Вплив радіації на імунну систему та їх наслідки. Дія радіації на імунну систему Вплив іонізуючої радіації на імунітет

Радіаційна імунологія вивчає дію іонізуючих випромінювань імунітет. Більш докладно радіаційна імунологія досліджує порушення та способи відновлення антимікробного імунітету, особливості взаємодії опроміненого організму з мікробами, роль інфекційних ускладнень та аутоімунних механізмів у патогенезі, лікуванні та результаті променевої хвороби, вплив радіації на трансплантаційний імунітет, проблеми, пов'язані з з можливістю подолання біологічної несумісності в опроміненому організмі, з використанням пересадки клітин кровотворних органів на лікування променевої хвороби (див.).

Дія іонізуючих випромінювань на імунологічну реактивність проявляється у різкому пригніченні основних механізмів імунітету. Підвищується проникність біологічних бар'єрів, знижується бактерицидність крові та тканин, зменшується фагоцитарна активність клітин, різко пригнічується утворення антитіл. При гострій променевій хворобі організм виявляється практично беззбройним як перед патогенними, а й умовно патогенними мікроорганізмами. Постійним супутником променевої хвороби є ендогенна інфекція з бактеріємією за рахунок мікробів - мешканців кишечника, дихальних шляхів та ін. Безпосередньою причиною загибелі опроміненого організму найчастіше є аутоінфекція. Екзогенні інфекційні захворювання протікають дуже важко, характеризуються генералізацією процесу та накопиченням збудників у тканинах. Попередження та лікування інфекційних ускладнень – обов'язковий захід у комплексній терапії променевої хвороби.

Внаслідок дії радіації на клітини та тканини змінюються їх антигенні властивості. Ця обставина та циркуляція тканинних антигенів у крові призводять до появи аутоантитіл та до аутосенсибілізації. Однак значення аутоімунного механізму у загальній картині променевого ураження остаточно ще не з'ясовано.

Радіаційна імунологія займається також питаннями трансплантаційного імунітету. Опромінення, пригнічуючи трансплантаційний імунітет, забезпечує приживлення та розмноження пересаджених від донора клітин кровотворних органів. Однак у зв'язку з імунологічною компетентністю кровотворних тканин можливе виникнення імунологічної реакції трансплантованих клітин проти клітин господаря (трансплантат проти господаря). Цим пояснюється розвиток на 4-8 тижні після трансплантації «вторинної хвороби», що виявляється у тварин дерматитом, випаданням вовни, виснаженням, що веде до загибелі. Людина «вторинна хвороба» має подібну симптоматику. Багато дослідників вважають імовірною і реакцію на кшталт «господар проти трансплантату». Радіаційна імунологія вишукує засоби попередження розвитку «вторинної хвороби», що важливо як для терапії променевої хвороби, а й у ширшому плані на вирішення проблеми біологічної несумісності тканин.

Вплив радіації на імунну систему та їх наслідки

Іонізуюче випромінювання в будь-яких дозах викликає функціональні та морфологічні зміни в клітинних структурах та змінює діяльність майже у всіх системах організму. Внаслідок цього підвищується або пригнічується імунологічна реактивність тварин. Імунна система є високоспеціалізованою, її складають лімфоїдні органи, їх клітини, макрофаги, клітини крові (нейтрофільні, еозинофільні та базофільні, гранулоцити), система комплементу, інтерферон, лізоцим, пропердин та інші фактори. Головним імунокомпетентними клітинами є Т-і В-лімфоцити, відповідальні за клітинний та гуморальний імунітет.

Спрямованість та ступінь змін імунологічної реактивності тварин при дії радіації визначається головним чином поглиненою дозою та потужністю опромінення. Малі дози випромінювання підвищують специфічну та неспецифічну, клітинну та гуморальну, загальну та імунобіологічну реактивність організму, сприяють сприятливому перебігу патологічного процесу, підвищують продуктивність худоби та птахів.

Іонізуюче випромінювання у сублетальних та летальних дозах призводить до ослаблення тварин або пригнічення імунологічної реактивності тварин. Порушення показників імунологічної реактивності відзначається значно раніше, ніж проявляються клінічні ознаки променевої хвороби. З розвитком гострої променевої хвороби імунологічні властивості організму дедалі більше послаблюються.

Знижується резистентність наділеного організму до збудників інфекції може з наступних причин: порушення проникності мембран тканинних бар'єрів, зниження бактерицидних властивостей крові, лімфи і тканин, придушення кровотворення, лейкопенія, анемія та тромбоцитопенія, ослаблення фагоцитарного механізму зміни у тканинах та органах.

При дії іонізуючого випромінювання в невеликих дозах змінюється проникність тканин, а при сублетальній дозі і різкіше збільшується проникність судинної стінки, особливо капілярів. Після опромінення середньолітальних доз у тварин розвивається підвищена проникність кишкового бар'єру, що є однією з причин розселення кишкової мікрофлори по органах. Як при зовнішньому, так і внутрішньому опроміненні відзначається збільшення аутофлори шкіри, яке проявляється рано, вже в латентний період променевого ураження. Цей феномен простежується у ссавців, птахів та людини. Посилене розмноження та розселення мікроорганізмів на шкірі, слизових оболонках та в органах обумовлюється зниженням бактерицидних властивостей рідин та тканин.

Визначення числа кишкових паличок та особливо гемолітичних форм мікробів на поверхні шкіри та слизових оболонках є одним із тестів, що дозволяють рано встановити ступінь порушення імунобіологічної реактивності. Зазвичай підвищення автофлори відбувається синхронно з розвитком лейкопенії.

Закономірність змін аутофлори шкіри та слизових оболонок при зовнішньому опроміненні та інкорпорації різних радіоактивних ізотопів зберігається. За загального опромінення зовнішніми джерелами радіації спостерігається зональність порушення бактерицидних шкірних покривів. Останнє, очевидно, пов'язані з анатомофізіологічними особливостями різних ділянок шкіри. У цілому нині бактерицидна функція шкіри перебуває у прямої залежності від поглиненої дози випромінювання; при летальних дозах вона різко знижується. У великої рогатої худоби і овець, наділених гамма-променями (цезій-137) в дозі ЛД 80-90/30, зміни аутофлори шкіри і слизових оболонок починається з першої доби, а до вихідного стану у тварин, що вижили, приходять на 45-60-му дню.

