Воздействие радиации на желудочно кишечный тракт

Авторы
Резюме
Файлы
Ключевые слова
Литература

Ерстенюк Ю.Н.

Цветкова Д.А.

1 ФГБОУ ВО «Пермский государственный медицинский университет им. акад. Е.А. Вагнера» Минздрава России

Радиационные поражения желудочно-кишечного тракта являются одной из серьезных проблем гастроэнтерологии. Частым проявлением является кишечная форма острой лучевой болезни, нарушение функциональной деятельности желудка. Данные проявления делятся на периоды, которые отражают различную степень поражения органов пищеварения. Все начинается с повреждения ДНК-аппарата эпителиоцитов, с последующим нарушением функционирования клеток и органов. В настоящее время существует множество подходов лечения острой лучевой болезни желудочно-кишечного тракта. В данной статье мы рассматривали такие методы, как применение специальной диеты с повышенным содержанием белков, жиров, углеводов и витаминов, глюкокортикостероидов, препаратов 5-аминосалициловой кислоты и в качестве заместительной терапии ферментные препараты. При своевременном выявлении и лечении радиационного поражения желудочно-кишечного тракта удается облегчить состояние больных.

радиационное излучение

ДНК

острая лучевая болезнь(ОЛБ)

желудок

тонкий кишечник

толстый кишечник

периоды тяжести заболевания

диета

глюкокортикостероиды

5-аминосалициловая кислота

ферментные препараты.

1. Бурковская В.А. Радиационные (лучевые) поражения кишечника // Гастроэнтерология Санкт-Петербурга. ‒ 2013. ‒ №. 3-4. ‒ С. 18-24.

2. Гребенюк А.Н., Стрелова О.Ю., Легеза В.И., Степанова Е.Н. Основы радиобиологии и радиационной медицины: Учебное пособие. ‒ СПб: ООО «Издательство ФОЛИАНТ», 2012. ‒ 232 с.

3. Дощенко В.Н. К вопросу о секреторной, моторной и гемопоэтической функции желудка у больных хронической лучевой болезнью //Радиация и риск (Бюллетень Национального радиационно-эпидемиологического регистра). ‒ 2000. ‒ №. S1.

4. Куценко С.А., Бутомон Н.В., Гребенюк А.Н. и др. Военная токсикология, радиобиология и медицинская защита: Учебник/ Под ред. С. А. Куценко. ‒ 2004.-528 с.: ил.

5. Hu B. et al. The DNA-sensing AIM2 inflammasome controls radiation-induced cell death and tissue injury //Science. ‒ 2016. ‒ Т. 354. ‒ №. 6313. ‒ С. 765-768.

6. Somosy Z. et al. Morphological aspects of ionizing radiation response of small intestine //Micron. ‒ 2002. ‒ Т. 33. ‒ №. 2. ‒ С. 167-178.

В наше время актуальной проблемой в области медицины стало влияние радиационного излучения на здоровье человека, в частности на систему желудочно-кишечного тракта. Мы постоянно подвергаемся облучению в повседневной жизни. Это и рентгеновские диагностические, компьюторно-томографические аппараты и электростанции, сканеры в аэропортах, сигареты, телефоны, роутеры Wi-Fi и даже сама Земля.

Радиационное излучение – это излучения, вызывающие при взаимодействии с веществом ионизацию и возбуждение его атомов и молекул [4]. Главной особенностью ионизирующего излучения является высокая проникающая способность и взаимодействие с атомами вещества в глубине объекта, в частности с ДНК-аппаратом. В ЖКТ наиболее радиочувствительными являются быстроделящиеся эпителиоциты. Бетта-, гамма- и альфа- частицы, проникая внутрь клетки, вызывают разрыв одной или двух цепочек ДНК. Самым опасным является разрыв обеих нитей. Разрушается как дочерняя, так и материнская цепочка ДНК, и восстановление первоначальной конфигурации уже невозможно. Защищающие наши хромосомы теломеры так же подвергаются воздействию ионизирующего излучения, вследствие чего укорачиваются, что приводит к еще большему риску возникновению мутаций и неправильных сшивок во время репарации нитей ДНК. В таком случае возможны несколько вариантов развития ДНК. Одним из таких вариантов является соединение разных концов с образованием обменных аберраций (незаконная репарация) или утрата части хромосомы вследствие того, что разрыв остался открытым (терминальная делеция). В случае более высоких доз облучения ДНК- аппарат полностью разрушается, что приводит к гибели клетки и нарушению функционирования самого органа [5].

