за уменьшения интенсивности рентгеновых.лучей (протяженное освещение), но также и в тех случаях, когда та же доза при одинаковой интенсивности дробится на отдельные фракции, которые сообщаются с перерывами (фракционированное освещение).

В настоящее время это уменьшение биологического эффекта действия рентгеновых лучей с удлинением времени освещения, или, как еще говорят, влияние фактора времени, объясняют тем, что реагирующие на воздействие клетки уже в процессе освещения или в интервалах между отдельными освещениями дробными дозами частично восстанавливаются от лучевого инсульта. Благодаря этому сообщаемая клеткам при уменьшенной интенсивности или с перерывами доза суммируется (кумулируется) в них несовершенно. Чрезвычайно важным является то., что в различных клетках в зависимости от их состояния и биологических свойств эта несовершенная кумуляция выражена неодинаково.



Таким образом с уменьшением интенсивности рентгеновых лучей различия в величине толерантной, эрнтемной и эпиляционной дозы нарастают. Рассматривая реакцию кожи в целом, можно считать, что качество биологического эффекта в значительной мере зависит от интенсивности рентгеновых лучей.


Освещение кожи дробными дозами, проводимое с интервалами между освещениями, оказывает на ее клетки такое же влияние, как уменьшение интенсивности рентгеновых лучей.

Общий эффект действия рентгеновых лучей на весь организм также в значительной мере зависит от их интенсивности. С уменьшением интенсивности рентгеновых лучей до нескольких микрорентгенов в минуту они становятся совершенно безвредными для организма. Считают, что при этой интенсивности предельно допустимой дозой лучистой энергии для лиц, длительное время работающих в сфере действия рентгеновых лучей, является 2—6 г в месяц.

Помимо этих физических факторов биологическое действие рентгеновых лучей в значительной мере зависит еще: 1) от характера и чувствительности освещаемых клеток и 2) от условий среды, в которой производится освещение.

Чувствительность к рентгеновым лучам свойственна всякой живой клетке. Однако рентгеночувствительность различных клеточных групп колеблется в весьма значительных пределах. В то время как некоторые клетки гибнут под влиянием небольших доз рентгеновых лучей, другие клетки, освещенные значительно большими дозами, выявляют незначительные степени повреждения или вовсе не обнаруживают видимых изменений.

Одинаковые клетки обладают определенной чувствительностью к рентгеновым лучам, которая отличает их от других клеток. Эта особенность их носит название специфической чувствительности к рентгеновым лучам. Если какие-либо клетки обладают особо выраженной рентгеночувствительностыо, то говорят об их элективной чувствительности. Так, например, говорят об элективной чувствительности эпителия волосяных фоли-кулов, так как доза, вызывающая гибель клеток фоликула с последующим выпадением волос, не сопровождается сколько-нибудь выраженным повреждением клеток кожи. Семеродные клетки яичка элективно чувствительны к рентгеновым лучам, так как эффект освещения выражается в гибели семеобразующего эпителия, в то время как клетки поддерживающей ткани яичка заметно не изменяются. При лечении опухолей говорят об элективной чувствительности опухолевых клеток, так как при соответствующих дозах они подвергаются обратному развитию без того, чтобы пострадали соединительнотканные клетки материнского ложа.

Эти различия в чувствительности наблюдаются не только у различных клеточных групп. Одни и те же клетки, освещенные одинаковыми дозами рентгеновых лучей, также обнаруживают индивидуальные различия в чувствительности. Так, например, при освещении лимфатического узла определенной дозой рентгеновых лучей среди большого числа разрушенных лимфоцитов встречаются одиночные неповрежденные клетки. Аналогичные картины наблюдаются при освещении кожи, слизистых оболочек, половых желез, злокачественных опухолей и т. д. Различия в индивидуальной чувствительности настолько значительны, что при однократном освещении достигнуть полного уничтожения всех клеток определенной группы обычно не удается. Практическое значение устойчивых к рентгеновым лучам клеток крайне велико, так как за их счет происходит регенерация клеток.

Рентгеночувствительность различных тканей определяется степенью чувствительности к рентгеновым лучам входящих и их состав паренхиматозных и соединительнотканных клеток. Реакция нормальных клеток и тканей на освещение настолько хорошо изучена, что они могут быть расположены в определенном порядке по мере убывания их рентгеночувствительностн (табл. 15).

Многочисленные клинические и экспериментальные исследования показывают, что патологические клетки и ткани еще более чувствительны к рентгеновым лучам, нежели нормальные. Однако чувствительность их также колеблется в значительных пределах (табл. 16).

Терапевтическое применение рентгеновых лучей основано на различиях в чувствительности нормальных и патологических клеток к рентгеновым лучам. Чем отчетливее выражены эти различия в чувствительности, тем меньше величина лечебной дозы рентгеновых лучей, необходимой для получения терапевтического эффекта.

