Влияние ионизирующего излучения на иммунную систему. Действие радиации на иммунную систему

Источники ионизирующего излучения (радионуклиды) могут находиться вне организма и (или) внутри его. Если животные подвергаются воздействию излучения извне, то говорят о внешнем облучении, а воздействие ионизирующих излучений на органы и ткани от инкорпорированных радионуклидов называют внутренним облучением. В реальных условиях чаще всего возможны различные варианты и внешнего, и внутреннего облучения. Такие варианты воздействия называются сочетанными радиационными поражениями.

Доза внешнего облучения формируется главным образом за счет воздействия г-излучения; б- и в-излучения не вносят существенного вклада в общее внешнее облучение животных, так как они в основном поглощаются воздухом или эпидермисом кожи. Радиационное поражение кожных покровов в-частицами возможно в основном при содержании скота на открытой местности в момент выпадения радиоактивных продуктов ядерного взрыва или других радиоактивных осадков.

Характер внешнего облучения животных во времени может быть различным. Возможны разные варианты однократного облучения, когда животные подвергаются радиационному воздействию в течение короткого промежутка времени. В радиобиологии принято считать однократным облучением воздействие радиации на протяжении не более 4 сут. Во всех случаях, когда животные подвергаются внешнему облучению с перерывами (они могут быть различными по продолжительности), имеет место фракционированное (прерывистое) облучение. При непрерывном длительном воздействии ионизирующего излучения на организм животных говорят о пролонгированном облучении.

Выделяют общее (тотальное) облучение, при котором радиационному воздействию подвергается все тело. Этот вид облучения имеет место, например, при обитании животных на территории, загрязненной радиоактивными веществами. Кроме того, в условиях специальных радиобиологических исследований может осуществляться местное облучение, когда радиационному воздействию подвергается та или иная часть тела! При одной и той же дозе облучения наиболее тяжелые последствия наблюдаются при общем облучении. Например, при облучении всего тела животных в дозе 1500 Р отмечается практически 100%-ная их гибель, тогда как облучение ограниченного участка тела (головы, конечностей, щитовидной железы и т. д.) каких-либо серьезных последствий не вызывает. В дальнейшем рассматриваются последствия только общего внешнего облучения животных.

Влияние ионизирующей радиации на иммунитет

Малые дозы радиации, по-видимому, не оказывают заметного влияния на иммунитет. При облучении животных сублетальными и летальными дозами происходит резкое снижение резистентности организма к инфекции, что обусловлено рядом факторов, среди которых важнейшую роль играют: резкое повышение проницаемости биологических барьеров (кожи, дыхательных путей, желудочно-кишечного тракта и др.), угнетение бактерицидных свойств кожи, сыворотки крови и тканей, снижение концентрации лизоцима в слюне и крови, резкое уменьшение числа лейкоцитов в кровеносном русле, угнетение фагоцитарной системы, неблагоприятные изменения биологических свойств микробов, постоянно обитающих в организме, -- увеличение их биохимической активности, усиление патогенных свойств, повышение резистентности и др.

Облучение животных в сублетальных и летальных дозах приводит к тому, что из крупных микробных резервуаров (кишечник, дыхательные пути, кожа) в кровь и ткани поступает огромное количество бактерий.! При этом условно выделяют период стерильности (его продолжительность одни сутки), в течение которого микробов в тканях практически не обнаруживается; период обсемененности регионарных лимфатических узлов (обычно совпадает с латентным периодом); бактериемический период (длительность его 4--7 дней), который характеризуется появлением микробов в крови и тканях, и, наконец, период декомпенсации защитных механизмов, в течение которого отмечается резкое возрастание количества микробов в органах, тканях и крови (этот период наступает за несколько дней до гибели животных).

Под действием больших доз радиации, вызывающих частичную или полную гибель всех облученных животных, организм оказывается безоружным как к эндогенной (сапрофитной) микрофлоре, так и к экзогенным инфекциям. Считают, что в период разгара острой лучевой болезни и естественный, и искусственный иммунитет сильно ослаблен. Однако имеются данные, указывающие на более благоприятный исход течения острой лучевой болезни у животных, подвергшихся иммунизации до воздействия ионизирующего излучения. Вместе с тем экспериментально установлено, что вакцинация облученных животных отягощает течение острой лучевой болезни, и по этой причине она противопоказана до разрешения болезни. Напротив, через несколько недель после облучения в сублетальных дозах выработка антител постепенно восстанавливается, и поэтому уже через 1--2 мес после радиационного воздействия вакцинация вполне допустима.

Функционирование человеческого организма в определенной мере обеспечивается взаимоотношениями с факторами окружающей среды. Особую важность при этом приобретает ее влияние на иммунную активность. Эти факторы можно разделить на 3 основные группы.

Абиотические - температура, влажность, продолжительность светового дня, барометрическое давление, возмущенность магнитного поля, химический состав воздуха, почвы, воды.

Биотические - микрофлора, растительный и животный мир.

Антропонозные - физические (электромагнитные волны, ионизирующие излучения, шум, вибрация, ультразвук, ультрафиолетовое облучение); химические (выбросы промышленных предприятий и транспорта, контакт с химическими веществами на производстве, в сельском хозяйстве); биологические (отходы заводов по производству биопрепаратов, пищевой промышленности); социально-экологические (демографические сдвиги, урбанизация, миграция населения, изменение характера питания, бытовых условий, психофизические нагрузки, медицинские мероприятия).