Внутрішнє опромінення, як і зовнішнє, викликає значне зниження бактерицидності шкіри та слизових оболонок при одноразовому введенні йоду-131 курей у дозах 3 та 25 мКі на 1 кг їх маси кількість бактерій на шкірі починає вже з першої доби збільшуватися, досягаючи максимуму на п'ятий день. Дробне веління зазначеного кількість ізотопу протягом 10 днів призводить до значно великого бактеріального обсіменіння шкіри та слизової оболонки ротової порожнини з максимумом на 10-й день, причому в основному зростає кількість мікробів з підвищеною біохімічною активністю. У наступний час простежується прямий зв'язок чисельного збільшення бактерій із клінічним проявом променевого ураження.

Одним із факторів, що забезпечують природну антимікробну стійкість тканин, є лізоцим. При променевому ураженні вміст лізоциму в тканинах та крові зменшується, що свідчить про зменшення його продукції. Цей тест може бути використаний для визначення ранніх змін резистентності одягнених тварин.

Велику роль несприйнятливості тварин до інфекцій грає фагоцитоз. При внутрішньому та зовнішньому опроміненнях у принципі зміни фагоцитарної реакції мають аналогічну картину. Ступінь порушення реакції залежить від величини дози; при малих дозах (до 10-25 рад) відзначається короткочасна активація фагоцитарної здатності фагоцитів, при напівлетальних - фаза активації фагоцитів скорочується до 1-2 днів, надалі активність фагоцитозу знижується і в летальних випадках доходить до нуля. У тварин, що одужують, відбувається повільна активація реакції фагоцитозу.

Значні зміни в опроміненому організмі зазнають фагоцитарних здібностей клітин ретикулоендотеліальної системи та макрофагів. Ці клітини досить радіорезистентні. Однак, фагоцитуюча здатність макрофагів при опроміненні порушується рано. Пригнічення фагоцитарної реакції проявляється незавершеністю фагоцитозу. Очевидно, опромінення порушує зв'язок між процесами захоплення частинок макрофагами та ферментативними процесами. Пригнічення функції фагоцитозу в цих випадках може бути пов'язане з пригніченням вироблення відповідних опсонінів лімфойдною системою, бо відомо, що при променевій хворобі відзначається зменшення в крові комплементу, пропердину, опсоніну та інших біологічних речовин.

В імунологічних механізмах самозахисту організму велику роль відіграють аутоантитіла. При радіаційних ураженнях відбувається підвищення освіти та накопичення аутоантитіл. Після опромінення в організмі можна виявити імунокомпетентні клітини із хромосомними транслокаціями. У генетичному відношенні вони від нормальних клітин організму, тобто. є мутантами. Організми, в яких існують генетично різні клітини та тканини, позначаються як химери. Аномальні клітини, що утворилися під дією опромінення, відповідальні за імунологічні реакції, набувають здатності виробляти антитіла проти нормальних антигенів організму. Імунологічна реакція аномальних клітин проти власного організму може спричинити спленомегалію з атрофією лімфоїдного апарату, анемію, відставання у зростанні та масі тварини та низку інших порушень. При досить велику кількість таких клітин може статися загибель тварини.

Відповідно до імуногенетичної концепції, висунутої імунологом Р.В. Петровим, спостерігається наступна послідовність процесів променевого ураження: мутагенна дія радіації→відносне збільшення аномальних клітин, що мають здатність до агресії проти нормальних антигенів→накопичення таких клітин в організмі→аутогенна агресія аномальних клітин проти нормальних тканин. На думку деяких дослідників, аутоантитіла, що рано проявляються в опроміненому організмі, беруть участь у підвищенні його радіорезистентності при одноразових впливах сублетальних доз і при хронічному опроміненні малими дозами.

Про порушення резистентності у тварин при опроміненні свідчать лейкопенія та анемія, пригнічення діяльності кісткового мозку та елементів лімфоїдної тканини. Ураження клітин крові та інших тканин та зміна їх діяльності позначаються на стані гуморальних систем імунітету – плазмі, фракційному складі сироваткових білків, лімфі та інших рідинах. У свою чергу, ці субстанції, наражаючись на вплив випромінювання, впливають на клітини і тканини і самі по собі зумовлюють і доповнюють інші фактори зниження природної резистентності.

Пригнічення неспецифічного імунітету у опромінених тварин призводить до посилення розвитку ендогенної інфекції – збільшується кількість мікробів аутофлори кишечника, шкіри та інших областей, змінюється її видовий склад, тобто. розвивається дисбактеріоз. У крові та внутрішніх органах тварин починають виявлятися мікроби – мешканці кишечника.

Бактеріємія має винятково важливе значення у патогенезі променевої хвороби. Між початком виникнення бактеріємії та терміном загибелі тварин спостерігається пряма залежність.

При радіаційних ураженнях організму змінюється його природна стійкість до екзогенних інфекцій: туберкульозних та дизентерійних мікробів, пневмококів, стрептококів, збудників паратифозних інфекцій, лептоспірозу, туляремії, трихофітії, кандидамікозу, вірусів інфлюєнци, (висококонтагіозна вірусна хвороба птахів з загону курячих, що характеризується ураженням органів дихання, травлення та центральної нервової системи), найпростішими (кокцидіями), бактеріальним токсинам. Проте видова несприйнятливість тварин до інфекційних хвороб зберігається.