Влияние больших доз ионизирующего излучения на желудочно-кишечный тракт изучено в эксперименте на животных, у больных острой лучевой болезнью, а также у лиц, подвергшихся лучевой терапии в связи с онкологическим заболеванием. По степени радиочувствительности отделы желудочно-кишечного тракта располагаются в следующем (возрастающем) порядке: тонкая кишка, прямая и толстая кишка, желудок, пищевод.

После общего облучения в дозах 10-20 Гр развивается кишечная форма острой лучевой болезни (далее ОЛБ). В основе ее патогенеза лежит лучевое поражение слизистой оболочки тонкого кишечника, приводящее к развитию кишечного синдрома [6].

На дне крипт находятся стволовые клетки, которые наиболее чувствительны к ионизирующему излучению так же, как и быстроделящиеся эпителиоциты. Созревающие и функционирующие клетки более радиорезистентные и после облучения продвигаются к верхушкам ворсинок и слущиваются. Вследствие этого эпителиальная выстилка тонкого кишечника при отсутствии пополнения за счет клеточного деления быстро исчезает, ворсинки «оголяются» и уплощаются.

После полного исчезновения эпителиальной выстилки тонкого кишечника развивается кишечная форма ОЛБ. В клинической картине выделяют начальный, скрытый периоды и период разгара.

Начальный период отличается сильной тяжестью проявлений симптомов: тошнота, рвота, анорексия, прогрессирующая общая слабость, гиподинамия. При этом рвота принимает характер многократной и неукротимой, уже на ранних сроках на первый план выступают симптомы поражения кишечника – ранний первичный лучевой гастроэнтероколлит, основными проявлениями считаются появление сильных болей в животе, тенезмы, развивается профузная диарея, парез желудка и кишечника, снижается артериальное давление. Температура тела в начальном периоде повышается до фебрильных цифр. Продолжительность начального периода при кишечной форме ОЛБ составляет 2-3 суток. После может наступить улучшение общего состояния, так называемый, скрытый период ОЛБ. Длительность этого периода не более 2-3 суток. Далее развивается период разгара кишечной формы ОЛБ. Он проявляется резким ухудшением общего состояния, повышением температуры тела до 39-40 градусов, снижением аппетита, запорами. Нарушаются процессы всасывания в кишечнике, масса тела резко снижается, вплоть до анорексии. В крови катастрофически падает количество лейкоцитов. Развиваются тяжелые формы орофарингеального синдрома, интоксикации и эндогенной инфекции, которая способствует раннему наступлению агранулоцитоза. Также в слизистой оболочке кишечника появляются геморрагии и инфекционные осложнения, которые отягощают состояния пораженных.

При условиях специализированного должного лечения пораженные с кишечной формой ОЛБ могут прожить до 2-2,5 недель. Гибель наступает при парезах, непроходимости кишечника, нарушении водно-электролитного обмена и нарастания сердечно-сосудистой недостаточности. Смертельному исходу обычно предшествует сопора и кома [2].

Другие отделы желудочно-кишечного тракта менее радиочувствительны, чем тонкая кишка, и их повреждение при общем облучении чаще всего не имеет самостоятельного значения. Однако и в этих отделах после общего облучения могут наблюдаться серьезные функциональные нарушения.

В патогенезе поражения желудка ионизирующем излучением непосредственное действие радиации оказывается на секреторный эпителий, а также выпадение или извращение регулирующего влияния нервной системы на ЖКТ. При этом происходят изменения функций желудка, которые развиваются в определенной последовательности и делятся на три периода.

Первый период – начальные нестойкие функциональные нарушения. В этот период происходят снижение кислотности или ее повышение, характерное замедление эвакуаторной деятельности желудка, ахлоргидрия нестойкая и неглубокая. Гемопоэтическая функция обычно не нарушена. В этот период вывод больных из условий лучевого воздействия и комплексное лечение наиболее эффективны.

