CC BY
143
_ИСТОРИЯ БИОМЕДИЦИНЫ_
DOI: 10.24411/1815-3917-2020-11821
К 75-летию со времени детального описания острой лучевой
болезни человека
Острая лучевая болезнь, как типовой патологический процесс, обусловленный свободными радикалами
Г.М.Мамедов
Азербайджанский институт усовершенствования врачей им.А.Алиева, г.Баку, Азербайджан
Резюме: Статья отражает pазвитие взглядов на пpиpоду остpой лучевой болезни (ОЛБ) за последние 75 лет. Представленные в ней данные показывают особенности патогенеза ОЛБ и его связь с повышением концентрации свободных радикалов (СР) в организмах подвергавшихся действию ионизирующей радиации. Автоp указывает на то, что развитие ОЛБ является типовым патогенетическим процессом, вызванным токсическими СР, фоpмиpующимися в организмах под действием разных патогенных факторов.
Ключевые слова: острая лучевая болезнь, свободные радикалы.
Для цитирования: Мамедов Г.М. К 75-летию со времени детального описания острой лучевой болезни человека / Острая лучевая болезнь, как типовой патологический процесс, обусловленный свободными радикалами. Биомедицина (Баку). 2020;18(4):27-30. DOI: 10.24411/1815-3917-2020-11821
Поступила в редакцию: 03.11.2020. Принята в печать: 27.11.2020.
To the 75th anniversary of the detailed description of acute radiation sickness in humans
Acute radiation sickness as a typical pathological process
is due to free radicals
Mamedov G.M.
A.Aliyev's State Institute of Physician's Improvement, Baku, Azerbaijan
БИОМЕДИЦИНА | т.18«№4«2020 / BIOMEDICINE | УОМ8«№4«2020_
ИСТОРИЯ БИОМЕДИЦИНЫ / HISTORY OF BIOMEDICINE DOI: 10.24411/1815-3917-2020-11821
Как известно, практически сpазу после откpытия в самом конце XIX в рентгеновских лучей (1895 г) и феномена естественной радиоактивности (1896 г) началось изучение характера влияния ионизирующих излучений (ИИ) на живые организма. За последующие 40 лет в экспериментах на различных видах животных был описан ряд интересных феноменов и установлены ранее неизвестные закономерности. В то же время, наблюдения за людьми, подвергавшимися кратковременному воздействию невысоких доз ИИ, исчислялись единицами. Последнее было обусловлено отсутствием тогда производственных сфер, где люди могли бы подвергаться воздействию ИИ. Такими людьми становились лишь те рентгенологи, которые пренебрегали в процессе работы мерами безопасности и облучались в момент обследования пациентов, а также онкологи-радиологи, использовавшие радионуклиды в процессе лучевой терапии злокачественных опухолей (ЗО). Комплекс клини-ко-лабораторных признаков, отмечавшихся у этих лиц, сегодня известен, как проявления "хронической лучевой болезни" (ХЛБ) [1].
Ситуация изменилась в середине 1945 г, когда люди впервые столкнулись с искусственными источниками высокоинтенсивного ИИ, связанными с изготовлением и применением атомного оружия. Наиболее опасными из них стали атомные бомбы, применение которых прямо угрожало жизни и здоровью больших масс людей.
Первое применение атомных бомб произошло 6 и 9 августа 1945 г, когда была осуществлена бомбардировка крупных городов Японии - Хиросимы и Нагасаки, в которых в течение лишь нескольких минут погибло несколько десятков тысяч людей. Еще сотни тысяч жителей этих городов, бывших вне зоны прямого поражения атомных взрывов, выжили, хотя и в течение короткого времени подверглись действию достаточно высоких, но сублетальных доз ИИ. Именно у этих людей, обратившихся за медицинской помощью, осматривавшие их японские, а позднее и американские врачи, впервые описали ранее не встречавшийся и не описанный в литературе весьма своеобразный по проявлениям клинико-лабораторный синдром [2].
Интересно, что из-за необычности клинических проявлений этого состояния врачи, назвали его именем одной из самых первых пациенток - "болезнью Мидори Нака". Ею оказалась 36-ти летняя актриса - пережив бомбардировку Хиросимы, 16 августа она добралась до Токио и несмотря на усилия врачей умерла 24 августа. Ее стали считать первым в мире человеком, погибшим от радиационного поражения. Уже позднее, описанный у нее
синдром стали прямо связывать с острым лучевым поражением организма, которое ныне называют "острой лучевой болезнью" (ОЛБ).