Променеве вплив у сублетальних і летальних дозах обтяжує перебіг інфекційної хвороби, а інфекція, своєю чергою, обтяжує перебіг променевої хвороби. За таких варіантів симптоми хвороби залежать від дозового, вірулентного та тимчасового поєднання дії факторів. При дозах опромінення, що викликають тяжкий і вкрай тяжкий ступінь променевої хвороби, і при інфікуванні тварин перші три періоди її розвитку (період первинних реакцій, латентний період та розпал хвороби) переважно переважатимуть ознаки гострого променевого захворювання. Зараження тварин збудником гострої інфекційної хвороби незадовго або на тлі опромінення сублетальними дозами призводять до обтяження перебігу даної хвороби з розвитком щодо характерних для неї клінічних ознак. Так, у поросят, опромінених смертельними дозами (700 і 900 Р) і заражених через 5 год, 1,2,3,4, та 5 діб. після опромінення вірусом чуми, при розтині знаходять переважно зміни, які спостерігаються у опромінених тварин. Лейкоцитарна інфільтрація, клітинно-проліферативна реакція, інфаркти селезінки, які спостерігаються при чистій формі чуми, у цих випадках відсутні. Підвищена чутливість підсвинків до збудника пики у перехворілих на променеву хворобу середнього ступеня тяжкості зберігається через 2 міс. після опромінення рентгенівськими променями в дозі 500 Р. При експериментальному зараженні збудником бешихи хвороба у свиней проявляється бурхливіше, генералізація інфекційного процесу настає на третю добу, тоді як у контрольних тварин вона зазвичай реєструється тільки на четвертий день. Патоморфологічні зміни у опромінених тварин при цьому характеризуються вираженим геморагічним діатезом.

Унікальна особливість іонізуючих випромінювань як етіологічного фактора клінічної патології, полягає в тому, що енергетично нікчемна в тепловому вираженні (хоча і дуже значна в одиницях радіаційної дози) кількість іонізуючої радіації, еквівалентна «енергії», укладеної в чашці гарячого чаю, поглинена до секунди організмом людини або тварини може викликати зміни, які з неминучістю реалізуються в гостру променеву хворобу, нерідко зі смертельним наслідком.

В.В. Талько, д.м.н., професор, Науковий центр радіаційної медицини АМН України, м. Київ

Зазначений феномен, що називається «енергетичним парадоксом», на зорі радіобіології називали «основним парадоксом радіобіології». Його сенс довгий час залишався загадкою і починає виявлятися лише зараз. Стає зрозумілим, як через які механізми відносно мала на вході в організм кількість енергії трансформується в різноманітні біологічні та виражені медичні ефекти в залежності від дози. В основі цих ефектів лежать дві критичні події: 1) стійкі, які не піддаються усуненню шляхом репарації, структурні ушкодження генетичного матеріалу; 2) радіаційно індуковані зміни в біомембранах, що запускають каскад стандартних реакцій у відповідь клітини, спрямованих на підтримку генетичної основи біологічного виду. При цьому особливо важливо давнє міркування, що реально підтверджується останнім часом: «Радіація не породжує будь-яких нових біологічних феноменів; вона лише підвищує можливість появи різних... клітинних обставин, які іноді відбуваються спонтанно» .

Як формуватимуться віддалені ефекти опромінення, чи можливе їх прогнозування та мінімізація у групах підвищеного ризику – значною мірою залежить стану імунної системи . Її можна охарактеризувати як поліфункціональну, багатоетапно реалізовану систему забезпечення нагляду за здійсненням генетичної програми та гомеостазу. Зрозуміло, що імунні механізми беруть участь у розвитку найрізноманітніших патологічних станів у людини, виступаючи при цьому причиною або наслідком. Індуковані тими чи іншими впливами порушення імунітету ведуть до дискоординації діяльності інших регуляторних систем організму, що, своєю чергою, посилює неспроможність системи імунітету.

Оцінка наслідків радіаційного опромінення для здоров'я людини є дуже складною проблемою, особливо це стосується радіаційних ефектів, що виникають при малих рівнях опромінення. Результати експериментальних досліджень, об'єктивність яких забезпечується строго контрольованими умовами проведення експерименту, не завжди можна з достатньою надійністю екстраполювати на людину. Складність цієї проблеми обумовлена, окрім інших, трьома обставинами: 1) негомогенністю людської популяції з погляду індивідуальної радіочутливості та її мінливості; 2) відсутністю єдиного погляду вчених на реальну та гіпотетичну шкоду для здоров'я людини низьких рівнів та інтенсивності іонізуючого випромінювання; 3) відсутністю чітких кількісних характеристик цих рівнів або діапазону так званих малих доз іонізуючої радіації.

Переконливі докази неоднорідності та генетично детермінованої радіорезистентності (радіочутливості) дають результати імуногенетичних досліджень, згідно з якими існує тісний зв'язок між впливом іонізуючого випромінювання та ризиком реалізації генетичної схильності до тих чи інших патологічних станів. При вивченні генетичних систем крові учасників ліквідації наслідків аварії на ЧАЕС виявлено антигени, фенотипи та гаплотипи, які асоціюються з різною чутливістю індивідуумів до радіаційного впливу. Крайні форми радіочутливості у дорослих та дітей можуть різнитися між собою багаторазово. У людській популяції 14-20% людей радіорезистентні, 10-20% - мають підвищену радіочутливість і 7-10% - надрадіочутливість.

До критичних (високочутливих) органів по відношенню до дії іонізуючої радіації належить імунна система. В гострому періоді після опромінення критичність імунної системи визначається шкідливим впливом на нуклеїнові кислоти, а також мембранні структури імунокомпетентних клітин за рахунок посилення перекисного окислення ліпідів, утворення продуктів радіолізу води та інших активних сполук. Порушення експресії диференціювальних антигенів на мембранах клітин, що беруть участь в імунній відповіді, ускладнює їхню взаємодію, послаблює наглядову функцію імунної системи.

Встановлено, що радіаційно-індуковані мутації в локус Т-клітинного рецептора (TСR) впливають на ефективність клітинної взаємодії. Вони можуть бути використані як показник біологічної дозиметрії. У віддаленому періоді кількість TCR-позитивних клітин прямо корелює зі зниженням імунітету у пацієнтів, які перенесли гостру променеву хворобу.

Порушення у віддаленому періоді після опромінення імунологічних механізмів протипухлинної резистентності, серед яких цитотоксичність природних кілерів (ЕК) відіграє провідну роль, призводить до розвитку стохастичних онкологічних ефектів. Результати експериментальних, клінічних та епідеміологічних досліджень свідчать про високу бластомогенну ефективність іонізуючої радіації. Рак виникає не одразу. Він є останньою ланкою довгого ланцюга змін, які нерідко називають передраковими або передпухлинними захворюваннями.