Второй период – более выраженные функциональные нарушения с возникновением начальных органических изменений. Для данного периода наиболее характерно нарастание угнетения секреторной функции, чаще встречается гистаминрезистентная ахлоргидрия. Возникает снижение гемопоэтической активности. Клинические симптомы нарушения пищеварения наблюдаются редко. Лечение дает эффект лишь при длительных и повторных комплексах терапевтических мероприятий.

Третий период – стойкие функциональные органические изменения. У большинства больных встречается угнетение секреторной функции, гистаминрезистентная ахлоргидрия. Появляются клинические симптомы нарушения пищеварения, такие как отрыжка, тошнота, гастрогенные поносы. Терапия таких больных малоэффективна, возможен летальный исход [3].

При воздействии ионизирующего излучения на толстый кишечник происходят изменения клеток слизистой оболочки. Выделяют острое и отсроченное поражения. При остром поражении наблюдается гиперемия слизистой оболочки ограниченного или разлитого характера, ее отечность, явления эрозивно-геморрагического характера и часто выявляются телеангиоэктазии, легкая контактная кровоточивость. Также присутствуют участки ишемического некроза, язвы с подрытыми краями и гнойно-некротическим тканевым детритом на дне, дискретные изъязвления, которые обычно располагаются на передней стенке прямой кишки. В отсроченный период выявляются множественные эрозии и язвы, фиброз стенки и развитие рубцовых изменений, стриктуры, свищи, атрофия слизистой, формирование метаплазии (злокачественного перерождения) слизистой [1].

Для лечения ОЛБ системы ЖКТ назначают диеты с повышенным количеством белков, жиров, углеводов, витаминов и минеральных веществ, не содержащие грубой растительной клетчатки консервированных продуктов, копченостей, различных приправ и изделий из сдобного теста [1]. Исключают молоко и молочные продукты в связи с частой лактазной недостаточностью. В тяжелых случаях прибегают к парентеральному или энтерально-зондовому питанию. При серьезных осложнениях, которые сопровождаются синдромом мальабсорбции, обезвоживанием, белковой и витаминной недостаточностью и электролитным нарушением, назначают внутривенную инфузию 1,5-2,0 литра жидкости в сутки, в том числе солевые растворы, одновременно вводят витамины, препараты кальция, а при нарушениях белкового обмена альбумин, смесь аминокислот, ретаболил. Базисное лечение ОЛБ включает в себя применение глюкокортикостероидов и препаратов 5-аминосалициловой кислоты.

Глюкокортикостероиды считаются самыми эффективными средствами при тяжелых и среднетяжелых формах поражений. Они ингибируют высвобождение арахидоновой кислоты из фосфолипидов, блокируют пролиферацию Т-хелперов, снижают количество циркулирующих моноцитов, что приводит к уменьшению количества тканевых макрофагов. Как средства выбора широко применяют преднизолон и метилпреднизолон.

5-АСК (месалазин) ингибирует липооксигеназный и циклооксигеназный пути метаболизма арахидоновой кислоты, тормозит синтез и освобождение простагландинов, лейкотриенов. Также месалазин ингибирует функции нейтрофильных гранулоцитов – миграцию, дегрануляцию, фагоцитоз и образование свободных токсичных кислородных радикалов, тормозит синтез фактора, активирующего тромбоциты, обладает антиоксидантным действием, подавляет образование цитокинов: ИЛ-1, ИЛ-2, образование рецепторов ИЛ-2, активирует γ-рецепторы, играющие ключевую роль в поддержании целостности слизистой оболочки кишечника.

В качестве заместительной терапии для улучшения процессов пищеварения используют ферментные препараты, такие как креон, панцитрат, мезим-форте 10000 [1].

Прогноз при лучевом поражении слизистой оболочки тонкой кишки расценивается как неблагоприятный. При поражении толстой кишки он более благоприятен, но при развитии язвенно-некротических изменений требуется хирургическое вмешательство. Наличие одновременного поражения всех отделов кишечника ухудшает прогноз заболевания, но при своевременно начатом лечении удается добиться облегчения состояния и длительной ремиссии заболевания.