Как уже упоминалось, иммунная система является высокочувствительной к изменениям окружающей среды. Поэтому исследования иммунной реактивности целесообразно проводить на стадии, когда индуцирующие факторы еще не привели к развитию заболеваний, но уже обусловили иммунные повреждения. Понятно, что устойчивость иммунной системы к негативным влияниям на организм зависит от генотипа, состояния здоровья и многого другого. Тем не менее общие закономерности реагирования и в этих условиях существуют.

Чувствительность отдельных звеньев иммунной системы на какиелибо факторы различна, но в любом случае она является критической мишенью для большого числа эубиотиков и других воздействий. Это обстоятельство обусловливает формирование в организме донозологических изменений иммунной реактивности, которые, с одной стороны, являются маркерами неблагополучия условия обитания, а с другой - обеспечивают основу последующего развития патологии, хронизации или утяжеления уже имеющихся заболеваний.

11.1. ИММУННАЯ РЕАКТИВНОСТЬ И МИКРОБНОЕ ОКРУЖЕНИЕ

В понятие «микробное окружение» вносится не только нормальная аутомикрофлора, но и те микроорганизмы, с которыми человек сталкивается в быту, на производстве, лечебном учреждении.

Определенные изменения состава микрофлоры организма происходят под воздействием различных факторов. Это наблюдается в результате продолжительного применения больших доз антибактериальных препаратов и в ряде других случаев. Микрофлора человека слагается из нескольких компартментов. Первый - собственная, постоянная, способная к самоподдерживанию, включает ограниченное число видов. Второй - это истинная микрофлора, ограниченно способная к самоподдерживанию, слагается из существенно большего числа видов. Она непостоянна по составу. Третий - проходящая, случайная микрофлора. Ее представители в организме гибнут, а если и размножаются, то очень ограниченно, и быстро элиминируются.

Упрощение микрофлоры создает благоприятные условия для колонизации макроорганизма новыми видами или разновидностями, причем эти процессы происходят с формированием у пациентов вторичной иммунной недостаточности.

В современных условиях увеличивается число так называемых внутрибольничных, госпитальных инфекций - инфекционных процессов, вызываемых возбудителями, циркулирующими в медицинских учреждениях. Эта патология составляет 2-30%, с летальностью от 3,5 до 60% всех инфекционных заболеваний. В хирургических клиниках частота внутрибольничных инфекций составляет 46,7 случаев на 1000, в терапевтических - 36,3, в гинекологии - 28,1, в родильных отделениях - 15,3, в педиатрических - 13,9.

Госпитальные инфекции возникают в результате ряда причин.

Во-первых, потому, что у пациентов формируются вторичные иммунные расстройства, чаще всего иммунная недостаточность в результате основного заболевания.

Во-вторых, многие лекарственные средства (антибиотики, сульфаниламиды и др.) обусловливают упрощение аутомикрофлоры.

В-третьих, в больших стационарах увеличивается риск инфицирования больных госпитальными штаммами микроорганизмов. И действительно, на площади более 15-16 км 2 размещается 3 млн 300 тыс коек, на которых в течение года располагаются 64 млн больных и 6 млн медицинских работников с плотностью 200 тыс человек/км 2 .

Причиной внутрибольничных инфекций могут быть более 2000 видов патогенных, условно-патогенных микроорганизмов, иногда полирезистентных одновременно к 4-5 антибактериальным препаратам, циркулирующих в больницах десятки лет. К ним относятся стафилококки, псевдомонады, респираторные энтеро- и ротавирусы, вирусы гепатита А, анаэробные бактерии, плесневые и дрожжевые грибы, легионеллы.

В-четвертых, инвазивная агрессия, характерная для современной медицины, включающая более 3000 видов манипуляционных вмешательств - катетеризацию, бронхоскопию, плазмаферез, зондирование и т.д., сложные медицинские аппараты (наркозные, искусственного кровообращения, внутренний контур которых трудно дезинфицируется, оптическую технику).

К этому надо добавить двукратное увеличение численности престарелого населения с ослабленной иммунной реактивностью из-за возраста, частого применения лекарственных препаратов, рентгеновского облучения и других причин, нарушивших естественный биоценоз.

11.2. ИММУННАЯ РЕАКТИВНОСТЬ И ХИМИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА

Химические вещества, количество которых достигает 4 млрд. (63 тысячи используются в повседневной жизни), могут попадать в организм и вызывать различные нарушения. К ним относятся общетоксическое и местное раздражающее действие, десквамация эпителия, бронхоспазмы, повышение проникновения через механические барьеры микроорганизмов. При хроническом воздействии наблюдается активация СD8-лимфоцитов, что вызывает развитие иммунной толерантности, подавление антителообразования, угнетение факторов неспецифической антиинфекционной резистентности.

Возможно образование конъюгированных Аг и индукция реакций, истощающих иммунную систему. Все эти действия, кроме формирования иммунной недостаточности, опасны еще и мутагенным эффектом.

Иммунотропные химические соединения можно подразделить на следующие группы.

1. Продукты полного или частичного сгорания органического топлива - летучая зола, токсичные радикалы, перекиси азота, сернистый газ, полициклические ароматические углеводороды, бензпирены, холантрены.

2. Продукты химической промышленности: бензол, фенолы, ксилол, аммиак, формальдегид, продукты производства пластмасс, резины, лакокрасочной промышленности, нефтепродукты.

3. Продукты бытовой и с/х химии, пестициды, инсектициды, гербициды, удобрения, детергенты, косметика, лекарства, вкусовые добавки, моющие средства и т.д.

