Сельскохозяйственная радиобиология (стр. 5 )

При общем облучении в пределах доз от ЛД50/30 до ЛД100/30 развивается типичный кроветворный (костномозговой) синдром, который характеризуется уменьшением числа форменных элементов крови, основной причиной которого является опустошение или аплазия (гипоплазия) костного мозга.

Изменение числа лейкоцитов является весьма характерной реакцией на лучевое поражение и носит дозозависимый фазный характер. В первые часы наблюдается кратковременное снижение их числа, а через 8 часов отмечается их увеличение на 10-15 % от исходного уровня, а к концу суток количество лейкоцитов резко снижается и удерживается на низком уровне длительное время. При больших дозах радиационного воздействия первые две фазы проявляются в слабой степени, а фаза угнетения (уменьшения) наступает раньше и выражена сильнее. Наиболее радиочувствительной клеткой крови является лимфоцит, поэтому изменения числа лимфоцитов – это более объективные показатели степени лучевого поражения организма, т. к. продолжительность жизни лимфоцитов составляет от нескольких часов до 1-2 суток.

Регистрируемое уменьшение числа лимфоцитов отмечается при облучении дозой 25-100 рад, по мере увеличения дозы лимфопенический эффект увеличивается, фазного повышения их количества не наблюдается, наибольшая лимфопения отмечается через 1-3 суток. В этот же период происходят морфологические изменения в них, нарушается соотношение малых, средних, больших форм, начинают преобладать малые лимфоциты, появляются двухъядерные клетки, зернистость и вакуолизация ядер и протоплазмы.

Изменение числа нейтрофилов. У большинства сельскохозяйственных животных нейтрофилы составляют наибольшую часть лейкоцитов (до 60-70 %). У животных после лучевого воздействия выделяют пять фаз в изменениях количества нейтрофилов.

1 фаза – фаза первоначального нейтрофилеза, наступающая
в результате быстрого выхода клеток из костного мозга.

2 фаза – фаза первого опустошения. Число нейтрофилов уменьшается до 10-20 % от исходного уровня, а в тяжелых случаях и ниже, продолжаясь до гибели животного. Появление этой фазы объясняется прекращением выхода нейтрофилов из костного мозга вследствие прекращения деления стволовых клеток и их гибели.

3 фаза – фаза абортивного подъема, максимум его отмечается на 7-17 день. В данный период количество нейтрофилов может достигнуть 70-80 % от исходного значения. К этому времени возобновляется пролиферация выживших костно-мозговых клеток.

4 фаза – фаза второго опустошения.

5 фаза – фаза восстановления, развивается медленно и характеризуется началом репопуляции (размножения) выживших стволовых кроветворных клеток.

Одновременно с фазными изменениями общего количества нейтрофилов изменяется соотношение форм клеток: в фазы подъема увеличивается процент молодых форм – юных и палочкоядерных (сдвиг влево); в периоды опустошения преобладают сегментоядерные формы (сдвиг вправо). В эти же периоды в крови появляются патологические формы – клетки с гиперсегментированными, пикнотическими, лизирующимися ядрами, с вакуолями в ядре и цитоплазме.

Изменение числа эритроцитов. Эритроциты относятся к радиорезистентным клеткам крови, продолжительность жизни сравнительно большая – 60-80 дней, поэтому при лучевом воздействии в сублетальных дозах количество их практически не изменяется, уровень гемоглобина в них не уменьшается. При воздействии летальными и полулетальными дозами отмечается уменьшение числа эритроцитов на 10-20 % на 14-21 день, особенно вследствие развития геморрагического синдрома, когда эритроциты через морфологически измененные стенки кровеносных сосудов переходят в ткани и органы. В это же время отмечаются снижение уровня гемоглобина и развитие анемии.

Изменение числа тромбоцитов. По радиочувствительности тромбоциты занимают среднее положение между эритроцитами и лейкоцитами. При облучении сублетальными дозами количество тромбоцитов остается на исходном уровне до 5-7 дня, затем оно падает до минимума на 9-15 сутки после воздействия.
В эти сроки у животных появляются кровоизлияния (геморрагии) различной степени выраженности, а при облучении в летальных дозах – геморрагический синдром. Помимо количественных изменений тромбоциты претерпевают и качественные изменения, которые и приводят к развитию геморрагического синдрома одновременно при нарушении функции других систем свертывания крови.