Библиографическая ссылка

Ерстенюк Ю.Н., Цветкова Д.А. ВЛИЯНИЕ РАДИАЦИОННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА ОРГАНЫ ЖЕЛУДОЧНО-КИШЕЧНОГО ТРАКТА // Международный студенческий научный вестник. – 2018. – № 4-2.;
URL: https://eduherald.ru/ru/article/view?id=18525 (дата обращения: 10.02.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»

(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

Источник

Ю.А. Александров
Основы радиационной экологии
Учебное пособие. – Йошкар-Ола: Мар. гос. ун-т, 2007. – 268 с.

3.5. Действие ионизирующих излучений на критические системы организма

3.5.5. Действие ионизирующей радиации на желудочно-кишечный тракт

В желудочно-кишечном тракте наиболее радиочувствительной является тонкая кишка, D0 для стволовых клеток эпителия тонкой кишки составляет около 1 Гр, тогда как в толстой кишке этот показатель достигает 2,7 Гр. Поэтому изменения в тонкой кишке являются наиболее значимыми для организма, облученного в «кишечном» диапазоне доз от 10 до 20 Гр.

Стенка тонкой кишки выстлана изнутри однослойным эпителием, покрывающим поверхность крипт – углублений слизистой оболочки в стенку кишки, и ворсинок – выпячиваний слизистой оболочки в ее просвет.

Эпителий слизистой оболочки тонкой кишки представляет собой принципиально такую же систему клеточного обновления, как и костный мозг. Но если на гистологических срезах костного мозга клетки, относящиеся к разным отделам по степени их созревания, располагаются без видимого порядка (рядом можно увидеть и проэритробласт, и мегакариоцит, и зрелый эозинофил), то в слизистой оболочке тонкой кишки имеет место четкое разграничение взаимного расположения клеток, относящихся к разным пулам.

На дне крипт находятся стволовые клетки, деление которых обеспечивает физиологическую регенерацию эпителия. Считается, что около 55-60% стволовых клеток кишечника активно участвуют в пролиферации, остальные находятся в G0-стадии (стадии покоя) клеточного цикла. Из стволовых клеток в результате деления и созревания образуются цилиндрические клетки, составляющие около 90% от всей популяции
энтероцитов, а также бокаловидные, энтерохромаффинные клетки и клетки Панета. По мере деления потомков стволовых клеток и последующего их созревания клетки продвигаются по направлению к устью крипт, составляя пролиферативно-созревающий пул. Для созревания цилиндрических клеток требуется не менее 4 делений, бокаловидных – 2 деления и энтерохромаффинных – 1 деление. Клетки, располагающиеся в районе устьев крипт, относятся к только созревающему пулу. По стенке ворсинок по направлению к их верхушкам продвигаются уже функциональные клетки, которые постепенно стареют. Достигнув верхушки ворсинки, энтероциты погибают и слущиваются в просвет кишки. Составные части погибших клеток реутилизируются. Утрата клеток с ворсинок сбалансирована притоком в них вновь образованных клеток из крипт. Время прохождения клеток по ворсинке кишечника у человека составляет 3-4 суток.

Вот некоторые данные, характеризующие описанные процессы количественно. У человека общее число крипт составляет 6×108, общее количество продуцируемых клеток за 1 сут. – 5×109, время перехода энтероцита с крипты на кончик ворсинки – около 3-4 суток.

Как уже отмечалось выше, наиболее радиочувствительными являются стволовые клетки крипт тонкого кишечника: большая их часть
погибает уже при облучении в дозах 4-6 Гр. Пролиферирующий и созревающий пул крипты кишечника более устойчив к действию радиации: D0 клеток этого пула составляет около 3,8 Гр. Зрелые эпителиоциты кишечных ворсинок являются значительно более радиорезистентными, основная их часть (так же, как и клетки функционального пула кроветворной ткани) погибает после облучения в дозах свыше 15 Гр. Большая (по сравнению с родоначальными элементами гемопоэтической системы) радиоустойчивость стволовых клеток кишечника связана с тем, что в последних процессы постлучевой репарации и регенерации протекают значительно быстрее, чем в костном мозге. При одинаковых значениях D0 (около 1 Гр), D0 для стволовых клеток эпителия слизистой оболочки кишки составляет примерно 4 Гр, то есть в 4-6 раз выше, чем для стволовых кроветворных клеток. Предполагается, что определенную роль в этом играют особенности клеточного микроокружения и локализации клеточных элементов крипт слизистой оболочки кишечника, которые, в отличие от миелокариоцитов, сконцентрированы в меньшем объеме, и более тесно контактируют между собой посредством медиаторов межклеточного взаимодействия – цитокинов, стимулирующих процессы постлучевой репарации, а также дифференцировки и созревания энтероцитов.