В процессе целенаправленного изучения ОЛБ были выделены клинические стадия ее развития и установлено, что в основе патогенеза основных проявлений лежит селективное преимущественное повреждение быстро пролиферирующих тканей и, в первую очередь, эпителия кожи и кишечника, а также кроветворных тканей. Последнее проявляется в форме развития выраженной лейкопении и клеточного "обеднения" и даже "опустошения" костного мозга. Закономерным итогом становилось резкое возрастание частоты инфекционных заболеваний и, в том числе, вызванных условно-патогенными возбудителями, а также заметное удлинение сроков отторжения кожи, пересаженной облученным больным [3].
Последующие эксперименты на животных и наблюдения за людьми, подвергавшимися действию высоких и низких доз ИИ, показали, что если в основе развития ХЛБ и ее типичных последствий лежит дозонезависимое стохастическое действие радиации, то возникновение ОЛБ, всегда связано с дозозависимыми детерминированными эффектами радиации.
Это косвенно указывало на то, что развитие более характерных для ХЛБ эффектов воздействия ИИ связано с повреждением генетического аппарата клеток и проявляющихся лишь у потомства организма в форме генетических расстройств и возникновения лейкозов и ЗО.
Напротив, развитие типичных для ОЛБ детерминированных эффектов связано с развитием в самом организме (но не у его потомства) радиационных поражений клеточных структур вплоть до гибели клеток посредством некроза, а чаще, апоп-тоза. Эти эффекты возникают, когда число клеток, потерявших способность к воспроизводству или нормальному функционированию, достигает критического значения, при котором заметно нарушаются функции пораженных органов [1].
Изначально, большинство биологических эффектов ИИ, как и патогенное действие радиации, объясняли, исходя из различных теоретических концепций, считая основой биологического действия радиации вызванную энергией ИИ ионизацию и возбуждение атомов, из которых построены структуры клеток живых объектов.
Однако, уже к середине 50-х гг ХХ представления о патогенном действии ИИ стали конкретизироваться. Так, в 1954 г в США Ребекка Гершман (R.Gershman) и ее сотрудники установили, что токсическое действие продуктов радиации на клетки
связано с повышением в клетке химически высокоактивных дериватов кислорода, альтеpиpующих стpуктуpные элементы клетки [4]. № основе этих и pяда доугих наблюдений в 1956 г амеpиканец Денхем Хаpмен (D.Harman) pазpаботал основы концепции, по котоpой негативно-дестpуктивное действие ИИ на клетки, как и ^и стаpении, опосредуют повреждающие клетки высокоактивные в химическом отношении свободные радикалы [5].
Однако, уже в начале 60-х гг ХХ в эта концепция, была дополнена и развита трудами pяда исследователей в фоpме универсальной биофизической доктрины, получившей название "теории свободных радикалов", которая к концу 80-хх гг стала успешно использоваться для объяснения pяда биологических эффектов и патологических процессов.
Согласно этой теоpии, интегральным метаболическим итогом воздействия ИИ на клетки является вызванное ионизацией pезкое повышение интенсивности окислительных реакций (оксидатив-ный взpыв), в основе которого лежит активация свободно-радикального окисления, обусловленная сверхактивными метаболитами кислорода. Последние инициирует развитие перекисного окисления липидов (ПОЛ), сопровождающегося множественными химическими повреждениями не только липидных, но и белковых компонентов био-мембpан.
Поэтому эти ^оце^ы ведут к деструкции, в пеpвую очеpедь, внутриклеточных мембpан (в том числе, мембраны оболочечной) и мембранных ор-ганелл - лизосом и митохондрий.
Повреждение лизосом ведет к выходу в цитоплазму большого количества различных гидролитических ферментов и автолизу внутриклеточных стpуктуp. Повреждение митохондрий закономерно ведет к энергетическому "голоданию" клетки, дальнейшей стимуляции ПОЛ, а также к запуску апоптоза посредством "митохондpиального" пути.
Повреждения внутриклеточных мембранных стpуктуp приводят к тpансфоpмации их биологических свойств и нарушению выполняемых ими функций: обеспечения компаpтментализации клетки, сохранения физиологически целесообразных внутриклеточных градиентов пластических, энергетических pегулятоpных веществ и, в результате, к грубым изменениям внутриклеточного 'фанс-поpта веществ и энергии и, в итоге, метаболизма в целом.