При лучевых воздействиях вследствие уменьшения количества тромбоцитов уменьшается также и образование тромбопластина, этому также способствует и повышение активности антикоагулянтов – гепарина, антитромбопластина. Существенным изменениям подвергается процесс образования фибрина из фибриногена, скорость образования фибрина уменьшается, хотя уровень фибриногена в сыворотке крови повышается. Поэтому
в результате изменения фибрина ухудшается ретракция (сжатие) кровяного сгустка – конечный этап формирования тромба.

Развитию геморрагического синдрома способствуют и структурные изменения стенок кровеносных сосудов – повышение их проницаемости для форменных элементов и плазмы крови.

Обычно геморрагический синдром развивается на 14-21 сутки после воздействия, проявляется в виде точечных и разлитых кровоизлияний под слизистые оболочки и кожу, появляются кровавый понос, гематурия, носовое кровотечение. Геморрагические явления нарастают паралельно тяжести заболевания и являются неблагоприятным прогностическим признаком.

3.2.3. Влияние ИИ на иммунологическую
реактивность животных

3.2.3.1. Общие закономерности воздействия ИИ на иммунную систему

Иммунная система является высоко специализированной системой, состоящей из следующих органов и систем:

из центральных органов иммунной системы – красный костный мозг и тимус (вилочковая железа), групповые лимфатические фолликулы у млекопитающихся (пейеровы бляшки тонкого отдела кишечника), сумка Фабрициуса у птиц (бурса);

из периферических органов иммунной системы – селезенка, лимфатические узлы, скопления лимфоидной ткани (кроме пейеровых бляшек у млекопитающих и бурсы у птиц);

из крови и ее иммунокомпетентных клеток – лимфоциты
Т и В, стволовые кроветворные клетки, циркулирующие в крови, моноциты и нейтрофилы, участвующие в иммунных реакциях;

из систем комплемента.

Согласно представлениям современной иммунологии, антителогенез – многоэтапный процесс, в котором последовательно участвуют Т - и В-лимфоциты, макрофаги, нейтрофилы, система комплемента (специфические белки) и антигены – высокомолекулярные соединения, несущие признаки генетической чужеродности и способные при введении в организм вызывать развитие специфических иммунологических реакций.

Источником образования иммунокомптентных клеток служат недифференцированные клетки костного мозга – стволовые кроветворные клетки. Дифференцировка и специализация клеток происходит в тимусе – Т-клетки (тимусзависимые лимфоциты), или в органе, аналогичном бурсе Фабрициуса у птиц – В-клетки (бурсозависимые лимфоциты). Антиген концентрируется макрофагальными А-клетками, которые служат местом контакта В - и Т-клеток, антитела продуцируются В-клетками, но активируют этот процесс Т-клетки-хелперы (помощники). Размножение В-клеток начинается после их контакта с Т-клетками-хелперами и завершается накоплением плазматических клеток, продуцирующих антитела.

Направленность и степень изменений иммунологической реактивности животных при действии ионизирующей радиации определяются поглощенной дозой и мощностью излучений. Малые дозы излучения повышают иммунобиологическую реактивность, неспецифическую систему защиты организма и, в конечном итоге, общую и специфическую резистентность животных, в т. ч. к повторному воздействию ИИ.

Сублетальные и летальные дозы приводят к ослаблению
и угнетению иммунологической реактивности животных за счет:

подавления кроветворения и уменьшения числа иммунокомпетентных клеток,

из-за угнетения продукции антител (иммуноглобулинов) вследствие гибели преимущественно B-лимфоцитов, как наиболее радиочувствительных по сравнению с популяцией Т-лимфоцитов и снижения их миграционной и рециркуляционной активности, приводящей к нарушению клеточной кооперации при антителогенезе;

за счет снижения бактерицидных свойств крови, лимфы и других биологических жидкостей (угнетение и подавление системы фагоцитоза, лизоцима, интерферона, гидролитических белков);

снижения барьерных функций кожи, слизистых оболочек желудочно-кишечного тракта. В результате этих причин развивается генерализованная эндогенная инфекция, определяющая степень поражения животных и прогноз острой лучевой болезни. Вследствие вышеназванных причин из кишечника, кожи, дыхательных путей в кровь и ткани поступает огромное количество бактерий, развивается эндогенная (сапрофитная) инфекция, которая отягощается экзогенной инфекцией.