4. Металлы: свинец, ртуть, кобальт, молибден и др.

5. Неорганическая пыль, двуокись кварца, асбест, углерод, тальк, полиметаллические аэрозоли, сварочный аэрозоль и т.д.

Различные химические вещества запускают разнообразные механизмы поражения иммунной системы. Например, хлорированные циклические дилексины, бромированные бифенилы, метилртуть являются причиной нарушения созревания СD3-клеток, атрофии тимуса, гипоплазии лимфоузлов; алкилирующие соединения, бензол, озон, тяжелые металлы - иммуносупрессии из-за повреждения ДНК, а ароматические амины, гидразин - образования цитотоксических АТ и клонов клеток против аутолимфоцитов. Применение галогеновых ароматических, озона сопровождается снижением продукции интерлейкинов и интерферонов; хлорированных циклических дилексинов - функции СD19-клеток и образования АТ; тяжелых металлов, акридиновых красителей, гексахлорбензола, ароматических аминов - дефектами комплемента с риском развития СКВ. Токсические радикалы азота, окиси серы, сернистый газ, кварц, уголь, асбест вызывают недостаточность местного иммунитета, фагоцитоза, ЖКТ, легких, глаз; метилртуть, бромированные бифингиги - подавление супрессорной функции Т-клеток с гиперреактивностью CD3- и CD19- лимфоцитов; ароматические амины, тиоловые яды, ртуть, тяжелые металлы, метан - изменение генотипа лимфоцитов, солюбилизацию мембранных HLA-антигенов, эпитопов, CD и др. рецепторов.

11.3. ИММУННАЯ РЕАКТИВНОСТЬ И ДРУГИЕ ФАКТОРЫ

Электромагнитные волны и поля СВЧ при хроническом воздействии вызывают фазные колебания фагоцитарной активности нейтрофилов, нарушение синтеза АТ, что приводит к иммунопатологическим и иммунодепрессивным состояниям.

Шум с интенсивностью 60-90 дб в течение 2 мес и более способствует угнетению бактерицидной и комплементарной активности

сыворотки крови, снижению титров нормальных и специфических антител.

Различные металлы оказывают существенное влияние на иммунную систему. Бериллий, ванадий и железо индуцируют соответственно сенсибилизацию и модуляцию, стимуляцию лимфопролиферации и модуляцию, угнетение фагоцитоза и антителообразования; золото, кадмий, калий и кобальт - ингибицию хемотаксиса и высвобождение ферментов из фагоцитов; подавление гуморального иммунного ответа; CD3-лимфопению, снижение ГЗТ и активности НК-клеток; индукцию ГНТ, ГЗТ. Литий, медь, никель, ртуть могут оказаться причиной подавления активности лейкоцитов; снижения функции CD3- и CD19-клеток; инволюции тимуса и аллергии; индукции аутоиммунных реакций и атрофии тимуса соответственно. Наконец, имеются сообщения, что селен и цинк способны вызвать модуляцию и соответственно гипоплазию тимуса и развитие иммунодефицитов.

11.4. ИММУННАЯ РЕАКТИВНОСТЬ И РЕГИОНАЛЬНЫЕ

ОСОБЕННОСТИ

Существует определенная связь метеорологических факторов с показателями неспецифической антиинфекционной резистентности. Рост комплементарной активности сыворотки крови оказался тесно связанным с повышением атмосферного давления, а продукция лизоцима в течении всего года - с изменениями температуры воздуха и его относительной влажностью. Уровень β-лизинов в крови оказался связанным со всеми погодными факторами, но самую высокую степень корреляции с этими показателями имела температура воздуха.

Известно, что каждый индивид адаптирован к привычным условиям жизни и при перемене места жительства длительное время приспосабливается к новой среде. Так, переселенцы из районов с жарким или умеренным климатом на север или северян на юг в течение года испытывают угнетение иммунной реактивности, что вызывает у них повышенную заболеваемость верхних дыхательных путей, острые кишечные расстройства с вялым течением и увеличением затяжных и хронических форм.

С другой стороны, в зонах с холодным климатом отмечается снижение выраженности аллергических заболеваний, что связано с меньшим количеством аллергенов в окружающей среде. В то же время у лиц с предрасположенностью к аллергии холодный воздух, ветреная погода вызывают приступы астматического бронхита, бронхи-

альной астмы, возникновение дерматозов, крапивницы. Отчасти патологические реакции обусловливаются выбросом в кровь холодовых агглютининов, полных и неполных аутоантител против тканей кожи и внутренних органов. Изменение иммунной реактивности лиц, прибывших на жительство в арктические и антарктические районы, определяется не только действием низкой температуры, но и недостатком ультрафиолетового облучения, неполноценным питанием и т.д.

При обследовании иммунного статуса около 120 тыс здоровых лиц из 56 городов и 19 территориальных регионов СНГ установлено несколько типов иммунного статуса. Так, иммунный статус с супрессией Т-клеточного иммунитета обнаружен у жителей Норильска, регионов Крайнего Севера, Красноярского края, г. Курчатова Семипалатинской области, Новокузнецка, Тбилиси, супрессивный тип иммунного статуса - в г. Сержал Семипалатинской области и Витебске, иммунный статус с супрессией гуморального иммунитета - у жителей некоторых городов и населенных пунктов средне азиатского региона, а также - Москвы, Санкт-Петербурга, Челябинска. Равномерно активированный тип иммунного статуса с некоторой стимуляцией клеточного и гуморального звена был установлен в городах Кириши и Одессе. Активированный профиль за счет гуморальных механизмов при нормальных или несколько сниженных клеточных реакциях зарегистрирован у жителей Ростова-на-Дону, Ташкентской области, Нижнего Новгорода, Караганды, Еревана. Смешанный тип иммунного статуса с супрессией клеточного и активацией гуморального иммунитета - в Киеве, Армавире, Каракалпакии.