Виявлено деякі особливості взаємодії клітин строми та гемопоетичних клітин кісткового мозку, обумовлені впливом іонізуючого випромінювання. Зокрема, відзначається блокування лімфоцитів у стромальних елементах, а також активація процесу руйнування мегакаріоцитів нейтрофільними гранулоцитами.

Не виключено, що структурні і функціональні зміни, що тривало зберігаються, в клітинах строми під впливом іонізуючої радіації ініціюють злоякісну трансформацію. Питання про роль строми у розвитку у віддалений період після опромінення гематологічної патології, зокрема мієлодиспластичного синдрому та лейкемії, в силу його особливої ​​важливості потребує подальшого вивчення.

Незважаючи на високий регенераційний потенціал більшості клітинних компонентів імунної системи, відновлення затягується на роки, особливо у реконвалесцентів гострої променевої хвороби. Причому зміни не завжди мають чітку залежність від дози опромінення, яку в класичній радіобіології вважали і продовжують вважати єдиним вірним доказом відповіді біологічної системи на вплив іонізуючої радіації.

Імунодефіцит, як кінцева чи суттєво просунута у часі патогенетична стадія змін у імунній системі постраждалих внаслідок радіаційної аварії, визначається досить рідко. Найчастіше виявляють різною мірою виражену кількісну чи функціональну недостатність тих чи інших субпопуляцій клітин або порушення продукції гуморальних факторів з реалізацією на рівні організму у вигляді соматичної патології – захворювань травної, нервової, серцево-судинної, дихальної та видільної систем. Відзначають значне збільшення частоти виявлення алергічних захворювань (до 20%) та клінічних проявів імунної недостатності (до 80%) у осіб, опромінених у дозі понад 0,25 Гр.

Одним із пріоритетних питань, що потребують невідкладної наукової розробки, є вірусні інфекції, що персистують, у постраждалих контингентів. Результати обстеження хворих із стійкими лімфоцитозом та лейкопенією, пов'язаними з впливом опромінення, у 2/3 випадків виявляли наявність персистуючих інфекцій, цитомегаловірусної, токсоплазмової та ін., що дало можливість провести адекватне лікування та імунологічну корекцію.

Слід зауважити, що підходи до імунокорекції повинні бути строго індивідуалізовані, обґрунтовані відповідним обсягом досліджень, оскільки початкові висновки про радіаційно-обумовлені порушення імунної системи, наявність імунодефіцитного стану та необхідність імуностимулюючої терапії, зроблені в медичних закладах міського чи районного , після експертної оцінки підтверджувалися лише у 15,2% хворих.

Людський організм – єдине ціле, за умов аварії та післяаварійних подій раннього та віддаленого періоду він піддається, крім радіації, впливу інших факторів нерадіаційної природи. Психогенний стрес – один із найпотужніших у цьому ряду. Виявлено, що вплив стресу на нейроендокринну систему супроводжується збільшенням у крові нейропептидів, катехоламінів, глюкокортикоїдів та інших гормонів гіпоталамо-гіпофізарно-надниркової осі. Високий рівень у крові глюкокортикоїдів та інших гормонів викликає інволюцію тимусу, зменшення кількості лімфоцитів селезінки, кісткового мозку, зниження активності макрофагів, проліферацію лімфоцитів та підвищення продукції цитокінів. Однак не тільки нейроендокринна система впливає на функції імунної системи, але і, навпаки, імунна система впливає на гіпоталамо-гіпофізарно-наднирникову вісь через рецептори для цитокінів.

До факторів нерадіаційної природи відносяться також промислові та побутові алергени, солі важких металів, компоненти вихлопних газів транспорту та ін. Отже, ми маємо право говорити про комплексний екологічно несприятливий вплив на організм, що відбивається на діяльності імунної системи.

Дані досліджень тиреоїдної системи постраждалих у гострому так званому «йодному періоді» аварії виявили зміни, характерні для поступового розвитку нестохастичних ефектів опромінення щитовидної залози. Імунні зрушення в період первинної тиреоїдної реакції свідчили про початок розвитку хронічних, з більшою ймовірністю аутоімунних, тиреоїдитів. Групу підвищеного ризику розвитку хронічного тиреоїдиту та гіпотиреозу склали пацієнти, які перенесли опромінення щитовидної залози найбільш складного комбінованого характеру: поєднання внутрішнього опромінення короткоживучими ізотопами йоду із зовнішнім γ-опроміненням. Цю групу склали колишні жителі 30-кілометрової зони ЧАЕС та учасники ліквідації наслідків аварії «йодного періоду» 1986 року.

У клініко-експериментальних дослідженнях встановлено, що розвиток нейроаутоімунних реакцій може бути однією з ланок патогенезу післярадіаційної енцефалопатії.

Неоднозначні оцінки медичних наслідків для здоров'я постраждалого населення від атомних бомбардувань японських міст Хіросіми та Нагасакі. Проте останніми роками наводять докази значного погіршення стану здоров'я «хибакуші» порівняно зі стандартною японською популяцією за багатьма класами хвороб (у 1,7-13,4 раза). На думку дослідників, збільшення поширеності захворювань, включаючи рак та лейкемію, реалізація яких обумовлена ​​збоями в поліфункціональній діяльності імунної системи, пов'язане з впливом іонізуючого випромінювання в ті роки, коли ці хворі були дітьми чи молодими людьми.

Дослідження імунного статусу дітей та підлітків, які постраждали внаслідок чорнобильської катастрофи, займають особливе місце у загальній проблемі пострадіаційних ефектів. Здійснений у рамках національної програми «Діти Чорнобиля» багаторічний моніторинг стану імунної системи в осіб, опромінених у дитячому віці внаслідок дії радіонуклідів йоду (131 І, 129 І), а також 137 Cs, 90 Sr, 229 Pu та ін., дозволив встановити певні закономірності в етапності розвитку дозозалежних змін в імунній системі та функції щитовидної залози.