3.2.3.2. Участие органов иммунной системы
в реализации радиационных поражений

Иммунная система является не только одной из наиболее радиочувствительных систем, но и сама участвует в механизме реализации радиационных поражений. В ходе первичных реакций на облучение развивается процесс анафилактоидного типа по следующей схеме:

в первые часы после облучения в любой дозе происходят интенсивное образование продуктов тканевого распада (аутоантигенов) и увеличение аномальных клеток (мутагенное действие радиации), обладающих антигенной специфичностью и способностью к агрессии против нормальных клеток и тканей;

в последующем происходит восстановление числа B-лимфо­цитов на фоне пониженного содержания Т-киллеров, вследствие взаимодействия с аутоантигенами начинается выработка аутоантител против аномальных клеток и продуктов тканевого распада;

взаимодействие аутоантител с аутоантителами приводит к образованию иммунных комплексов, циркулирующих в периферической крови и осаждающихся в органах и тканях;

фиксация иммунных комплексов на тканях, в первую очередь на соединительнотканных элементах, приводит к разрушению тучных клеток, рассеянных в них, и высвобождению биологически активных веществ – гистамина, серотонина и др., повреждающих весь организм и вызывающих анафилактоидную реакцию, во многом определяющую клиническую картину острой лучевой болезни.

3.2.3.3. Течение инфекционных заболеваний
у облученных животных.
Иммунопрофилактика инфекционных заболеваний

У животных, подвергшихся радиационному воздействию в сублетальных и летальных дозах, повышается восприимчивость к возбудителям инфекционных заболеваний вследствие вторичного иммунодефицита; в случаях инфекционных и незаразных заболеваний они протекают тяжелее, атипично, очень часто принимают затяжной, хронический характер, увеличивается вероятность смертельных исходов. В целом ионизирующая радиация неоднозначно влияет на иммунобиологическую реактивность животных:

1. Облучение животных, иммунизированных до воздействия ИИ, приводит к снижению напряженности искусственного специфического иммунитета, особенно при применении «живых» вакцин, а вакцинация в период разгара острой лучевой болезни отягощает ее течение, активного приобретенного иммунитета не вырабатывается. В литературных источниках приводятся данные о том, что это утверждение справедливо в отношении
стафиллококковых пневмоний, бешенства, колибактериоза, дизентерии, брюшного тифа, микобактерии, бруцеллеза, эмфизематозного карбункула; вирусных заболеваний – гриппа, энцефаломиокардита, весенне-летнего клещевого энцефалита; кровепаразитарных заболеваний. Одна из причин повышения чувствительности облученного организма к инфекции – дефицит иммунокомпетентных клеток, другая причина – образование большого количества продуктов тканевого распада, вступающих в конкурентное взаимоотношение с возбудителями инфекционных заболеваний и блокирующих Т-лимфоциты
и макрофаги, сохранившиеся после облучения.

Резистентность облученных животных к бактериальным токсинам существенно уменьшается как после острого облучения, так и при хроническом поступлении РВ.

2. Вакцинация, проведенная до воздействия ИИ, повышает радиорезистентность организма сельскохозяйственных животных. Сущность этого явления заключается в следующем: вакцинированный организм слабее реагирует на тканевые антигены, циркулирующие в крови после облучения, т. к. антитела, образующиеся после вакцинации, могут соединяться с продуктами тканевого распада и препятствовать их токсическому действию на организм. Кроме того, в вакцинных препаратах содержатся высокомолекулярные вещества типа полисахаридов, белков, способные стимулировать гемопоэз и иммунологическую реактивность животных и радиорезистентность вследствие того, что они являются поликлональными активаторами, вызывающими повышение уровня антител самой различной направленности.

3. Иммунизация облученных животных возможна в латентный (скрытый) период ОЛБ и в период выздоровления – чем позже после лучевого воздействия она производится, тем эффективнее вырабатывается активный иммунитет. Живые вакцины в большей степени осложняют течение острой лучевой болезни, чем инактивированные (ослабленные), для иммунизации можно использовать пероральный путь введения вакцин, который является слабореактогенным. В то же время ревакцинация животных, облученных в период разгара ОЛБ, более эффективна.