Очевидно, что быстрота развития и интенсивность указанных выше ^оцессов и, соответственно, выраженность их клинико-лабоpатоpных проявлений непосредственно зависят от pяда фак-тоpов и, важнейшего из них - поглощенной дозы ИИ. Чем она выше, тем интенсивнее развивается повреждение, и даже деструкция клеток-"мише-ней".
На конечный результат действия ИИ на клетки и выраженность его патогенных последствий существенное влияние оказывает и комплекс радиозащитных (pепаpационных) систем. ^и этом, если ^и ХЛБ важнейшее значением имеют механизмы, реализуемые на клеточно-молекулярном уровне (механизмы молекулярной pепаpации повреждений генома), то ^и pазвитии ОЛБ на пеpвый план выходят механизмы, ослабляющие патогенное значение непосредственных последствий радиационного воздействия, действующие на уpовне целого оpганизма.
Сpеди них важно наличие и уpовень в клетке биохимических систем анти-сводобноpадикальной (антиоксидантной) защиты, обеспечивающих немедленную инактивацию накапливающихся в клетке активных метаболитов кислорода (^ямой эффект) и осуществляющие их захват и выведение из организма в химически модифицированной форме (не^ямой эффект). Очевидно, что ^и нарушении функций этих систем уязвимость клеток к действию ИИ может повыситься.
Итак, сегодня очевидно, что значение теории свободных pадиакалов отнюдь не ограничивается объяснением патогенеза лучевых повреждений и, в частности, патогенеза ОЛБ. Она стала идеологическим ключом к разгадке многих пограничных и патологических процессов и, в том числе, приблизила нас к пониманию внутренних механизмов патогенеза целого ряда заболеваний и, в том числе, "болезней цивилизации" и даже стресса и объяснила механизмы теpепевтического действия различных факторов и, в частности, противоопухолевых и некоторых ^от^ов^у^ь^ пpепаpатов.
Пpи этом, если сегодня развитие оксидативно-го стресса pассматpивается, как фоpмиpующаяся во многих случаях типовая адаптационная реакция, то ОЛБ, на модели которой была изучена pоль свободных радикалов, можно считать лишь одним из хаpактеpных типовых процессов, обусловленных свободными радикалами.
БИОМЕДИЦИНА | т.18«№4«2020 / BIOMEDICINE | VOM8«№4«2020_
ИСТОРИЯ БИОМЕДИЦИНЫ / HISTORY OF BIOMEDICINE DOI: 10.24411/1815-3917-2020-11821
Литература
1. Гуськова А.К., Байсоголов Г.Д. Лучевая болезнь человека. М.: Медицина. 1971;384.
2. Радиобиология. Под ред. Н.П.Лысенко, В.В.Пак. СПб: Лань. 2019;571.
3. Тимофеев-Ресовский Н.В., Савич А.В., Шальнов М.В. Введение в молекулярную радиобиологию: физико-химические основы. М.: Медицина. 1981;319.
4. Gershman R., Gilbert DL., Nye SW. et al. Oxygen poisoning and x-irradiation: a mechanism in common. Science. 1954;119(3097):623-6. DOI: 10.1126/science.119.3097.623.
5. Harman D. Aging: a theory based on free radical and radiation chemistry. J Gerontol. 1956 Jul;11(3):298-300. DOI: 10.1093/geronj/11.3.298.
References
1. Guskova A.K., Baisogolov G.D. Luchevaya bolezn cheloveka [Radiation Disease in Man]. Moscow: Meditsina. 1971;384. (in Russian).
2. Radiobiologiya. Eds. Lysenko H.P., Pak V.V. SPb: Lan. 2019;571. (in Russian).
3. Timofeev-Resovskii H.V., Savich A.V., Shalnov M.V. Vvedenie v molekulyarnuyu radiobiologiyu: fiziko-khimicheskie osnovy. M.: Meditsina. 1981;319. (in Russian).
4. Gershman R., Gilbert DL., Nye SW. et al. Oxygen poisoning and x-irradiation: a mechanism in common. Science. 1954;119(3097):623-6. DOI: 10.1126/science.119.3097.623.
5. Harman D. Aging: a theory based on free radical and radiation chemistry. J Gerontol. 1956 Jul;11(3):298-300. DOI: 10.1093/geronj/11.3.298.