11.5. ИММУННАЯ РЕАКТИВНОСТЬ И ПИТАНИЕ

Умеренные проявления недостаточности питания не вызывают глубоких повреждений иммунной реактивности. Однако при хронической белково-калорийной дефицитности отмечается снижение активности фагоцитоза, пропердино-комплементарной системы, образования интерферона, лизоцима, γ-глобулинов различных классов, падение содержания CD3- и CD19-лимфоцитов, их субпопуляций, увеличение числа незрелых нулевых клеток.

Дефицит ретинола, рибофлавина, фолиевой кислоты, пиридоксина, аскорбиновой кислоты, железа, снижает сопротивляемость тканевых барьеров, а в сочетании с недостатком белка ингибирует активность клеточного и гуморального иммунитета. У лиц с гипо-

витаминозами инфекционные заболевания возникают чаще, текут тяжелее, склонны к хронизации и осложнениям.

Выключение из диеты животных белков приводит к торможению гуморальных механизмов защиты. С другой стороны, недостаток нуклеиновых кислот даже при достаточной калорийности питания обусловливает угнетение клеточного иммунитета. Следует подчеркнуть, что голодание, в том числе и лечебное, в определенной степени воспроизводит указанные выше эффекты.

11.6. ИММУННАЯ РЕАКТИВНОСТЬ ПРИ ОБЛУЧЕНИИ ИОНИЗИРУЮЩЕЙ РАДИАЦИЕЙ

Широкое распространение ядерной технологии влечет за собой расширение круга лиц, подвергающихся неблагоприятному воздействию радиационных факторов, к ним надо добавить контингент, проживающий на территориях, загрязненных радионуклидами после Чернобыльской аварии.

Облучение организма вызывает увеличение проницаемости кожи, подкожно-жировой клетчатки, легочного, гематоэнцефалического и гематоофтальмического барьеров, сосудов кишечника по отношению к различным микроорганизмам, продуктам распада аутотканей и т.д. Эти процессы способствуют развитию осложнений. Нарушение проницаемости начинается в первые часы после лучевого поражения при дозе 100 рентген и более, достигает максимума через 1-2 дня. Все это способствует формированию аутоинфекций.

Общей характерной особенностью облученного организма является удлинение сроков очищения от возбудителей, склонность к генерализованным инфекциям, особенно сильно снижается резистентность к условно-патогенным микроорганизмам (кишечной палочке, протею, сарцинам и т.д.). Угнетается резистентность к бактериальным токсинам Cl. perfringens, Cl. tetani, Cl. botulinum, палочке дифтерии, стафилококку, шигеллам. В основе этого лежит уменьшение способности сыворотки крови нейтрализовать токсины, а также повреждение функции гипофиза, надпочечников, щитовидной железы.

Представители нормальной аутомикрофлоры, обитающие в естественных полостях (кишечнике, дыхательных путях), а также возбудители, находящиеся в различных очагах инфекции, если таковые имеются, мигрируют в кровь, распространяются по органам. Одновременно резко меняется состав нормальной микрофлоры,

Видовая невосприимчивость отличается высокой стабильностью к влиянию ионизирующего излучения.

В отношении специфического иммунитета облучение летальными и сублетальными дозами до иммунизации вызывает в течение первых двух дней резкое подавление образования АТ, которое удерживается до 7 сут и более. Угнетение антителообразования сочетается со значительным удлинением индуктивной фазы антителогенеза с 2-3 дней в норме, до 11-18 сут. В результате максимальная продукция АТ регистрируется лишь через 40-50 дней после облучения. Однако полной ингибиции синтеза специфических иммунных глобулинов не происходит.

Если облучение осуществляется после иммунизации, то синтез антител либо не меняется, либо незначительно замедляется. Установлены две фазы антителогенеза при действии ионизирующей радиации. Первая - радиочувствительная, продолжающаяся 1-3 дня, вторая - радиорезистентная, составляющая остальной период времени.

Ревакцинация оказывается достаточно эффективной при первичной иммунизации, осуществленной до облучения.

Облучение иммунизированного организма, произведенное на высоте антителообразования, может кратковременно (в несколько раз) уменьшить количество циркулирующих АТ, однако через сутки (реже двое) оно восстанавливается до первоначальных величин.

Хроническое облучение в той же дозе, что и острое, нанесенное до вакцинации, в значительно меньшей степени повреждает иммунитет. В ряде случаев для получения одинакового эффекта его суммарная доза может превосходить однократную «острую» более, чем в 4 раза.

Ионизирующая радиация обусловливает угнетение и транспланта-ционного иммунитета. Чем ближе облучение наносится к моменту трансплантации, тем сильнее происходит повреждение трансплантационного иммунитета. С удлинением этого интервала угнетающий эффект падает. Нормализация трансплантационной реакции организма наступает, как правило, через 30 дней после воздействия.

В меньшей степени страдает образование вторичного трансплантационного ответа. В результате вторичные трансплантаты у облученных контингентов отторгаются значительно быстрее, чем первичные.