Результати виконаних у перші післяаварійні роки досліджень імунної системи у дітей, які проживають на забруднених радіонуклідами територіях, свідчать про наявність нерізко виражених, але статистично достовірних відхилень у субпопуляціях Т- та В-лімфоцитів від відповідних показників контрольної групи пацієнтів.

На етапі спостережень у 1991-1996 роках. були виявлені відмінності між групами опромінених та неопромінених дітей за рівнем вмісту головних регуляторних субпопуляцій лімфоцитів периферичної крові та спрямованості кореляційної залежності між вмістом Т-, В-клітин, ЕК, CD3+, CD4+ Т-клітин та дозами опромінення щитовидної залози радіоіодом.

Починаючи з 1994-1996 рр., були отримані переконливі дані про розвиток 131 І-дозозалежних аутоімунних порушень, засновані на фенотиповій оцінці лімфоцитів за головними локусами гістосумісності HLA, HLA-Dr та багатьма іншими параметрами лімфоци.

Ретроспективний аналіз стану імунної системи дітей, які мешкають на забруднених радіонуклідами територіях, свідчить про маніфестацію імунодефіцитних порушень переважно за змішаним типом. Встановлено, що 68% дітей з відхиленнями в імунному статусі мають генетичні алелі, що контролюють спрямованість імунного реагування організму, і які, як правило, пов'язані з низькою відповіддю імунної системи на дію будь-яких екзогенних факторів або з аутоімунними процесами. Це насамперед антигени HLA-A9, HLA-B7, HLA-DR4, HLA-Bw35, HLA-DR3, HLA-B8. З отриманих результатів можна вважати, що з цих дітей реалізувалася генетична схильність до імунних порушень внаслідок впливу екологічно несприятливих чинників, зокрема радіаційного .

У порівнянні з дорослими, у формуванні тиреоїдних порушень у дітей переважна роль належить антигену HLA-Bw35, який одночасно є маркером аутоімунних процесів. Слід також зазначити, що ступінь асоціативного взаємозв'язку антигенів гістосумісності із захворюваннями у дитячому віці значно вищий, ніж у дорослих. Результати імуногенетичних та імуноцитологічних досліджень підтверджені клінічними проявами радіаційно-індукованих порушень функції щитовидної залози, а також даними епідеміологічних досліджень, проведених у понад 10 тис. дітей, опромінених у «йодному періоді» (евакуйованих з 30-кілометрової зони аварії2 та 5) тис. дітей – жителів радіоактивно забруднених територій (опромінених у «йодному періоді» і постійно опромінених за рахунок довгоживучих радіонуклідів 137 Cs, 90 Sr та ін.

Отримано дані про негативний вплив малих доз іонізуючої радіації на протидифтерійний, протиправцевий, протикоровий та протиоклюшний імунітет у дітей, які проживають на забруднених радіонуклідами територіях. Це обґрунтовує створення диференційованих програм імунізації з урахуванням регіональних та індивідуальних особливостей імунного статусу дітей.

Дослідження, проведені після 2001 р., вказують на дозозалежні ефекти в імунній системі навіть через 15 років, а поріг впливу іонізуючої радіації на імунну систему з більшості вивчених параметрів становить 250 мЗв.

Саме моніторинг показників імунної системи контингентів, що постраждали внаслідок аварії на Чорнобильській АЕС, сприяє отриманню нової наукової інформації про віддалені ефекти іонізуючої радіації, і в практичному плані є основою раннього виявлення соматичної та онкологічної патології, покращення результатів лікування, первинної та вторинної.

Безсумнівно, інтеграція знань у галузі імунології та радіобіології, що сталася внаслідок ядерної катастрофи, стала своєрідним стимулом у формуванні та розвитку нового науково-клінічного напряму – радіаційної імунології. Масштабність та багатогранність медичних наслідків чорнобильської катастрофи каталізували численні експериментальні та клінічні дослідження, що сприяло не лише накопиченню фактів, а й забезпечило отримання значних наукових висновків та практичних рекомендацій для клінічної імунології.

Сьогодні є очевидним спад інтересу світової громадськості до проблем, пов'язаних із чорнобильською аварією. Це зумовлено появою нових серйозних гуманітарних проблем, які потребують невідкладного вирішення. Разом з тим, атомна енергетика продовжує розвиватися, що обумовлено дедалі більшими потребами людства в енергоресурсах, і, відповідно, постійно збільшується кількість людей, які мають професійні контакти з іонізуючим випромінюванням. До кінця минулого століття в розвинених країнах їхня кількість наблизилася до 7-8% населення. Тому проблема впливу іонізуючої радіації на імунну систему людини і в перспективі матиме велике практичне значення.