4. Ионизирующая радиация снижает эффективность пассивных (с помощью сывороток) иммунизаций. Введение иммунных сывороток до и после облучения снижает тяжесть течения ОЛБ, т. е. препараты серопрофилактики обладают антирадиационным лечебным эффектом. Для этих целей используются препараты иммуноглобулина, антитоксические сыворотки против сибирской язвы, пастереллеза, лептоспироза, салмонеллеза, колибактериоза; гуморальные факторы иммунной системы – вытяжки из тимуса, селезенки, предварительно облученная сыворотка крови и др. Эти вещества являются поликлональными активаторами иммунной системы, вызывают одновременное повышение уровня антител самой различной специфичности, которые способствуют лучшему связыванию продуктов тканевой дезинтеграции и микробного происхождения, ослаблению токсического действия и тем самым снижению лучевого поражения.

Ионизирующая радиация вызывает также морфологические изменения со стороны органов иммунной системы в виде уменьшения числа клеточных элементов, развития дегенеративных и некротических изменений со стороны их тканей с последующей их атрофией. Все это приводит к уменьшению размеров органов, хотя стромальная соединительная и ретикулярная ткани более радиорезистентны по сравнению с эпителиальной тканью.

3.2.4. Влияние ИИ на органы пищеварения

По степени радиочувствительности органы пищеварения распределяются следующим образом: тонкий кишечник, слюнные железы, желудок, прямая и ободочная кишка, поджелудочная железа, печень.

При воздействии ионизирующей реакции изменения в желудочно-кишечном тракте определяются дозой и мощностью дозы воздействия, проявляются морфологическими и функциональными изменениями.

В тонком отделе кишечника при воздействии поглощенной дозы от D0 = 4 - 6 Гр до 10 Гр наблюдаются опустошение ворсинок и крипт кишечника от клеток кишечного эпителия вследствие прекращения их деления и интерфазной гибели. Слизистая оболочка кишечника оголяется, нарушается проницаемость слизистой оболочки, поэтому происходят выход плазмы крови
в просвет кишечника, кровоизлияния под слизистую оболочку; эти явления приводят к сгущению плазмы крови в сосудах, нарушению микроциркуляции в артериолах, увеличению осмотического давления, коллапсу и шоку – развивается желудочно-кишечный синдром.

Повышается также проницаемость кишечника для его содержимого и микроорганизмов, которые устремляются через слизистую оболочку в межклеточное пространство, лимфу и попадают в кровеносное русло, развиваются генерализованная бактериемия, токсикоз от продуктов распада содержимого кишечника.

Изменения со стороны желудочно-кишечного тракта наблюдаются и при воздействии сублетальной дозой, проявляются увеличением секреции и повышением активности пищеварительных ферментов в первые 5-7 дней, затем секреция и активность их снижаются, нарушается перистальтика, развиваются: рвота у однокамерных животных; понос, атония у многокамерных животных.

В слюнных железах отмечаются снижение секреции и активности ферментов слюнных желез, появление веществ, не свойственных секретам слюнной железы.

В желудке секреция пищеварительных ферментов при воздействии в малых дозах изменяется в зависимости от исходного состояния: при гиперсекреции понижается, при гипосекреции повышается. Большие дозы лучевого воздействия угнетают желудочную секрецию, приводят к массивным морфологическим изменениям – гиперемии слизистой оболочки, кровоизлияниям, некротическим процессам и язвам.

Изменения в функции поджелудочной железы также являются дозозависимыми и подчиняются общим закономерностям: малые дозы стимулируют секрецию ферментов, большие – угнетают выделение панкреатического сока и инсулина, снижают активность амилазы, липазы, трипсина, инкрецию инсулина. Морфологические изменения проявляются в виде кровоизлияния, дегенеративных и некротических процессов.

При общем облучении печени среднелетальными дозами понижается активность каталазы, уменьшается уровень окислительного фосфорилирования, угнетаются процессы желчеобразования и поступления желчи в просвет тонкого отдела кишечника. Также изменяются белковый, углеводный, жировой обмены. Морфологические изменения характеризуются некротическим и дегенеративными процессами вплоть до цирроза печени.

3.2.5. Влияние ИИ на воспроизводительные
качества животных

Радиочувствительность животных во многом определяется периодом развития организма, пола, физиологического состояния. Общая тенденция такая, что, начиная от зародыша и заканчивая половозрелым состоянием, радиочувствительность организма (органов и тканей) постепенно снижается, в зрелом возрасте стабилизируется, к старости понижается. У половозрелых животных отмечаются следующие различия радиочувствительности:

у самцов радиочувствительность ниже, чем у самок;

у самок в отдельные стадии полового цикла радиочувствительность понижается вследствие радиозащитного эффекта женских половых гормонов – эстрогенов; в период беременности и в подсосный период радиочувствительность понижается.

