17.06.2011 | Наука

Излечение от излучения

По идее, одного-единственного удачно попавшего кванта или радикала может хватить, чтобы запустить перерождение клетки.

Если вы, изучая справочник по какой-нибудь традиционной медицине, наткнулись на раздел «Средства лечения лучевой болезни» – можете дальше не читать. Не потому, что описываемые средства неэффективны, а потому, что авторы книжки или сайта их просто выдумали. Ни одна донаучная система лечения таких средств не знала – поскольку не знала такой болезни.

Конечно, никто не может сказать с уверенностью, что до начала ХХ века ни один человек на Земле не попадал под воздействие больших доз радиации. Но если такое и случалось, у врачей или лекарей, пытавшихся помочь такому больному, не было шансов понять истинную причину его состояния. Ионизирующее излучение невидимо, не вызывает никаких ощущений, не производит заметных эффектов в воздухе, воде или почве. Поэтому о его существовании люди узнали лишь в самом конце XIX века, когда Анри Беккерель открыл явление радиоактивности. И первые же исследователи этого феномена столкнулись с его губительным воздействием на человеческий организм.

Молекулы под обстрелом

Словом «радиация» в физике называется любое излучение. Однако в обыденном языке это имя закрепилось за излучением, рождающимся при распаде нестабильных атомных ядер. Это может быть собой поток ядер атомов гелия (альфа-излучение), нейтронов, электронов (бета-излучение), сверхкоротковолновых электромагнитных квантов (гамма-излучение), – но в любом случае это частицы с очень высокой энергией. Ее достаточно, чтобы при столкновении с любой молекулой разорвать в ней одну или несколько связей, выбить атом или вообще разбить молекулу на куски. Понятно, что внутри живой клетки, представляющей собой сложную конструкцию из макромолекул, такой снаряд может вызвать немало разрушений.

Однако прямое воздействие радиоактивного излучения на молекулярные структуры клетки – не единственный и даже не главный источник повреждений. Гораздо вероятнее, что попавшая в клетку частица столкнется не с белком или ДНК, а с какой-нибудь маленькой и простой молекулой – скорее всего с молекулой воды. Удар оказывается достаточно сильным, чтобы разбить молекулу на заряженные частицы – ионы (поэтому радиацию называют еще «ионизирующим излучением). Однако ионы Н+ и ОН- постоянно присутствуют во внутриклеточной среде и не причиняют особого вреда. Гораздо опаснее другие фрагменты, также образующиеся при взаимодействии радиоактивных частиц с молекулами – свободные радикалы. Чаще всего это атомарные (т. е. не соединенные в молекулы) водород и кислород, гидроксил-радикал ОН, перекисный радикал НОО и т. д. Они электрически нейтральны, зато обладают неспаренным электроном и потому немедленно вступают в реакции с любыми оказавшимися рядом веществами – нуклеиновыми кислотами, белками, липидами мембран и т. д. (Так же ведет себя и перекись водорода, тоже образующаяся при взаимодействии радиоактивных частиц с водой.) Это приводит не только к разрушению биополимеров и собранных из них структур: при окислении радикалами и перекисью липидов и соединений, содержащих бензольное ядро (фенолов, фенилаланина и т. д.) образуются ядовитые вещества – липидные и хиноновые радиотоксины. Эти вещества способны действовать не только по там, где они образоваличсь, но и мигрировать с током крови, отравляя ткани, не подвергшиеся непосредственно облучению.

Но и на этом неприятности пораженной клетки не кончаются. Частицы излучения и порожденные ими радикалы разрушают в числе прочего и мембраны, в том числе мембраны лизосом – внутриклеточных емкостей с гидролитическими ферментами. При разрые лизосомных мембран эти ферменты – протеазы, липазы и т. д. –  выходят в цитоплазму, принимаясь рубить на мелкие кусочки соответствующие соединения.

Впрочем, лизосомные ферменты бесчинствуют в цитоплазме, в то время как пострадавшие от облучения клетки гибнут в основном от повреждения их генетического аппарата, находящегося в ядре. Потери тем больше, чем интенсивнее делятся клетки данной ткани: в неделящейя клетке большая часть ДНК закрыта разного рода ядерными белками и недоступна воздействию излучения, радикалов и радиотоксинов. Деление же требует предварительного удвоения ДНК, во время которого она совершенно беззащитна. Поэтому от облучения особенно сильно страдают клетки кожи и волосяных луковиц, слизистые оболочки (особенно ротовой полости и кишечника) и т. д. А самая уязвимая ткань – красный костный мозг, где идет непрерывное деление стволовых клеток, порождающих все типы клеток крови. При дозах облучения 5 грей и выше костномозговая ткань гибнет необратимо, в то время как прочие пострадавшие ткани еще сохраняют способность к восстановлению. Впрочем, практически столь же уязвимы для радиации лимфоциты, хотя некоторые их разновидности делятся только в особых обстоятельствах, а другие – и вовсе никогда.