Ионизирующая радиация, подавляя иммунную систему реципиен-

та, значительно удлиняет период иммунной инертности или толерантности. Например, при пересадке облученным лицам костного мозга трансплантированные клетки интенсивно пролиферируют в течение периода иммунной толерантности, вызванной облучением, замещают разрушенную кроветворную ткань реципиента. Возникает организмхимера, т.к. кроветворная ткань в таком организме является тканью донора. Все это приводит к пролонгированию приживления донорской ткани и возможности трансплантировать другие ткани донора. С другой стороны, радиация способна нарушить сформированную толерантность. Чаще всего страдает неполная неотвечаемость, в то время как полная - более радиорезистентна.

Пассивный иммунитет более устойчив к действию облучения. Сроки вывода из облученного организма пассивно введенных иммунных глобулинов, как правило, не меняются. Однако их терапевтическая активность резко падает. Это заставляет вводить соответствующим контингентам в 1,5-8 раз более увеличенные дозы сыворотки или γ-глобулинов для достижения должного профилактического или лечебного эффекта.

Облучение изменяет и антигенный состав тканей. Это вызывает исчезновение некоторых нормальных Аг, т.е. упрощение антигенной структуры и появление новых Аг. Видовая антигенная специфичность при облучении не страдает, изменяется органная и органоидная специфичность. Появление аутоантигенов неспецифично по отношению к лучевому фактору. Деструкция тканей и появление аутоантигенов отмечаются уже через несколько часов после облучения. В ряде случаев их циркуляция сохраняется в течение 4-5 лет.

Большая часть лимфоцитов высокочувствительна к радиации, причем это проявляется уже при воздействии внешнего облучения в дозе от 0,5 до 10,0 Гр (в принципе, внутреннее излучение обладает таким же эффектом). Наиболее чувствительны для воздействия кортикальные тимоциты, селезеночные Т-клетки и В-лимфоциты. Более устойчивыми являются CD4-клетки и Т-киллеры. Эти данные обосновывают высокий риск формирования аутоиммунных осложнений после внешнего и инкорпорированного облучения.

Одним из проявлений функциональной неполноценности облученных лимфоцитов является нарушение их кооперативных возможностей. Например, в первые дни (1-15 сут) после аварии на ЧАЭС произошло уменьшение количества клеток с фенотипом СD2DR+. Одновременно произошло снижение титра тимусного сывороточного

фактора и показателя РТМЛ с Кон-А. Все это является свидетельством угнетения функциональной активности Т-системы иммунитета. Изменения со стороны гуморального звена оказались менее выраженными.

Малые дозы радиации, как правило, не обусловливают грубых морфологических изменений в иммунной системе. Их эффект реализуется в основном на уровне функциональных нарушений, восстановление которых происходит очень медленно и носит циклический характер. Например, у облученных контингентов отмечается снижение количества СD2DR+, устраняющееся лишь через 1-12 мес в зависимости от полученной дозы. В ряде случаев даже через 2 года отмечалось сохранение вторичного иммунодефицитного состояния.

Кроме негативного действия лучевого фактора на лимфоциты, происходит повреждение вспомогательных клеток иммунной системы. В частности, поражается строма, эпителиальные клетки тимуса, что ведет к снижению продукции тимозина и других тимусных факторов. В результате иногда даже через 5 лет происходит уменьшение клеточности коры вилочковой железы, расстройство синтеза Т-клеток, ослабляется функция периферических органов лимфоидной системы, сокращается число циркулирующих лимфоцитов. Одновременно происходит образование АТ против ткани тимуса, что ведет к «лучевому старению» иммунной системы. Также наблюдается усиление синтеза IgE, увеличивающее риск развития аллергических и аутоиммунных процессов в облученном организме.

Доказательством негативного действия на иммунную систему облучения являются изменения заболеваемости жителей г. Киева после аварии на ЧАЭС. Так, с 1985 по 1990 г. возросла заболеваемость на 10000 населения: бронхиальной астмой - на 33,9%, бронхитом - на 44,2%, контактным дерматитом - на 18,3%.

Характерным было формирование следующих клинических синдромов.

1. Повышение восприимчивости к респираторным инфекциям, особенно у больных бронхиальной астмой и бронхитом, с аллергическим компонентом. Наличие воспалительных процессов инфильтративного характера в легких, субфебрилитеты, кожные аллергические реакции.

2. Геморрагический системный васкулит, лимфоаденопатии, полимиалгии, полиартралгии, лихорадки неясного генеза, выраженная общая слабость, в основном у молодых лиц.

3. «Синдром слизистых оболочек». Это - жжение, зуд слизистых различной локализации (глаза, зев, полость рта, гениталии) в сочетании с астено-невротическим состоянием. При этом видимые изменения слизистых отсутствуют. При микробиологическом обследовании на слизистых обнаруживается условно-патогенная микрофлора, чаще стафилококковая и грибы.

4. Синдром множественной непереносимости широкого спектра веществ различной природы (пища, лекарства, химические вещества и др.). Наиболее часто это наблюдается у женщин молодого возраста в сочетании с резко выраженными признаками вегетативной дисрегуляции и астеническим синдромом.

Влияние радиации на иммунную систему и их последствия

Ионизирующие излучение в любых дозах вызывает функциональные и морфологические изменения в клеточных структурах и изменяет деятельность почти во всех системах организма. В результате этого повышается или угнетается иммунологическая реактивность животных. Иммунная система является высокоспециализированной, ее составляют лимфоидные органы, их клетки, макрофаги, клетки крови (нейтрофильные, эозинофильные и базофильные, гранулоциты), система комплемента, интерферон, лизоцим, пропердин и другие факторы. Главным иммунокомпетентными клетками являются Т - и В-лимфоциты, ответственные за клеточный и гуморальный иммунитет.