Література

1. Антипкін Ю.Г., Чернишов В.П., Вихованець Є.В. Радіація та клітинний імунітет у дітей України. Узагальнення даних І та початку ІІ етапів десятирічного (1991-2001 рр.) моніторингу стану імунної системи у дітей та підлітків, які постраждали від опромінення внаслідок аварії на Чорнобильській АЕС // Міжнародний журнал радіаційної медицини. - 2001. - № 3-4. - С. 152.
2. Бар'яхтар В.Г. (Ред.). Чорнобильська катастрофа. - К.: Наукова думка, 1995. - 559 с.
3. Бебешко В.Г., Базіка Д.О., Кліменко В.І. та ін. Гематологічні та імунологічні ефекти хронічного опромінення // Чорнобиль: Зона відчуження / Під ред. В.Г. Бар'яхтара. - К.: Наукова думка. - 2001. - C. 214-216.
4. Бебешко В.Г., Базика Д.А., Логановський К.М. Біологічні маркери іонізуючих випромінювань // Український медичний журнал. - 2004. - № 1 (39) - I / II. - С. 11-14.
5. Бебешко В.Г., Базіка Д.О., Коваленко О.М., Талько В.В. Медичні наслідки чорнобильської катастрофи // Радіаційна безпека в Україні (Бюлетень НКРЗУ). - 2001. - № 1-4. - С. 20-25.
6. Бутенко Г.М., Терешіна О.П. Стрес та імунітет // Міжнародний медичний журнал. - 2001. - № 3. - С. 91-93.
7. Верещагіна А.О., Замулаєва І.А., Орлова Н.В. та ін Частота лімфоцитів, мутантних за генами Т-клітинного рецептора як можливий критерій для формування груп підвищеного ризику розвитку пухлин щитовидної залози у опромінених та неопромінених осіб // Радіаційна біологія, радіоекологія. - 2005. - Т. 45. - № 5. - С. 581-586.
8. Лисяний Н.І., Любіч Л.Д. Роль нейроімунних реакцій у розвитку післярадіаційної енцефалопатії при впливі малих доз іонізуючої радіації //Міжнародний журнал радіаційної медицини. - 2001. - № 3-4. - С. 225.
9. Мазурік В.К. Роль регуляторних систем відповіді клітин на ушкодження у формуванні радіаційних ефектів // Радіаційна біологія, радіоекологія. - 2005. - Т. 45 - № 1. - С. 26-45.
10. Мінченко Ж.М. Генетичні системи крові // Острая лучева хвороба (медичні наслідки чорнобильської катастрофи) / За ред. О.М. Коваленко. - К.: Іван Федоров. - 1998. - С. 76-84.
11. Мінченко Ж.М., Базика Д.А., Бебешко В.Г. та ін. HLA-фенотипічна характеристика та субпопуляційна організація імунокомпетентних клітин у формуванні пострадіаційних ефектів у дитячому віці // Медичні наслідки аварії на Чорнобильській атомній станції. Монографія у 3 книгах. Клінічні аспекти Чорнобильської катастрофи Книга 2. - К.: "Медекол" МНІЦ БІО-ЕКОС. - 1999. - С. 54-69.
12. Михайлівська Е.В. Характеристика клітинного складу зон зростання первинних культур кровотворних органів та її реакції на радіаційний вплив // Медичні наслідки аварії на Чорнобильській атомній станції. Книга 3. Радіобіологічні аспекти Чорнобильської катастрофи. - К.: "Медекол" МНІЦ Біо-Екос. - 1999. - С. 70-81.
13. Орадовська І.В., Лейко І.А., Оприщенко М.А. Аналіз стану здоров'я та імунного статусу осіб, які брали участь у ліквідації наслідків аварії на Чорнобильській АЕС // Міжнародний журнал радіаційної медицини. - 2001. - № 3-4. - С. 257.
14. Подаваленко О.П., Чумаченко Т.О., Резніков О.П. та ін. Стан специфічного імунітету у дітей після чорнобильської катастрофи // Довкілля та здоров'я. – 2005. – Жовтень-грудень. – С. 6-8.
15. Потапова С.М., Кузьменок О.І., Потапнєв М.П., ​​Смольникова В.В. Оцінка стану Т-клітинної та моноцитарної ланок у ліквідаторів аварії на Чорнобильській АЕС через 11 років // Імунологія. - 1999. - № 3. - С. 59-62.
16. Сепіашвілі Р.І., Шубич М.Г., Колесникова Н.В. та ін Апоптоз в імунологічних процесах // Алергологія та імунологія. - 2000. - Т.1. - № 1. - С. 15-22.
17. Талько В.В. Показники клітинного імунітету, неспецифічної резистентності та метаболічна характеристика імунокомпетентних клітин при аутоімунному тиреоїдиті у опромінених у зв'язку з аварією на Чорнобильській АЕС // Проблеми радіаційної медицини. Респ. міжвід. зб. - К. - 1993. - Вип. 5. - С. 41-45.
18. Талько В.В., Мiнченко Ж.М., Михайловська Є.В, Лагутин А.Ю. Показники імунного стану дітей, що зазнали впливу іонізуючого променення, через 5 років після дії факторів чорнобильської аварії // Педіатрія, акушерство та гінекологія. - 1993. - № 4. - С. 23-25.
19. Тимофєєв-Ресовський Н.В., Яблоков А.В., Глотов Н.В. Нарис вчення про населення. - М.: Наука. - 1973. - 278 с.
20. Чебан О.К. Нестохастичні тиреоїдні ефекти чорнобильської катастрофи //Міжнародний журнал радіаційної медицини. - 1999. - № 3-4. - С. 76-93.
21. Чумак А.А. Імунна система постраждалих «чорнобильців» у віддалений післяаварійний період – діагностика недостатності та підходи до корекції // Міжнародний журнал радіаційної медицини. - 2001. - № 3-4. - С. 400.
22. Чумак А.А., Базика Д.А., Абраменко І.В., Бойченко П.К. Цитомегаловірус, радіація, імунітет. - К. - 2005. - 134 с.
23. Чумак А.А., Базіка Д.А., Талько В.В. та ін. Клінічні імунологічні дослідження у радіаційній медицині – п'ятнадцятирічний досвід // Український журнал гематології та трансфузіології. – 2002. – № 5. – С. 14-16.
24. Чумак А.А., Базика Д.А., Коваленко О.М. та ін. // Імунологічні ефекти у реконвалесцентів гострої променевої хвороби – результати тринадцятирічного моніторингу / Міжнародний медичний журнал. - 2002. - № 1 (5). - С. 40-41.
25. Chumak A., Bazyka D., Byelyaeva N. та ін. Immune cells в Chernobyl radiation workers exposed до low-dose irradiation // Int J of Low Radiation. - 2003. - Vol.1. - №1. - P. 19-23.
26. Chumak А., Bazyka D., Minchenko J., Shevchenko S. Immune system // Health effects of Chernobyl accidente. Monograph in 4 parts / Ed. by A.Vozianov, V. Bebeshko, D. Bazyka. - Kyiv: DLA, 2003. - Р. 275-282.
27. Furitsu K., Sadamori K., Inomata M., Murata S. / Паралельне випромінювання уривків з A-bomb victims в Hiroshima і Nagasaki після 50 років і Chernobyl victims after 10 years // Chernobyl: Environmental Health and Human Right . A permanent Peoples" Tribunal, Vienna. 12-15 April, 1996.
28. Ковальов Е.Е., Смірнова О.А. Знімання радіації ризику базується на концепції індивідуальної варіативності радіоsensitivity. Betesda: Armed Forces Radio Biol Res Institute. - 1996. - 201 p.