Формы, степени, периоды

Само проникновение радиации в ткани не вызывает совершенно никаких ощущений, так что человек, если у него нет соответствующего прибора, может и не узнать, что оказался под губительным лучом. Лишь через некоторое время он внезапно ощущает тошноту, у него болит и кружится голова, подкашиваются ноги, подскакивает температура, его кожа (особенно с той стороны, которая была обращена к источнику) краснеет, как при солнечном ожоге. Это – реакция организма на отравление радиотоксинами.

Чем больше излучения проникло в тело, тем быстрее проявляются эти симптомы: доза в 1 грей сообщает о себе через 5 – 6 часов после облучения,  вдесятеро большая – через несколько минут. От дозы зависит и то, сколько продлится эта стадия (от 1 до 5 дней) и насколько сильно будут выражены ее болезненные явления. Но затем (по крайней мере, при дозах в 1 – 6 грей) они ослабевают вплоть до полного исчезновения. Температура спадает, тошнота и головная боль отступают, улучшается аппетит – организм справился с интоксикацией. Эта фаза, во время которой пострадавший чувствует себя вполне нормально, длится от нескольких дней до месяца – в зависимости опять-таки от дозы. У медиков она носит название «периода мнимого благополучия»: в это время в губчатой ткани костей умирают кроветворные клетки, и содержание клеточных элементов в крови постепенно уменьшается.

Когда нехватка кровяных и других нуждающихся в постоянном пополнении клеток становится заметной, наступает период разгара болезни. Самочувствие снова ухудшается, появляется лихорадка, сердце сбивается с ритма и не поддержиивает нужного давления в артериях – ему самому не хватает кислорода. Если лучевой удар пришелся в область живота, может начаться энтерит (воспалиться кишечника). Но наиболее опасное проявление болезни – множественные кровотечения, как внешние (из носа, в местах уколов), так и внутренние. Дело в том, что в крови практически отсутствуют тромбоциты, которые должны быстро латать небольшие разрывы в стенках сосудов. А поскольку иммунная система в это время практически отсутствует, облученный организм может стать легкой добычей первой попавшейся инфекции.

Дальнейшее зависит опять-таки от полученной дозы, а также от квалифицированного и своевременного лечения.

При I степени острой лучевой болезни (1 – 2 грея) практически все больные выздоравливают даже без лечения, при IV степени (6 – 10 грей) даже самое радикальное лечение, включающее пересадку донорского костного мозга, спасает лишь примерно десятую часть пациентов.

Все сказанное относится к так называемой костномозговой форме лучевой болезни – только она имеет степени и периоды. При более высоких дозах облучения развиваются другие формы: кишечная (10 – 20 грей), токсемическая (20 – 80) и церебральная (свяше 80 грей). Вряд ли стоит подробно описывать их клиническую картину. Достаточно сказать, что в этих случаях лечение можт быть только паллиативным, направленным на облегчение предсмертных мук: спасти человека, получившего такую дозу радиации, уже невозможно.

Эхо лучей

Вернемся к костномозговой форме лучевой болезни. Разгар болезни может длиться от 1 – 2 (I степень болезни) до 7 – 10 недель (IV степень). Но если больному удается выжить, она сменяется фазой восстановления. Выраженной границы между ними нет: выздоровление идет медленно, с несколькими волнами рецидивов. Первым намеком на поворот к лучшему можно считать ослабление и постепенное исчезновение так называемого «орального синдрома» или лучевого мукозита: сухости во рту, вязкой, забивающей горло слюны, болезненных язв и белесых корок на слизистой оболочке рта. Следом за ним отступают головные боли, нормализуется сон, кишечник вновь начинает выполнять свои обязанности (в период разгара болезни больных приходится держать на парентеральном питании, т. е. вводитим питательные вещества через капельницу). Костный мозг (восстановившийся или пересаженный) наполняет кровь всеми видами клеток. После нескольких месяцев лечения пострадавший выписывается из больницы.

Однако последствия лучевого удара часто на этом не кончаются. Уже во время периода восстановления у многих больных развиваются лучевая катаракта (помутнение хрусталика глаза) и лучевой гепатит. Последний может через много лет перерасти в цирроз печени и в конце концов свести человека в могилу.

Люди, переживших лучевую болезнь, намного чаще страдают онкологическими, сердечно-сосудистыми и целым рядом других заболеваний. Причины уязвимости их для злокачественных опухолей понятны. Как известно, раковое перерождение клетки начинается, когда в ней выведены из строя сразу несколько протоонкогенов – ключевых регуляторных генов, обеспечивающих ее подчинение управляющим командам. Среди пострадавших от облучения, но выживших клеток могут найтись такие, у которых повреждены именно некоторые протоонкогены. Даже если этих повреждений недостаточно для начала перерождения, вероятность такого развития событий в будущем резко возрастает: если часть предохранителей уже отключена, критическим может оказаться выход из строя любого из оставшихся. К тому же в организме ослаблен контроль за подозрительными клетками со стороны иммунной системы, которая обычно так и не оправляется полностью от лучевого удара.