Направленность и степень изменений иммунологической реактивности животных при действии радиации определяется главным образом поглощенной дозой и мощностью облучений. Малые дозы излучения повышают специфическую и неспецифическую, клеточную и гуморальную, общую и иммунобиологическую реактивность организма, способствуют благоприятному течению патологического процесса, повышают продуктивность скота и птиц.

Ионизирующие излучение в сублетальных и летальных дозах приводит к ослаблению животных или угнетению иммунологической реактивности животных. Нарушение показателей иммунологической реактивности отмечается значительно раньше, чем проявляются клинические признаки лучевой болезни. С развитием острой лучевой болезни иммунологические свойства организма все более ослабляются.

Понижается резистентность облеченного организма к возбудителям инфекции может по следующим причинам: нарушение проницаемости мембран тканевых барьеров, снижение бактерицидных свойств крови, лимфы и тканей, подавление кроветворения, лейкопения, анемия и тромбоцитопения, ослабление фагоцитарного механизма клеточной защиты, воспаления, угнетения продукции антител и другие патологические изменения в тканях и органах.

При воздействии ионизирующего излучения в небольших дозах изменяется проницаемость тканей, а при сублетальной дозе и более резко увеличивается проницаемость сосудистой стенки, особенно капилляров. После облучения среднелетальными дозами у животных развивается повышенная проницаемость кишечного барьера, что является одной из причин расселения кишечной микрофлоры по органам. Как при внешнем, так и при внутреннем облучении отмечается увеличения аутофлоры кожи, которое проявляется рано, уже в латентный период лучевого поражения. Этот феномен прослеживается у млекопитающих, птиц и человека. Усиленное размножение и расселение микроорганизмов на коже, слизистых оболочках и в органах обуславливается снижением бактерицидных свойств жидкостей и тканей.

Определение числа кишечных палочек и особенно гемолитических форм микробов на поверхности кожи и слизистых оболочках является одним из тестов, позволяющих рано установить степень нарушения иммунобиологической реактивности. Обычно повышение аутофлоры происходит синхронно с развитием лейкопении.

Закономерность изменений аутофлоры кожи и слизистых оболочек при внешнем облучении и инкорпорации различных радиоактивных изотопов сохраняется. При общем облучении внешними источниками радиации наблюдается зональность нарушения бактерицидных кожных покровов. Последнее, по-видимому, связано с анатомофизиологическими особенностями различных участков кожи. В целом бактерицидная функция кожи находится в прямой зависимости от поглощенной дозы излучения; при летальных дозах она резко снижается. У крупного рогатого скота и овец, облеченных гамма-лучами (цезий-137) в дозе ЛД 80-90/30 , изменения аутофлоры кожи и слизистых оболочек начинается с первых суток, а к исходному состоянию у выживших животных приходят на 45-60-му дню.

Внутреннее облучение, как и внешнее, вызывает значительное понижение бактерицидности кожи и слизистых оболочек при однократном введении йода-131 курам в дозах 3 и 25 мКи на 1 кг их массы количество бактерий на коже начинает уже с первых суток увеличиваться, достигая максимума на пятый день. Дробное веление указанного количество изотопа в течении 10 дней приводит к значительно большому бактериальному обсеменению кожи и слизистой оболочки ротовой полости с максимумом на 10-й день, причем в основном возрастает число микробов с повышенной биохимической активностью. В следующее время прослеживается прямая связь численного увеличения бактерий с клиническим проявлением лучевого поражения.

Одним из факторов, обеспечивающих естественную антимикробную устойчивость тканей, является лизоцим. При лучевом поражении содержание лизоцима в тканях и крови уменьшается, что свидетельствует об уменьшении его продукции. Этот тест может быть использован для определения ранних изменений резистентности облеченных животных.

Большую роль в невосприимчивости животных к инфекциям играет фагоцитоз. При внутреннем и внешнем облучениях в принципе изменения фагоцитарной реакции имеют аналогичную картину. Степень нарушения реакции зависит от величины дозы воздействия; при малых дозах (до 10-25 рад) отмечается кратковременная активация фагоцитарной способности фагоцитов, при полулетальных - фаза активации фагоцитов сокращается до 1-2 дней, в дальнейшем активность фагоцитоза понижается и в летальных случаях доходит до нуля. У выздоравливающих животных происходит медленная активация реакции фагоцитоза.

Значительные изменения в облученном организме претерпевают фагоцитарные способности клеток ретикулоэндотелиальной системы и макрофагов. Эти клетки довольно радиорезистентны. Однако фагоцитирующая способность макрофагов при облучении нарушается рано. Угнетение фагоцитарной реакции проявляется незавершенностью фагоцитоза. По-видимому, облучение нарушает связь между процессами захвата частиц макрофагами и ферментативными процессами. Подавление функции фагоцитоза в этих случаях может быть связано с угнетением выработки соответствующих опсонинов лимфойдной системой, ибо известно, что при лучевой болезни отмечается уменьшение в крови комплемента, пропердина, опсонинов и других биологических веществ.