Вплив радіації на імунну систему та їх наслідки

Іонізуюче випромінювання в будь-яких дозах викликає функціональні та морфологічні зміни в клітинних структурах та змінює діяльність майже у всіх системах організму. Внаслідок цього підвищується або пригнічується імунологічна реактивність тварин. Імунна система є високоспеціалізованою, її складають лімфоїдні органи, їх клітини, макрофаги, клітини крові (нейтрофільні, еозинофільні та базофільні, гранулоцити), система комплементу, інтерферон, лізоцим, пропердин та інші фактори. Головним імунокомпетентними клітинами є Т- та В-лімфоцити, відповідальні за клітинний та гуморальний імунітет.

Спрямованість та ступінь змін імунологічної реактивності тварин при дії радіації визначається головним чином поглиненою дозою та потужністю опромінення. Малі дози випромінювання підвищують специфічну та неспецифічну, клітинну та гуморальну, загальну та імунобіологічну реактивність організму, сприяють сприятливому перебігу патологічного процесу, підвищують продуктивність худоби та птахів.

Іонізуюче випромінювання у сублетальних та летальних дозах призводить до ослаблення тварин або пригнічення імунологічної реактивності тварин. Порушення показників імунологічної реактивності відзначається значно раніше, ніж проявляються клінічні ознаки променевої хвороби. З розвитком гострої променевої хвороби імунологічні властивості організму дедалі більше послаблюються.

Знижується резистентність наділеного організму до збудників інфекції може з наступних причин: порушення проникності мембран тканинних бар'єрів, зниження бактерицидних властивостей крові, лімфи і тканин, придушення кровотворення, лейкопенія, анемія та тромбоцитопенія, ослаблення фагоцитарного механізму зміни у тканинах та органах.

При дії іонізуючого випромінювання в невеликих дозах змінюється проникність тканин, а при сублетальній дозі і різкіше збільшується проникність судинної стінки, особливо капілярів. Після опромінення середньолітальних доз у тварин розвивається підвищена проникність кишкового бар'єру, що є однією з причин розселення кишкової мікрофлори по органах. Як при зовнішньому, так і внутрішньому опроміненні відзначається збільшення аутофлори шкіри, яке проявляється рано, вже в латентний період променевого ураження. Цей феномен простежується у ссавців, птахів та людини. Посилене розмноження та розселення мікроорганізмів на шкірі, слизових оболонках та в органах обумовлюється зниженням бактерицидних властивостей рідин та тканин.

Визначення числа кишкових паличок та особливо гемолітичних форм мікробів на поверхні шкіри та слизових оболонках є одним із тестів, що дозволяють рано встановити ступінь порушення імунобіологічної реактивності. Зазвичай підвищення автофлори відбувається синхронно з розвитком лейкопенії.

Закономірність змін аутофлори шкіри та слизових оболонок при зовнішньому опроміненні та інкорпорації різних радіоактивних ізотопів зберігається. За загального опромінення зовнішніми джерелами радіації спостерігається зональність порушення бактерицидних шкірних покривів. Останнє, очевидно, пов'язані з анатомофізіологічними особливостями різних ділянок шкіри. У цілому нині бактерицидна функція шкіри перебуває у прямої залежності від поглиненої дози випромінювання; при летальних дозах вона різко знижується. У великої рогатої худоби і овець, наділених гамма-променями (цезій-137) в дозі ЛД 80-90/30, зміни аутофлори шкіри і слизових оболонок починається з першої доби, а до вихідного стану у тварин, що вижили, приходять на 45-60-му дню.

Внутрішнє опромінення, як і зовнішнє, викликає значне зниження бактерицидності шкіри та слизових оболонок при одноразовому введенні йоду-131 курей у дозах 3 та 25 мКі на 1 кг їх маси кількість бактерій на шкірі починає вже з першої доби збільшуватися, досягаючи максимуму на п'ятий день. Дробне веління зазначеного кількість ізотопу протягом 10 днів призводить до значно великого бактеріального обсіменіння шкіри та слизової оболонки ротової порожнини з максимумом на 10-й день, причому в основному зростає кількість мікробів з підвищеною біохімічною активністю. У наступний час простежується прямий зв'язок чисельного збільшення бактерій із клінічним проявом променевого ураження.

Одним із факторів, що забезпечують природну антимікробну стійкість тканин, є лізоцим. При променевому ураженні вміст лізоциму в тканинах та крові зменшується, що свідчить про зменшення його продукції. Цей тест може бути використаний для визначення ранніх змін резистентності одягнених тварин.

Велику роль несприйнятливості тварин до інфекцій грає фагоцитоз. При внутрішньому та зовнішньому опроміненнях у принципі зміни фагоцитарної реакції мають аналогічну картину. Ступінь порушення реакції залежить від величини дози; при малих дозах (до 10-25 рад) відзначається короткочасна активація фагоцитарної здатності фагоцитів, при напівлетальних - фаза активації фагоцитів скорочується до 1-2 днів, надалі активність фагоцитозу знижується і в летальних випадках доходить до нуля. У тварин, що одужують, відбувається повільна активація реакції фагоцитозу.

Значні зміни в опроміненому організмі зазнають фагоцитарних здібностей клітин ретикулоендотеліальної системи та макрофагів. Ці клітини досить радіорезистентні. Однак, фагоцитуюча здатність макрофагів при опроміненні порушується рано. Пригнічення фагоцитарної реакції проявляється незавершеністю фагоцитозу. Очевидно, опромінення порушує зв'язок між процесами захоплення частинок макрофагами та ферментативними процесами. Пригнічення функції фагоцитозу в цих випадках може бути пов'язане з пригніченням вироблення відповідних опсонінів лімфойдною системою, бо відомо, що при променевій хворобі відзначається зменшення в крові комплементу, пропердину, опсоніну та інших біологічних речовин.