Связь облучения с сосудистыми патологиями сложнее, но в некоторых случаях тоже понятна. Внутренняя выстилка кровеносных сосудов (эндотелий) сильно страдает при лучевой болезни. При последующем восстановлении эндотелий может избыточно разрастаться, что приводит к склеротизации сосудов. Менее ясен механизм связи лучевого поражения с некотрыми другими патологиями. Но так или иначе отдаленные последствия лучевой болезни приводят к тому, что средняя продолжительность жизни перенесших ее людей оказывается примерно на 30% ниже средней для их поколения.

Однако в отличие от острой лучевой болезни, развитие которой при получении определенной дозы радиации неизбежно, отдаленные последствия – эффект вероятностный. В январе 2010 года в Японии умер Цутому Ямагучи – «двойной хибакуся», ухитрившийся в августе 1945-го попасть под обе атомные бомбардировки и в обоих случаях получивший солидную дозу радиации. Перенесенная им острая лучевая болезнь не помешала ему дожить до 93 лет.

Проблема малых доз

Но если последствия радиационного удара продолжают подтачивать здоровье спустя много лет после того, как лучевая болезнь прошла, – возможно, это происходит и тогда, когда она не развивается вовсе? Вопрос не праздный: за все время Чернобыльской эпопеи диагноз «лучевая болезнь» получили менее 150 человек. При этом облучению подверглись многие сотни тысяч людей – участники работ по ликвидации последствий аварии (около 180 тысяч человек) и жители пострадавших от радиоактивного загрязнения территорий. Полученные ими дозы различны, но в любом случае ниже того порога, за которым начинается болезнь (условно таким порогом считается доза в 1 грей). Последствия такого облучения либо ощущаются как легкое недомогание (соответствующее первому периоду лучевой болезни), либо не ощущаются вовсе. Но как оно сказывается на здоровье в дальнейшем?

Сведения, которыми располагает сегодня мировая наука, наиболее полно вредставлены в отчетах и рекомендациях Международной комиссии по радиационной защите (МКРЗ) – самой авторитетной организации в этой области, существующей с 1928 года. Основным предметом ее анализа стали многолетние данные о заболеваемости среди жертв атомных бомбардировок в Японии. Из них следует, что зависимость между полученной дозой и вероятностью развития целого ряда заболеваний (раковых, сердечно-сосудистых, болезней органов дыхания и пищеварения) сохраняется и при дозах ниже порога лучевой болезни. Однако при дозах ниже 0,5 грей эта зависимость перестает быть достоверной, так что вопрос о существовании безопасного уровня облучения остается открытым.

А может ли в самом деле существовать такой порог? По идее, одного-единственного удачно попавшего кванта или радикала может хватить, чтобы запустить перерождение клетки, которое без этого бы не произошло. С другой стороны – какое-то количество радиации человек получает всегда и везде. Естественный радиационный фон обычно составляет 10 – 20 микрорентген в час, но в некоторых районах планеты (в высокогорье, в местах выхода гранитов и т. д.) он может быть в 3 – 4 раза больше.

В результате средний житель Земли получает в год примерно 2,4 миллигрея, а, скажем, средний обитатель Финляндии – целых 7,5. Лет за 25 набегает почти 0,2 грея. Будь такая доза получена при однократном облучении, она считалась бы легкой лучевой травмой. Однако финны болеют раком не чаще, чем жители менее радиоактивных районов.

Казалось бы, вопрос о пороге безопасности легко проверить. Как бы ни был мал вклад той или иной дозы в заболеваемость, его можно заметить, сравнивая достаточно большие группы людей, получивших такую дозу облучения, с необлученными. Однако не все так просто: обследование бывших жителей населенных пунктов, оказавшихся в зоне отчуждения вокруг Чернобыльской АЭС, показало, что они чаще среднего страдают сердечно-сосудистыми заболеваниями. Но эта повышенная частота никак не зависела от того, попал ли данный человек под реальное радиоактивное заражение или был эвакуирован из «чистого» поселка (как известно, отселению подлежали все населенные пункты в радиусе 30 км). То есть в данном случае причина повышенной заболеваемости кроется не в радиации, а в каких-то других, вероятно, эмоционально-психологических факторах: стрессе, вызванном внезапным крушением налаженной жизни, страхе перед невидимой угрозой и т. д. «Лучевая боязнь» может оказаться не менее разрушительной, чем лучевая болезнь.

Источник: «Вокруг света» № 5, 2011,