Начало >> Статьи >> Архивы >> Количественные закономерности радиационного синдрома

Условия облучения, вызывающие одинаковые проявления кроветворного синдрома у различных млекопитающих - Количественные закономерности радиационного синдрома

Оглавление
Количественные закономерности радиационного синдрома
Вопросы методики экспериментального исследования радиационного синдрома и количественной оценки поражения
Острый радиационный синдром при воздействии излучения в разных дозах
Исследования костного мозга
Воздействие излучения различной мощности дозы
Соотношение воздействий дозы и мощность дозы
Общее воздействие с преимущественным облучением головы
Воздействие с преимущественным облучением головы 0,28-1,41 Гр/мин
Определение скорости восстановления с преимущественным облучением головы
Одностороннее и круговое воздействие излучения
Влияние средств химико-фармакологической профилактики
Воздействие нейтронов
Повторное облучение с одинаковой мощностью дозы
Повторное облучение в период разгара лучевой болезни
Повторное облучение в период неполного клинического выздоровления
Общие особенности повторной лучевой болезни
Повторное облучение после первого воздействия
Повторное облучение после преимущественного облучения головы
Повторное облучение после применения лечебно-профилактических средств
Возможности экстраполяции экспериментальных данных на человека
Сведения из теории вероятностей и радиационное поражение
Ожог кожи и действие ударной волны как дозовые аналоги воздействия излучения
Комбинированное воздействие
Закономерности нарастания радиационного синдрома
Характеристики поражаемости при гибели в различные сроки
Параметры клинического выздоровления
Параметры поражения при однократном воздействии различной интенсивности
Критериальные функции и параметры поражения при многократном облучении
Значение найденных закономерностей для количественной оценки поражения и радиоустойчивости
Модель Блэра—Дэвидсона
Фактор времени в пострадиационных процессах
Зависимость характеристик поражения организма от условий облучения
Условия облучения, вызывающие одинаковые проявления кроветворного синдрома у различных млекопитающих
Значение найденных закономерностей для количественной оценки процессов восстановления
Заключение, литература

Вопрос о закономерностях экстраполяции к человеку данных, полученных на лабораторных животных, имеет большое прикладное и научное значение. В медицине (фармакологии) рекомендуемая дозировка лекарственных препаратов от одного вида млекопитающих к другому пересчитывается на килограмм массы тела, что предусматривает перерасчет дозы. Иногда учитывается специфика в чувствительности млекопитающего к повреждающему фактору, определяемая, как правило, экспериментально.
Гораздо реже для данной цели учитывают кинетические параметры усвоения и вывода повреждающего фактора. Более того, в ряде работ по межвидовым экстраполяциям кинетические особенности развития патологии служат объяснением различий в устойчивости. На самом деле необходимо учитывать различия и в устойчивости, и во времени развития реакции на повреждение. Учет видовых особенностей в устойчивости приводит к задаче отыскания эквивалентной дозы облучения, а учет кинетических свойств — к отысканию эквивалентного времени облучения. По отношению дозы ко времени можно судить об эквивалентных значениях мощности дозы.
Со своей стороны, мощность дозы также является достаточно значимым параметром в радиационном поражении организма. Именно мощностью дозы определяются границы возникновения и существования желудочно-кишечного и кроветворного синдромов, границы существования хронической лучевой болезни. В первых двух случаях млекопитающие могут гибнуть, поэтому выживаемость является для них показательной численной характеристикой.
В случае хронической лучевой болезни, не затрагивающей гемопоэтическую систему, гибели млекопитающих не происходит, поэтому требуется введение других тестов, а учет кинетических параметров приобретает особое значение ввиду большой растянутости процессов.
Для различных видов млекопитающих значения ЛД50 различны (табл. 3.2), что отражает различную их радиоустойчивость. Можно видеть, что приведенные данные достаточно вариабельны и не всегда позволяют установить последовательность рассматриваемых млекопитающих по возрастанию их радиоустойчивости. В этом вопросе некоторую помощь могут оказать теоретические исследования. В большинстве работ радиоустойчивость обычно сопоставляют с основным обменом |4, 9, 26, 41] или связанной с ним средней массой млекопитающих.

