Острая лучевая болезнь

Классификация и патогенез острой лучевой болезни (ОЛБ)

Определение и характеристика

Острая лучевая болезнь — это клинико-патофизиологический синдром, возникающий в результате одноразового или кратковременного воздействия на организм ионизирующего излучения высокой мощности. Основу заболевания составляет повреждение клеточных структур, в первую очередь активно делящихся, вследствие абсорбции энергии радиации и запуска каскада биофизико-химических реакций.

Физико-дозиметрические характеристики

Основной физической характеристикой, определяющей степень поражения, является эквивалентная поглощённая доза ионизирующего излучения. Для оценки выраженности острой лучевой болезни используется измерение дозы в грэях (Гр), где:

  • 1 Гр = 1 Дж/кг — это количество энергии, поглощённой единицей массы ткани.
  • Для рентгеновского, γ- и β-излучения коэффициент качества равен 1, а для α-излучения — около 20, что значительно увеличивает биологический эффект.

Пороговая доза для развития ОЛБ составляет около 1 Гр, однако тяжесть болезни нарастает пропорционально дозе:

  • 1–2 Гр — лёгкая степень,
  • 2–4 Гр — средняя,
  • 4–6 Гр — тяжёлая,
  • более 6 Гр — крайне тяжёлая, с возможным летальным исходом.

Механизмы взаимодействия излучения с тканями

Основу поражения составляют прямые и косвенные механизмы повреждения ДНК:

  • Прямое действие — энергия фотонов непосредственно ионизирует молекулы ДНК.
  • Косвенное действие — образование свободных радикалов из молекул воды (основного компонента клетки), особенно гидроксильных радикалов (OH•), которые затем атакуют ДНК, белки и мембраны.

Результат — возникновение одно- и двухцепочечных разрывов ДНК, перекрёстных связей, окисление липидов, инактивация ферментов, апоптоз и некроз клеток.

Клеточная радиочувствительность

Различные типы клеток обладают разной чувствительностью к ионизирующему излучению. Наиболее чувствительны:

  • Клетки костного мозга (гемопоэтические стволовые клетки),
  • Клетки желудочно-кишечного эпителия,
  • Половые клетки,
  • Лимфоциты.

Менее чувствительны:

  • Мышечные клетки,
  • Нейроны,
  • Фибробласты.

Этот факт объясняет селективный характер повреждений в организме при ОЛБ.

Стадии острой лучевой болезни

ОЛБ развивается последовательно в несколько стадий, каждая из которых характеризуется определёнными биофизическими процессами.

Физико-физиологические процессы:

  • Инициация массового апоптоза лимфоцитов, запуск оксидативного стресса.
  • Нарушение проницаемости сосудов.
  • Выброс провоспалительных цитокинов (IL-1, TNF-α).
  • Угнетение функции гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой оси.

Клинические проявления:

  • Тошнота, рвота, головная боль, общее недомогание.
  • Лимфопения как ранний маркер радиационного воздействия.

2. Латентный (скрытый) период (несколько дней)

Физическая суть:

  • Временное восстановление функционального состояния организма за счёт компенсаторных механизмов.
  • Скрытое прогрессирование аплазии костного мозга, истощение резервов.

Патофизиологическая характеристика:

  • Активизация процессов апоптоза в стволовых клетках.
  • Нарушение репаративного синтеза ДНК.

3. Период разгара (манифестации)

Биофизические механизмы:

  • Критическое снижение числа лейкоцитов, тромбоцитов, эритроцитов (панцитопения).
  • Повреждение сосудистого эндотелия, активация свертывающей системы, микротромбозы.
  • Нарушение барьерной функции кишечника и бактериальная транслокация.

Клиническая картина по синдромам:

Костно-мозговой синдром (1–6 Гр):

  • Анемия, геморрагический диатез, иммунодефицит.
  • Биофизика: резкое торможение митоза клеток-предшественников.

Кишечный синдром (6–10 Гр):

  • Понос, кровавый стул, сепсис.
  • Физика: деструкция кишечного эпителия, нарушение всасывания, обезвоживание.

Церебральный синдром (>30–50 Гр):

  • Нарушение сознания, кома, смерть в течение суток.
  • Биофизика: массивное повреждение нейронов, отёк мозга, разрушение гематоэнцефалического барьера.

4. Период восстановления (если доза не была летальной)

Регенеративные процессы:

  • Активация остаточных клеток-предшественников.
  • Медленное восстановление популяции кроветворных клеток.
  • Репарация ДНК и нормализация функции клеточных органелл.

Физико-биологические особенности:

  • Репарация происходит при участии ферментов (ДНК-лигаза, полимераза), при условии, что двойные разрывы не превышают критический порог.
  • Эффективность восстановления зависит от дозы, объема облучения, возраста и общего состояния организма.

Диагностика и физические методы оценки дозы

  1. Лимфоцитограмма и кариотипирование:

    • Методика подсчёта хромосомных аберраций (двухцентромерные хромосомы, кольца, фрагменты) — прямая корреляция с дозой.

  2. Цитогенетическая дозиметрия:

    • Использование кривых «доза-эффект», позволяющих ретроспективно установить степень воздействия.

  3. Термолюминесцентная и электро-спин-резонансная дозиметрия:

    • Применяется для оценки накопленной дозы по изменению свойств эмали зубов, ногтей, костей.

Принципы радиобиологической защиты и терапии

  • Физическая защита: экранирование, дистанция, минимизация времени облучения.

  • Медикаментозное воздействие:

    • Введение колониестимулирующих факторов (G-CSF),
    • Антибиотикотерапия при иммуносупрессии,
    • Трансплантация костного мозга при тяжёлых формах.

  • Биофизическая основа радиопротекторов:

    • Улавливание свободных радикалов (например, тиолы — аминтиол, WR-2721),
    • Стимуляция репарации ДНК,
    • Стабилизация мембранных структур.

Долговременные последствия облучения

  • Повышение риска развития злокачественных опухолей (лейкемии, солидные опухоли) — связано с ошибками репарации ДНК.
  • Нарушения фертильности, катаракта, фиброз органов — как результат клеточной пролиферации и хронического воспаления.
  • Лучевые кластеры хромосомных перестроек могут передаваться в потомство — проблема генетических эффектов.

Физико-математическое моделирование облучения

Применение моделей Гомперца, Левина и Летала позволяет количественно оценивать выживаемость клеток в зависимости от дозы, времени и фракционирования излучения. Используются уравнения:

S = e^(-αD - βD²)

где:

  • S — доля выживших клеток,
  • D — доза,
  • α, β — радиочувствительность тканей.

Модели применяются для обоснования схем лучевой терапии и прогноза выживаемости при ОЛБ.

Роль медицинского физика

  • Оценка и контроль доз облучения.
  • Проведение биофизических измерений и реконструкция дозиметрических карт.
  • Участие в планировании лучевой защиты, экстренном реагировании при радиационных авариях.

Этот раздел охватывает фундаментальные физические основы, механизмы, клиническую динамику и методы диагностики ОЛБ, объединяя знания из радиационной биофизики, дозиметрии и клинической медицины.

Оглавление