В иммунологических механизмах самозащиты организма большую роль играют аутоантитела. При радиационных поражениях происходит повышение образования и накопления аутоантител. После облучения в организме можно обнаружить иммунокомпетентные клетки с хромосомными транслокациями. В генетическом отношении они отличаются от нормальных клеток организма, т.е. являются мутантами. Организмы, в которых существуют генетически различные клетки и ткани, обозначаются как химеры. Образовавшиеся под действием облучения аномальные клетки, ответственные за иммунологические реакции, приобретают способность вырабатывать антитела против нормальных антигенов организма. Иммунологическая реакция аномальных клеток против собственного организма может вызвать спленомегалию с атрофией лимфоидного аппарата, анемию, отставание в росте и массе животного и ряд других нарушений. При достаточно большом количестве таких клеток может произойти гибель животного.

Согласно иммуногенетической концепции, выдвинутой иммунологом Р.В. Петровым, наблюдается следующая последовательность процессов лучевого поражения: мутагенное действие радиации→относительное увеличение аномальных клеток, обладающих способностью к агрессии против нормальных антигенов→накопление таких клеток в организме→аутогенная агрессия аномальных клеток против нормальных тканей. По мнению некоторых исследователей, рано проявляющиеся в облученном организме аутоантитела участвуют в повышении его радиорезистентности при однократных воздействиях сублетальных доз и при хроническом облучении малыми дозами.

О нарушении резистентности у животных при облучении свидетельствуют лейкопения и анемия, подавление деятельности костного мозга и элементов лимфоидной ткани. Поражение клеток крови и других тканей и изменение их деятельности сказываются на состоянии гуморальных систем иммунитета - плазме, фракционном составе сывороточных белков, лимфе и других жидкостях. В свою очередь, эти субстанции, подвергаясь воздействию излучения, оказывают влияние на клетки и ткани и сами по себе обуславливают и дополняют другие факторы снижения естественной резистентности.

Угнетение не специфического иммунитета у облученных животных приводит к усилению развития эндогенной инфекции - увеличивается количество микробов аутофлоры кишечника, кожи и других областей, изменяется ее видовой состав, т.е. развивается дисбактериоз. В крови и внутренних органах животных начинают обнаруживаться микробы - обитатели кишечного тракта.

Бактериемия имеет исключительно важное значение в патогенезе лучевой болезни. Между началом возникновения бактериемии и сроком гибели животных наблюдается прямая зависимость.

При радиационных поражениях организма изменяется его естественная устойчивость к экзогенным инфекциям: туберкулезным и дизентерийным микробам, пневмококкам, стрептококкам, возбудителям паратифозных инфекций, лептоспироза, туляремии, трихофитии, кандидамикоза, вирусам инфлюэнцы, гриппа, бешенства, полиомиелита, ньюкаслской болезни (высококонтагиозная вирусная болезнь птиц из отряда куриных, характеризующаяся поражением органов дыхания, пищеварения и центральной нервной системы), простейшими (кокцидиями), бактериальным токсинам. Однако видовая невосприимчивость животных к инфекционным болезням сохраняется.

Лучевое воздействие в сублетальных и летальных дозах отягощает течение инфекционной болезни, а инфекция, в свою очередь, утяжеляет течение лучевой болезни. При таких вариантах симптомы болезни зависят от дозового, вирулентного и временного сочетания действия факторов. При дозах облучения, вызывающих тяжелую и крайне тяжелую степень лучевой болезни, и при инфицировании животных первые три периода ее развития (период первичных реакций, латентный период и разгар болезни) в основном будут преобладать признаки острого лучевого заболевания. Заражение животных возбудителем остропротекающей инфекционной болезни незадолго или на фоне облучения сублетальными дозами приводят к утяжелению течения данной болезни с развитием относительно характерных для нее клинических признаков. Так, у поросят, облученных смертельными дозами (700 и 900 Р) и зараженных через 5 ч, 1,2,3,4, и 5 сут. после облучения вирусом чумы, при вскрытии находят в основном изменения, которые наблюдаются у облученных животных. Лейкоцитарная инфильтрация, клеточно-пролиферативная реакция, инфаркты селезенки, наблюдаемые при чистой форме чумы, в этих случаях отсутствуют. Повышенная чувствительность подсвинков к возбудителю рожи у переболевших лучевой болезнью средней степени тяжести сохраняется спустя 2 мес. после облучения рентгеновскими лучами в дозе 500 Р. При экспериментальном заражении возбудителем рожи болезнь у свиней проявляется более бурно, генерализация инфекционного процесса наступает на третьи сутки, тогда как у контрольных животных она обычно регистрируется только на четвертый день. Патоморфологические изменения у облученных животных при этом характеризуются выраженным геморрагическим диатезом.

Экспериментальными исследованиями на морских свинках и овцах выявлено своеобразное течение сибирской язвы у животных, больных лучевой болезнью средней тяжести. Как внешне, так и сочетанное воздействие радиации снижает у них устойчивость к заражению возбудителем данной болезни. Клинические признаки не являются строго специфичными ни для лучевой болезни, ни для сибирской язвы. У больных отмечается выраженная лейкопения, повышается температура тела, учащается пульс и дыхание, нарушается функция желудочно-кишечного тракта, в сыворотке крови проявляются сибиреязвенные антитела в низких титрах, выявляемые реакцией непрямой гемагглютинации. Болезнь протекает остро и заканчивается летально. При патологическом вскрытии во всех случаях регистрируется уменьшение селезенки и обсеменение сибиреязвенными микробами внутренних органов и лимфоузлов.