Таблица 3.2. Значения ЛД50 и основного обмена для млекопитающих разных видов [4, 13, 18, 35 ]

Таблица 3.3. Корреляция между основным обменом и радиоустойчивостью у рассматриваемых видов млекопитающих


Характеристика

Мышь

Крыса

Морская
свинка

Собака

Человек

Основной обмен Q, кал/ (кг · сут)

251

104

60

41

24

Полупериод водного обмена Т, сут

1,7

4,4

5,0

7,0

10,0

R = QT, кал/кг

430

455

300

290

240

Кратность различий по
R =QT

1,8

1,9

1,25

1,2

1,0

В этом случае основополагающая идея заключается в том, что удельная теплопродукция организма характеризует скорость метаболизма и соответственно способность к выводу возникающих вследствие облучения продуктов распада. При этом условии, по мере убывания радиоустойчивости, млекопитающих можно выстроить в следующий ряд: мышь, крыса, морская свинка, собака, человек. В соответствии с удельной теплопродукцией организма крыса должна быть в 2—2,5 раза менее устойчива, чем мышь, тогда как все экспериментальные данные (см. табл. 3.2) показывают, что она так же устойчива, как и мышь, или даже в 1,8 раза более устойчива. Согласно экспериментальным данным, радиоустойчивость собак, морских свинок и человека относительно близка, а не различается в 2 или 3 раза, как это следует из различий в основном обмене. Подобные соотношения заставляют искать более подходящие корреляции радиоустойчивости с обменными показателями целостного организма.
Достаточно универсальными показателями интенсивности общего обмена организма являются как основной, так и водный обмены. В силу того что основной обмен измеряется в единицах скорости (калории на килограмм в сутки) , предположили, что произведение основного обмена Q на период водного обмена T (показатель кал/кг) представляет собой более характерный параметр, снимающий различия в радиоустойчивости, связанные с размерами тела, и выявляет те, которые связаны с закономерностями изменения метаболизма от вида к виду (табл. 3.3). Можно видеть, что показатель R позволяет выстроить рассматриваемых млекопитающих в такой ряд по радиоустойчивости, который больше соответствует экспериментальным данным, чем ряд, полученный по критерию Q: крысы более устойчивы, чем мыши; значения ЛД50 (радиоустойчивость) морской свинки и собаки различаются мало и несколько ниже, чем для человека. Более точные расчеты по данному критерию могли бы быть сделаны при наличии дополнительных данных по периоду водного обмена, по измерениям которого пока не имеется достаточного количества экспериментальных работ, чтобы судить о возможных пределах его изменения.
Изложенный материал позволяет утверждать, что эквивалентные условия облучения могут быть достигнуты, если среднелетальная доза (для разных млекопитающих различная и определяемая экспериментально) будет получена рассматриваемыми видами млекопитающих за биологически эквивалентное время. Эквивалентную мощность дозы можно получить при этом как частное от деления эквивалентной дозы на биологически эквивалентное время.


Рис. 3.9. Зависимость среднелетальной дозы для мышей, крысы, собаки и человека от мощности дозы излучения: А, Б, В, Г — кривые эквивалентного времени
Рис. 3.10. Зависимость среднелетальной дозы для мыши, крысы, собаки, морской свинки и человека от продолжительности облучения
Гибель от гемопоэтического синдрома отмечается в диапазоне изменения мощности дозы для мышей от 0,017 до
1,3 · 10-5 Гр/с [27]. При облучении с мощностью дозы 1,3 · 10-5 Гр/с происходит резкое увеличение ЛД50. По-видимому, эти значения мощности дозы можно рассматривать как граничные, еще вызывающие гибель от кроветворного синдрома. Выравненные значения ЛД50 для мышей и крыс с рис. 3.6 перенесены на рис. 3.9, где они дополнены данными для морских свинок, собак, а также оценочными данными для человека [4, 7, 13, 15, 20, 34, 37]. Среднелетальные дозы для мышей, крыс, собаки и человека при остром одностороннем облучении равны 7,75; 8,75; 5,1 и 4,25 Гр соответственно [4]. Использовалась оценка, согласно которой для человека мощность дозы, при которой начинается резкое увеличение ДД50, равна (1,33 :2,83) · 10-6 Гр/с [7, 13, 26, 34, 37].
Если рассматривать только данные, для получения которых проводилось непрерывное облучение вплоть до гибели животных, то время, необходимое для достижения среднелетальной дозы, можно вычислить как отношение дозы к мощности дозы. Таким образом, каждая точка пространства графика на рис. 3.9 представляет собой некоторое время. Вследствие этого на кривые, относящиеся к различным млекопитающим, можно нанести точки, соответствующие срокам развития одних и тех же радиационных реакций (эквивалентные времена, см. табл. 3.1 и рис. 3.4 и 3.5), и соединить их. Тем самым на этом графике будет нанесено семейство кривых эквивалентного времени. Кривые, относящиеся к одинаковым лучевым реакциям, обозначены буквами А, Б, В. Проделанное позволяет перестроить кривые ЛД50 (lgP) как ЛД50 (lgt (рис. 3.10). Здесь мощность дозы, t — время. Такое представление материала целесообразнее, чем на рис. 3.9, поскольку по биологическим закономерностям изменения эквивалентных значений времени крыса не выпадает из ряда, обусловленного усредненной для рассматриваемого вида млекопитающих массой, размерами и основным обменом. Если бы и по радиоустойчивости она не выпадала из этой закономерности, то среднелетальная доза для нее должна была бы лежать на кривой, обозначенной на рис. 3.10 пунктиром.
Таблица 3.4. Эквивалентные по достижению среднедетальной дозы режимы облучения лабораторных животных и человека (гемопоэтический синдром)