Причины значительных различий в чувствительности, которые обнаруживают одни и те же, а также различные клетки в нормальных и патологических условиях, до сих пор еще недостаточно ясны. Хорошо известны лишь некоторые общие закономерности, определяющие рентгеночувствителыюсть клеток, и отдельные факторы, влияющие на чувствительность их к рентгеновым лучам.

Основной закономерностью, определяющей рентгеночувствительность клеток, являются установленные Бергонье и Трибондо положения. Этот так называемый закон Бергонье и Трибондо гласит, что чувствительность клеток тем выше, чем 1) больше их способность к размножению, 2) чем длительнее протекают в них процессы деления и 3) чем менее они диференцированы.

Первый пункт этого положения позволяет судить о рентгенoчувствительности клеток по их способности к размножению. Он дает возможность отличать высокочувствительные к рентгеновым лучам клетки, обладающие выраженной способностью к размножению, как, например, клетки зародышевого слоя эпидермиса, волосяных фоликулов, семеобразующего эпителия яичек, от малочувствительных клеток, не обладающих столь выраженной способностью к размножению. К числу последних можно отнести клетки Сертоли яичек, клетки соединительнотканного остова кожи и др. Однако необходимо указать, что функциональная деятельность этих клеток повышает их чувствительность к рентгеновым лучам. Так, клетки Сертоли, остающиеся без изменений при освещении их в периоде покоя, легко повреждаются в фазе их секреторной деятельности.

Второй пункт положения Бергонье и Трибондо указывает на высокую чувствительность к рентгеновым лучам костного мозга, половых желез, кожи и других органов, в которых длительно протекают процессы деления клеток.

Третий пункт этого положения отмечает зависимость чувствительности клеток от степени их диференциации. Он указывает, что чем сложнее организация клетки, чем специфичнее ее функция, тем менее она чувствительна к рентгеновым лучам. Действительно, мало диференцированиые лейкоциты гораздо более чувствительны, нежели высокоорганизованные и узко специализированные клетки, как, например, ганглиозная нервная клетка или эпителий почечных канальцев.

Весьма закономерным является также повышение чувствительности клеток в периоде их деления.

Помимо этого установлено, что высокая чувствительность к рентгеновым лучам свойственна тем клеткам, которым присуща в физиологических условиях склонность к регрессивным и зменениям. Рентгеновы лучи ускоряют течение этих процессов и приводят клетки к гибели. Эта закономерность поясняет высокую рентгеночувствительность склонных в физиологических условиях к распаду лимфоцитов, клеток зобной железы, а с другой стороны, делает попятным высокую устойчивость к рентгеновым лучам молодых клеток.

Помимо этих общих закономерностей, облегчающих понимание различий в рентгеночувствительности, известны еще отдельные факторы, влияющие на интенсивность реакции клеток на освещение.


Характер и состояние среды, в которой находятся освещенные клетки, в значительной мере влияют на интенсивность их реакции. Так, например, лейкоциты, легко подвергающиеся распаду при действии малых доз рентгеновых лучей на селезенку и костный мозг, обнаруживают высокую устойчивость к значительно большим дозам при освещении их в циркулирующей крови. Изменение общего состояния организма также резко сказывается на реактивной способности клеток. Так, при гиперфункции щитовидной железы рентгеночувствительность клеток резко возрастает. Наоборот, при раковой кахексии чувствительность клеток к рентгеновым лучам значительно снижается.

Все местные и общие изменения, возникающие в освещенном организме, являются следствием непосредственного действия рентгеновых лучей на клетки. Межтканевое вещество не играет, по современным представлениям, никакой роли в реакции на освещение, так как оно обладает высокой устойчивостью к рентгеновым лучам. Это подтверждается низкой рентгеночувствительностыо костной, хрящевой и эластической тканей. Устанавливаемое при массивных воздействиях повреждение их является следствием вторичных процессов, связанных главным образом с нарушением питания этих тканей. Непосредственное действие рентгеновых лучей на гуморальный состав организма, на плазму крови и лимфатическую жидкость также не играет роли в возникновении последствии освещения. Выраженные изменения в соках организма, которые устанавливаются после освещения, в конечном счете зависят от местных изменений, разыгрывающихся в клетках и тканях под влиянием поглощения рентгеновых лучей.


Скрытый период действия рентгеновых лучей — это лишь клиническое явление, так как о длительности его судят по морфологическим изменениям, которые, как известно, представляют собой признаки лишь далеко зашедшего дегенеративного процесса. Между тем хорошо известно, что им предшествуют мало доступные исследованию молекулярные и внутриклеточные физикохимические реакции, которые возникают в клетках уже во время освещения и постепенно реализуются в них. Поэтому вследствие несовершенства методов исследования признаки реакции устанавливаются значительно позднее ее возникновения. Даже в тех случаях, когда дегенеративные изменения возникают вскоре после освещения, клинически они обнаруживаются лишь тогда, когда они достигают определенной интенсивности. Так, гистологические изменения в эпителии волосяного фоликула устанавливаются уже в первые 3—5 часов после воздействия, между тем как эпиляция волос наступает только спустя 2—2 1/2 недели после освещения.