Следовательно, воздействие ионизирующего излучения на животных в сублетальных в летальных дозах вызывает снижение всех естественных факторов устойчивости организма к эндогенным и экзогенным инфекциям. Это проявляется тем, что у облученных животных возникновение инфекционных болезней происходит при меньшей дозе возбудителя, среди облученных увеличивается процент заболевающих, болезнь быстрее и чаще заканчивается гибелью.

Нарушение иммунобиологической реактивности возникают уже в период первичных реакций на облучение и, постепенно увеличиваясь, достигают максимума развития в разгар лучевой болезни. У выживших животных происходит восстановление естественных факторов иммунитета, полнота которого определяется степенью лучевого поражения.

Следует отметить, что в отношении действия ионизирующего излучения на факторы естественного иммунитета еще много невыясненного, в частности, слабо изучены вопросы последовательности их угнетения, значение каждого из них при различных инфекциях и у разных животных, возможности их компенсации и активации.

Радиационная иммунология изучает действие ионизирующих излучений на иммунитет. Более подробно радиационная иммунология исследует нарушения и способы восстановления антимикробного иммунитета, особенности взаимодействия облученного организма с микробами, роль инфекционных осложнений и аутоиммунных механизмов в патогенезе, лечении и исходе лучевой болезни, влияние радиации на трансплантационный иммунитет, проблемы, связанные с возникновением так называемых радиационных химер, с возможностью преодоления биологической несовместимости в облученном организме, с использованием пересадки клеток кроветворных органов для лечения лучевой болезни (см.).

Действие ионизирующих излучений на иммунологическую реактивность проявляется в резком угнетении основных механизмов иммунитета. Повышается проницаемость биологических барьеров, снижается бактерицидность крови и тканей, уменьшается фагоцитарная активность клеток, резко угнетается образование антител. При острой лучевой болезни организм оказывается фактически безоружным не только перед патогенными, но и условно патогенными микроорганизмами. Постоянным спутником лучевой болезни является эндогенная инфекция с бактериемией за счет микробов - обитателей кишечника, дыхательных путей и др. Непосредственной причиной гибели облученного организма зачастую служит аутоинфекция. Экзогенные инфекционные заболевания протекают очень тяжело, характеризуются генерализацией процесса и накоплением возбудителей в тканях. Предупреждение и лечение инфекционных осложнений - обязательное мероприятие в комплексной терапии лучевой болезни.

В результате действия радиации на клетки и ткани изменяются их антигенные свойства. Это обстоятельство и циркуляция тканевых антигенов в крови приводят к появлению аутоантител и к аутосенсибилизации. Однако значение аутоиммунного механизма в общей картине лучевого поражения окончательно еще не выяснено.

Радиационная иммунология занимается также вопросами трансплантационного иммунитета. Облучение, угнетая трансплантационный иммунитет, обеспечивает приживление и размножение пересаженных от донора клеток кроветворных органов. Однако в связи с иммунологической компетентностью кроветворных тканей возможно возникновение иммунологической реакции трансплантированных клеток против клеток хозяина («трансплантат против хозяина»). Этим объясняется развитие на 4-8-й неделе после трансплантации «вторичной болезни», проявляющейся у животных дерматитом, выпадением шерсти, истощением, ведущим к гибели. У человека «вторичная болезнь» имеет сходную симптоматику. Многие исследователи считают вероятной и реакцию по типу «хозяин против трансплантата». Радиационная иммунология изыскивает средства предупреждения развития «вторичной болезни», что важно не только для терапии лучевой болезни, но и в более широком плане для решения проблемы биологической несовместимости тканей.

Влияние радиации на иммунную систему и их последствия

Ионизирующие излучение в любых дозах вызывает функциональные и морфологические изменения в клеточных структурах и изменяет деятельность почти во всех системах организма. В результате этого повышается или угнетается иммунологическая реактивность животных. Иммунная система является высокоспециализированной, ее составляют лимфоидные органы, их клетки, макрофаги, клетки крови (нейтрофильные, эозинофильные и базофильные, гранулоциты), система комплемента, интерферон, лизоцим, пропердин и другие факторы. Главным иммунокомпетентными клетками являются Т – и В-лимфоциты, ответственные за клеточный и гуморальный иммунитет.

Большую роль в невосприимчивости животных к инфекциям играет фагоцитоз. При внутреннем и внешнем облучениях в принципе изменения фагоцитарной реакции имеют аналогичную картину. Степень нарушения реакции зависит от величины дозы воздействия; при малых дозах (до 10–25 рад) отмечается кратковременная активация фагоцитарной способности фагоцитов, при полулетальных – фаза активации фагоцитов сокращается до 1–2 дней, в дальнейшем активность фагоцитоза понижается и в летальных случаях доходит до нуля. У выздоравливающих животных происходит медленная активация реакции фагоцитоза.

О нарушении резистентности у животных при облучении свидетельствуют лейкопения и анемия, подавление деятельности костного мозга и элементов лимфоидной ткани. Поражение клеток крови и других тканей и изменение их деятельности сказываются на состоянии гуморальных систем иммунитета – плазме, фракционном составе сывороточных белков, лимфе и других жидкостях. В свою очередь, эти субстанции, подвергаясь воздействию излучения, оказывают влияние на клетки и ткани и сами по себе обуславливают и дополняют другие факторы снижения естественной резистентности.

Угнетение не специфического иммунитета у облученных животных приводит к усилению развития эндогенной инфекции – увеличивается количество микробов аутофлоры кишечника, кожи и других областей, изменяется ее видовой состав, т.е. развивается дисбактериоз. В крови и внутренних органах животных начинают обнаруживаться микробы – обитатели кишечного тракта.