В імунологічних механізмах самозахисту організму велику роль відіграють аутоантитіла. При радіаційних ураженнях відбувається підвищення освіти та накопичення аутоантитіл. Після опромінення в організмі можна виявити імунокомпетентні клітини із хромосомними транслокаціями. У генетичному відношенні вони від нормальних клітин організму, тобто. є мутантами. Організми, в яких існують генетично різні клітини та тканини, позначаються як химери. Аномальні клітини, що утворилися під дією опромінення, відповідальні за імунологічні реакції, набувають здатності виробляти антитіла проти нормальних антигенів організму. Імунологічна реакція аномальних клітин проти власного організму може спричинити спленомегалію з атрофією лімфоїдного апарату, анемію, відставання у зростанні та масі тварини та низку інших порушень. При досить велику кількість таких клітин може статися загибель тварини.

Відповідно до імуногенетичної концепції, висунутої імунологом Р.В. Петровим, спостерігається наступна послідовність процесів променевого ураження: мутагенна дія радіації→відносне збільшення аномальних клітин, що мають здатність до агресії проти нормальних антигенів→накопичення таких клітин в організмі→аутогенна агресія аномальних клітин проти нормальних тканин. На думку деяких дослідників, аутоантитіла, що рано проявляються в опроміненому організмі, беруть участь у підвищенні його радіорезистентності при одноразових впливах сублетальних доз і при хронічному опроміненні малими дозами.

Про порушення резистентності у тварин при опроміненні свідчать лейкопенія та анемія, пригнічення діяльності кісткового мозку та елементів лімфоїдної тканини. Ураження клітин крові та інших тканин та зміна їх діяльності позначаються на стані гуморальних систем імунітету - плазмі, фракційному складі сироваткових білків, лімфі та інших рідинах. У свою чергу, ці субстанції, наражаючись на вплив випромінювання, впливають на клітини і тканини і самі по собі зумовлюють і доповнюють інші фактори зниження природної резистентності.

Пригнічення неспецифічного імунітету у опромінених тварин призводить до посилення розвитку ендогенної інфекції - збільшується кількість мікробів аутофлори кишечника, шкіри та інших областей, змінюється її видовий склад, тобто. розвивається дисбактеріоз. У крові та внутрішніх органах тварин починають виявлятися мікроби – мешканці кишечника.

Бактеріємія має винятково важливе значення у патогенезі променевої хвороби. Між початком виникнення бактеріємії та терміном загибелі тварин спостерігається пряма залежність.

При радіаційних ураженнях організму змінюється його природна стійкість до екзогенних інфекцій: туберкульозних та дизентерійних мікробів, пневмококів, стрептококів, збудників паратифозних інфекцій, лептоспірозу, туляремії, трихофітії, кандидамікозу, вірусів інфлюєнци, (висококонтагіозна вірусна хвороба птахів з загону курячих, що характеризується ураженням органів дихання, травлення та центральної нервової системи), найпростішими (кокцидіями), бактеріальним токсинам. Проте видова несприйнятливість тварин до інфекційних хвороб зберігається.

Променеве вплив у сублетальних і летальних дозах обтяжує перебіг інфекційної хвороби, а інфекція, своєю чергою, обтяжує перебіг променевої хвороби. За таких варіантів симптоми хвороби залежать від дозового, вірулентного та тимчасового поєднання дії факторів. При дозах опромінення, що викликають тяжкий і вкрай тяжкий ступінь променевої хвороби, і при інфікуванні тварин перші три періоди її розвитку (період первинних реакцій, латентний період та розпал хвороби) переважно переважатимуть ознаки гострого променевого захворювання. Зараження тварин збудником гострої інфекційної хвороби незадовго або на тлі опромінення сублетальними дозами призводять до обтяження перебігу даної хвороби з розвитком щодо характерних для неї клінічних ознак. Так, у поросят, опромінених смертельними дозами (700 і 900 Р) і заражених через 5 год, 1,2,3,4, та 5 діб. після опромінення вірусом чуми, при розтині знаходять переважно зміни, які спостерігаються у опромінених тварин. Лейкоцитарна інфільтрація, клітинно-проліферативна реакція, інфаркти селезінки, які спостерігаються при чистій формі чуми, у цих випадках відсутні. Підвищена чутливість підсвинків до збудника пики у перехворілих на променеву хворобу середнього ступеня тяжкості зберігається через 2 міс. після опромінення рентгенівськими променями в дозі 500 Р. При експериментальному зараженні збудником бешихи хвороба у свиней проявляється бурхливіше, генералізація інфекційного процесу настає на третю добу, тоді як у контрольних тварин вона зазвичай реєструється тільки на четвертий день. Патоморфологічні зміни у опромінених тварин при цьому характеризуються вираженим геморагічним діатезом.

Експериментальними дослідженнями на морських свинках та вівцях виявлено своєрідний перебіг сибірки у тварин, хворих на променеву хворобу середньої тяжкості. Як зовні, і поєднане вплив радіації знижує вони стійкість до зараження збудником даної хвороби. Клінічні ознаки є суворо специфічними ні променевої хвороби, ні сибірки. У хворих відзначається виражена лейкопенія, підвищується температура тіла, частішає пульс і дихання, порушується функція шлунково-кишкового тракту, у сироватці крові проявляються сибіркові антитіла в низьких титрах, що виявляються реакцією непрямої гемаглютинації. Хвороба протікає гостро і закінчується летально. При патологічному розтині у всіх випадках реєструється зменшення селезінки та обсіменіння сибірковими мікробами внутрішніх органів та лімфовузлів.

Отже, вплив іонізуючого випромінювання на тварин у сублетальних у летальних дозах викликає зниження всіх природних факторів стійкості організму до ендогенних та екзогенних інфекцій. Це проявляється тим, що у опромінених тварин виникнення інфекційних хвороб відбувається при меншій дозі збудника, серед опромінених збільшується відсоток хворих, хвороба швидше та частіше закінчується загибеллю.

Порушення імунобіологічної реактивності виникають вже в період первинних реакцій на опромінення і поступово збільшуючись досягають максимуму розвитку в розпал променевої хвороби. У тварин, що вижили, відбувається відновлення природних факторів імунітету, повнота якого визначається ступенем променевого ураження.

Слід зазначити, що щодо дії іонізуючого випромінювання на фактори природного імунітету ще багато нез'ясованого, зокрема, слабо вивчено питання послідовності їх пригнічення, значення кожного з них при різних інфекціях та у різних тварин, можливості їх компенсації та активації.