Дегенеративные процессы, возникающие в клетках после освещения, выражаются в морфологических и фуннкциональных изменениях со стороны ядра и протоплазмы, а также в нарушениях в физико-химической структуре пограничного слоя клеток, обладающего свойствами мембраны.

Ядра, находящиеся в периоде деления, и вместе с ними вся клетка особенно чувствительны к рентгеновым лучам. В быстро растущих и пролиферирующих клетках, как, например, в костном мозгу, волосяных фоликулах, половых железах, первые признаки повреждения обнаруживаются со стороны ядер. В зависимости от величины примененной дозы они выражаются в тех или иных нарушениях в процессе деления клетки. Тяжелые степени повреждения характеризуются изменением хроматина ядер, утолщением его нитей, пикнозом ядра с последующим его распадом (рис. 481). При более легких степенях повреждения устанавливается замедление процесса деления,
образование патологических митозов, уродств развития дочерних клеток, лишенных способности к дальнейшему размножению.

Чувствительность хроматина ядер клеток к рентгеновым лучам имеет большое практическое значение. Существует гипотеза, что в половых клетках хроматин является носителем наследственных признаков. Его высокая рентгеночувствительиость позволяет влиять на наследственные признаки клеток. Современная генетика широко пользуется этим для получения различного рода мутаций и геноварнаций. Возможно, что скрытые повреждения, выявляющиеся спустя длительное время после освещения в соматических клетках или их генерациях, вызваны также действием рентгеновых лучей на хроматин.

Изменения со стороны протоплазмы и пограничного слоя ее, играющего роль клеточной мембраны, выступают на первый план в покоящихся, а также в высоко диференцированных клетках и тканях (в почках, нервной ткани). Они выражаются в изменениях со стороны хондриозом и аппарата Гольджи, который, как полагают, является органом обмена клетки. Наряду с этим устанавливается изменение в проницаемости клеточной физико-химической мембраны, зернистость, вакуольная дегенерация и распад протоплазмы. Одновременно с изменениями в протоплазме появляются регрессивные признаки со стороны ядер клетки (рис. 482).

Независимо от того, начинается ли регрессивный процесс со стороны протоплазмы или ядра, в него быстро вовлекается вся клетка. В дегенерирующих под действием рентгеновых лучей клетках чаще всего наблюдается гиалиновое перерождение, значительно реже жировое, и исключительно редко, главным образом в опухолевых клетках, амилоидное перерождение.

Дегенеративные процессы, разыгрывающиеся в клетках после освещения, естественно, отражаются на их функции. Так, после освещения слюнной железы наряду с дегенерацией клеток отмечается уменьшение слюноотделения. Аналогичные изменения устанавливаются при освещении молочной железы в периоде лактации, улучшение симптомов базедовой болезни связано с уменьшением количества продуцирующих секрет клеток щитовидной железы.

Наоборот, рентгеновы лучи при действии на местно сенсибилизированные клетки или аллергические состояния организма резко понижают реактивную способность клеток. Это десепсибилизирующее действие рентгеновых лучей доказано экспериментальными исследованиями и клинпческими наблюдениями прилечении бронхиальной астмы,   шземы и других так называемыхаллергических заболеваний.

Все морфологические и функциональные  изменения, возникшие в клетках после освещения, являются  вторичными. Они представляют собой следствие первичного внутриатомного и молекулярного процесса, возникающего при поглощении рентгеновых лучей. В то время как первичный процесс по своей природе является необратимым, вторичные изменения, возникающие в клетках, могут подвергнуться обратному развитию. Даже в тех случаях, когда клетки гибнут при освещении, разрушенная ткань вновь восстанавливается Восстановление клеток и тканей происходит за счет размножения устойчивых к рентгеновым лучам к леток. Способность к восстановлению в значительной мере зависит от биологических особенностей освещенных тканей и в первую очередь от способности их к пролиферации. Считают, что пролиферативная способность клеток нарастает вместе с чувствительностью их к рентгеновым лучам. Так, например, высокочувствительные к рентгеновым лучам лимфатические узлы, селезенка и костный мозг, обнаруживающие после освещения тяжелые повреждения, сравнительно быстро и совершенно восстанавливаются от лучевого повреждения, вследствие выраженной способности их к пролиферации. Эпителий кожи и слизистых оболочек, реагирующий на массивные освещения мацерацией и шелушением, также быстро регенерирует. В противоположность этому возникающие при применении больших доз рентгеновых лучей повреждения клеток соединительной ткани являются необратимыми.

Сроки восстановления от лучевых повреждений для различных клеток различны и зависят от способности их к регенерации, от величины примененной дозы и от характера распределения дозы во времени. Представление о сроках восстановления кожи от лучевого повреждения дает рис. 483.


Теги: рентгенобиология
234567 Начало активности (дата): 21.11.2022 20:21:00
234567 Кем создан (ID): 989
234567 Ключевые слова:  рентгенобиология, рентгеновы дозы, рентгеновы лучи, биологический эффект
12354567899