Клинические проявления кишечного синдрома могут отмечаться уже при тяжелой и крайне тяжелой степени острой лучевой болезни (доза облучения 6-10 Гр), однако дозовый порог полного опустошения стволового пула крипт, обусловливающего декомпенсацию функции кишечника при лучевом поражении, составляет для человека 10-20 Гр. Именно эти процессы и лежат в основе развития кишечной формы острой лучевой болезни.

Кинетические параметры развития кишечного синдрома определяются временем прохождения энтероцита по поверхности ворсинки от ее основания к вершине с последующим слущиванием. Сразу после облучения в «кишечном» диапазоне доз значительная часть стволовых клеток крипт погибает по интерфазному механизму, другие (по окончании фазы митотического блока) погибают после одного или нескольких делений (репродуктивная форма клеточной гибели). В результате опустошения выстланных зародышевым эпителием крипт прерывается процесс новообразования и поступления на ворсинку эпителиоцитов и, поскольку продвижение зрелых клеток по ворсинке и их слущивание продолжается с нормальной скоростью, происходит полное оголение ворсинки и денудация слизистой оболочки кишечника.

Рис. 12. Влияние облучения на ворсинку слизистой оболочки тонкой кишки:

1 – нормальная ворсинка; 2 – постлучевая аплазия ворсинки (отсутствие клетки крипты;
3 – оголение ворсинки, появление клеток крипт и регенерации кишечного эпителия;
а – эпителиальная клетка, б – бокаловидная клетка, в – клетки крипты

Хотя для человека время перехода энтероцита с крипты на кончик ворсинки составляет 3-4 сут., клинические проявления лучевого поражения кишечника развиваются обычно на 7-8-е сутки. Этот временной сдвиг обусловлен наличием так называемых аномальных энтероцитов, возникающих в результате деления поврежденных радиацией стволовых элементов кишечника, а также «растягиванием» оставшихся эпителиоцитов по поверхности кишечной ворсинки. Когда эти компенсаторные механизмы становятся уже недостаточными для того, чтобы покрыть всю поверхность слизистой оболочки кишечника, образуются дефекты эпителиального покрытия, приводящие к нарушению его основных функций – поддержания водно-электролитного баланса организма и барьерной функции.

Наиболее важным следствием денудации тонкой кишки являются дегидратация и гипонатриемия. Обезвоживание организма при кишечном синдроме обусловлено нарушением процессов активного всасывания и реабсорбции воды и электролитов, возрастанием экскреции жидкости в просвет кишечника и усилением его моторно-эвакуаторной функции, что в конечном итоге приводит к развитию тяжелой диареи. Обусловленное денудацией слизистой оболочки кишечника и опустошением пейеровых бляшек нарушение барьерной функции кишечной стенки является причиной поступления во внутреннюю среду токсических продуктов, в частности эндотоксинов кишечной палочки, увеличивающих гибель эпителиоцитов и ускоряющих процесс оголения ворсинок.

По этой же причине во внутреннюю среду проникает кишечная микрофлора. Микробной инвазии и размножению микробов во внутренних органах способствует развивающаяся гранулоцитопения, еще более снижающая противоинфекционную резистентность организма.

Поскольку исчезновение эпителиальной выстилки тонкой кишки при гамма-облучении происходит уже в дозе 10 Гр (а именно с этим явлением связаны механизмы, приводящие к смертельному исходу после облучения в дозах 10-20 Гр), с увеличением дозы в кишечном диапазоне сроки гибели млекопитающих практически не меняются, составляя достаточно фиксированную величину: от 4 до 8 суток.

Источник