3.2.5.1. Влияние радиации на половые железы

Общая закономерность такая – при воздействии ионизирующей радиации больше страдает генеративная функция (овогенез и спермиогенез, т. е. гаметогенез), в меньшей степени – гормональная деятельность.

Лучевые поражения в семенниках развиваются при общем и местном внешнем и инкорпорированном внутреннем облучении. Степень постлучевых изменений носит дозозависимый
характер: малые дозы не вызывают структурных изменений, чаще являются стимулирующими (стимуляция развития семенников у трехмесячных петушков при облучении в суточном возрасте дозой 25 Р (, 1977)), большие дозы (400-600 Р) у птиц вызывают уменьшение размеров семенников, гибель спермиогенного эпителия (клетки Сертоли), дегенеративные изменения генеративных клеток в следующей последовательности – изменения спермиогонии, спермиоцитов I и II порядков, спермидов и спермиев. Объем эякулята уменьшается до нуля, активность спермиев – до 20-30 % от изначальной, концентрация – в 2 раза. Неполное восстановление функции семенников, функциональных свойств у выживших животных происходит на 3-7 месяц после воздействия. Хронические лучевые поражения вызывают более выраженный эффект с развитием различных форм бесплодия.

Таблица 13

Сроки проявления изменений показателей спермы баранов
после внешнего гамма-облучения, мес. (по )

Показатель	Доза, Гр
2	3
Объем эякулята, мл: минимальный восстановление	3 6	4 7
Концентрация спермиев (млрд в 1 мл): минимальная восстановление	5 10	3 10
Подвижность спермиев (баллы): минимальная восстановление	1 4 (95 %)	2 8 (95 %)

Примечание. Мощность дозы 4 Гр/мин.

Внутреннее облучение за счет инкорпорации радионуклидов оказывает более выраженный эффект на органы размножения самцов.

Таблица 14

Изменения семенников при действии некоторых радиоактивных изотопов

Изотоп	Доза	Время и метод введения	Вид животного	Наблюдаемый эффект
Бк/г	мкКи/г
Молодые продукты деления урана	1,11´104	0,3	Однократно, внутривенно	Собаки	Нарушение спермиогенеза
90Sr	3,7´104 и 3,7´105	1 и 10	3 мес.	Поросята	Разрушение спермиогенного эпителия, склероз семенника
90Sr	5,8´104	1,4	Однократно	Мыши	ЛД50 для спермиогоний
239Pu	7,77´102	0.021	Однократно, внутривенно	Кролики	Повреждение и гибель спермиогенных клеток
137Cs	3,7´104	1	Длительно	Бараны	Снижение плодовитости
137S	3,7´104	1	Длительно	Бычки
137S	3,7´104	1	Длительно	Хряки	То же
131I	14,8´106	400	Ежедневно 1 мес.	Цыплята	Угнетение полового диморфизма и спермиогенеза
131I	14,8´106	40	То же	Цыплята	Стимуляция спермиогенеза, ускорение полового созревания
32Р	148	0,004	Однократно	Подсвинки	Нарушение спермиогенеза и развитие склероза железы через 3-6 мес.
32Р	222	0,006	Однократно	Петухи	Уменьшение диаметров семенных канальцев, нарушение митозов. К концу 4-го месяца полное восстановление функции

Радиочувствительность яичников у животных раннего возраста и в период полового созревания более высокая, чем у половозрелых животных; у последних зависит от ее функциональной активности: лучевое воздействие в период созревания фолликулов вызывает изменения в бо´льшей степени, чем во время роста и развития желтого тела. По степени убывания
радиочувствительности клетки яичника можно расположить в следующей последовательности: ооциты II порядка в зрелых фолликулах, клетки зернистого слоя граафова пузырька, ооциты I порядка, зрелые яйцеклетки, эпителии вторичных и первичных фолликулов, желтое тело, эндотелий сосудов, строма
и покровный эпителий. Радиационные поражения яичников проявляются при воздействии поглощенной дозы 1,5 Гр в виде нарушения полового цикла, при увеличении дозы нарушения более глубокие – нарушается гормональная функция яичника
и функционально связанных с ним эндокринных желез (гипофиза, щитовидной железы, надпочечников), наблюдается полное разрушение граафовых пузырьков и вторичных пузырьков; в отдаленный период после лучевой болезни эти изменения приводят к дисгормональным состояниям, бесплодию, опухолевым заболеваниям.