Примечание. Данные получены для общего одностороннего γ-облучения.

Для численного определения эквивалентных условий облучения различных млекопитающих график на рис. 3.10 следует использовать следующим образом. Значения среднелетальной дозы для человека, собаки, мыши снимаются с пересечения кривых ЛД50 с кривыми эквивалентного времени. Для крысы и морской свинки вначале определяются ЛД50, лежащие на соответствующих точках кривых эквивалентного времени (см.
рис. 3.10), затем определенные указанным образом дозы умножаются для крысы на 1,3, а для морской свинки — на 0,8. Окончательные значения ЛД50 для этих животных нанесены на рис. 3.10 сплошными линиями.
Эквивалентные значения мощности дозы определяются, как уже указывалось выше, как частное от деления эквивалентной дозы на эквивалентное время. В окончательном виде определенные изложенным способом данные представлены в табл. 3.4. Цифровой материал таблицы позволяет перестроить зависимость ЛД50 от мощности дозы. В результате несколько видоизменяется положение значений ЛД50 для крысы на рис. 3.9 (обозначено пунктиром). Можно видеть, что в области низких значений мощности дозы кривая пересекается, а затем сливается с кривой для мышей. Это согласуется с некоторыми экспериментальными данными (см. табл. 3.2 и рис. 3.6).
Если условия облучения таковы, что они приводят не к 50%-ной выживаемости, то определять эквивалентные условия следует с помощью полных кривых выживаемости. Таких данных в литературе недостаточно,
поэтому они были получены нами с привлечением косвенных данных, а также аналитических и графических методов.


Puc. 3.11. Кривые выживаемости (Выж.) для мыши и крысы:
А — кривые равного биологического эффекта по выживаемости для различных значений мощности дозы; Б — выживаемость в зависимости от дозы при различной мощности дозы; В — выживаемость в зависимости от мощности дозы при различных значениях дозы

Семейство кривых зависимости выживаемости от дозы и мощности дозы строили, исходя из установленного вида зависимости среднелетальной дозы от мощности дозы; из имеющихся полных кривых выживаемости выбирали хорошо согласующиеся с найденными законами изменения среднелетальной дозы от мощности дозы. Их строили в верхнем правом квадранте графика (рис. 3.11 и 3.12). Известно, что с уменьшением дозы кривые выживаемости расходятся, увеличивается плечо на кривых, уменьшается наклон кривых. Существуют рекомендации [15], согласно которым 95%-ной выживаемости соответствует половина среднелетальной дозы, а 5%-ной — удвоенное ее значение.


Рис. 3.12. Кривые выживаемости (Выж.) для собаки и человека:
А - кривые равного биологического эффекта от мощности дозы;
Б — выживаемость от дозы при различной мощности дозы;
В — выживаемость в зависимости от мощности дозы при различных значениях дозы

Эти рекомендации корректно согласуются с теоретической зависимостью. Для получения окончательного вида семейства кривых были использованы многочисленные экспериментальные данные, изложенные в работах [4, 15, 18—20, 25, 27, 35, 46,47].
Приведем пример использования полученных графиков. Пусть человек облучен в дозе 9,3 Гр с мощностью дозы 1,67 · 10-5 Гр/с, что соответствует его 25%-ной выживаемости. Облучение длится 6,4 сут. Биологически эквивалентное время для собаки и мыши определяем по графику на рис. 3.5. Оно составляет для них соответственно 5 и 3,15 сут. Дозу для достижения такого же эффекта определяем по графикам на рис. 3.11, 3.12. Она составляет 14 и 20,5 Гр. Соответственно значения мощности дозы равны 3,16.10-5 и 7,5 · 10-5 Гр/с.



 
« Клинические особенности задержки полового развития у девочек из деструктивных семей   Компенсация СД и процессы перекисного окисления липидов и антиоксидантная система крови детей »