ЛУЧЕВЫЕ РЕАКЦИИ ГОЛОВНОГО МОЗГА ПРИ ГАММА ТЕРАПИИ ОРГАНОВ БРЮШНОЙ ПОЛОСТИ

RADIATION REACTION OF THE BRAIN DURING GAMMA THERAPY OF ABDOMINAL ORGANS

Gennadij Karpuhin

cand. Med. Sciences, docent of Department of organization of nursing Voronezh state medical University named after N. N. Burdenko,

Russia, Voronezh

Vladimir Fуоdorov

doct. Med. Sciences, Professor of Department of biomedical disciplines Voronezh State Institute of Physical Culture,

Russia, Voronezh

АННОТАЦИЯ

Целью исследования явилось изучение в радиобиологическом эксперименте реакции головного мозга на лучевую терапию органов брюшной полости. Установлено, что радиационное воздействие на область живота в отличие от облучения головы, вызывает преимущественно функциональные изменения в нервной системе, изменяющие баланс между процессами возбуждения и торможения. Эти явления обратимы, но при увеличении дозы облучения или действии сопутствующих неблагоприятных факторов (лечебные и диагностические процедуры, фармакологические, психогенные и др.) могут предрасполагать к развитию расстройств функционирования нервной системы и требуют наблюдения психиатра.

ABSTRACT

The aim – to study in experiment the radiobiological reactions of the brain for radiation therapy of abdominal organs. Established that radiation exposure to the abdomen in contrast to irradiation of the head causes primarily functional changes in the nervous system, changing the balance between the processes of excitation and inhibition. These phenomena are reversible, but with increasing doses of irradiation or the effect of concomitant adverse factors (therapeutic and diagnostic procedures, pharmacological, psychogenic, etc.) may predispose to the development of disorders of the nervous system and require the observation of a psychiatrist

Keywords: radiotherapy, the reaction of the nervous system, radiation of abdomen, changes of neurons, neuropsychiatric disorders.

Ключевые слова: лучевая терапия, реакция нервной системы, облучение живота, изменения нейронов, психоневрологические нарушения.

При лучевой терапии злокачественных опухолей наблюдаются сдвиги в деятельности различных органов и систем организма даже не подвергающихся прямому воздействию излучения. Характер, выра­женность и сроки появления этих сдвигов в известной мере связаны с облучаемой областью, объемом облучаемых тканей и величиной, поглощенной в них дозы излучения. Наиболее ранним проявлением побочного действия лечения является реакция со стороны нервной системы. При этом наблюдаются утомляемость, нарушения сна и настроения в виде чувства подавленности или раздражительности, депрессивные проявления. В случае облучения живота эти сдвиги усугубляются желудочно-кишечными расстройствами, выраженными в тошноте, рвоте, диарее, дисфагии. Это в свою очередь усиливает как общую реакцию на облучение, так и неврологические проявления [5, 6]. В качестве отдаленных последствий лучевой болезни встречаются своеобразные формы энцефалопатий с выраженным акцентом поражения в гипоталамо-гипофизарной области. Помимо общих для любой энцефалопатии признаков, при этой форме наблюдаются относительно стойкая астения, транзиторные приступы каталепсии, дисфории и вегетативных нарушений, недостаточность адаптационных способностей к меняющимся условиям (непереносимость жары, холода, колебаний атмосферного давления и т. д.). Общая слабость, головные боли, раздражительность, расстройства сна, ослабление памяти выявляются исподволь и в последующим приобретают стойкий характер [2, 4, 10, 13].

В большинстве случаев ситуация усугубляется измененным психоневрологическим статусом больных, подвергшихся лучевой терапии. Психические расстройства не только от непосредственного действия радиационного излучения, но и от психогенных влияний наблюдались еще в Хиросиме и Нагасаки [9, 14, 16, 17]. Хорошо изучены психогенны лучевые эффекты у ликвидаторов и населения, находящихся в зоне Чернобыльской радиационной аварии. Обзор этих исследований представлен в ряд работ [3, 7, 8, 9, 15]. Тем не менее до сих пор нет четкого представления о роли радиационного фактора в возникновении психоневрологических расстройств у лиц, подверг­шихся лучевому воздействию. Так как структурно-функциональное состояние головного мозга при ионизирующем облучении у человека в принципе не подлежит изучению [11, 14] оно изучается на животных. При этом можно исключить влияние лечебно-диагностических процедур и психогенных факторов связанных с болезнью оставив лишь радиа­ционное воздействие и использовать методики, неприемлемые для человека [1, 14]. В связи с этим целью исследования явилось изучение в радиобиологическом эксперименте реакции головного мозга на лучевую терапию органов брюшной полости.

Материал и метод

В работе были использованы половозрелые животные: линейные (Вистар) крысы массой 200-220 г, область живота которых подвергали гамма облучению в дозе 200 Гр. Животных выводили из эксперимента через 0,1; 0,8; 1,7; 5; 24 и 72 ч после лучевого воздействия. На те же сроки брали животных, подвергшихся «ложному» облучению, а также находившихся в условиях вивария. Для сравнения исследовали животных с локальным облучением головы. Для исследования взяты следующие участки головного мозга: сенсомоторная кора (поля FP_a, FP_p), гиппокамп (поле А₄), хвостатое ядро, таламус, передний гипоталамус, продолговатый мозг, кора червя и подкорковые ядра мозжечка. Обзорные срезы окрашивали гематоксилин-эозином и по методу Ниссля. При анализе гистологических препаратов проводили описание микроскопической картины, состояния нервных клеток, сосудов, характера гистохимической реакции. Наряду с этим, подсчитывали количество нервных и глиальных клеток, приходящихся на единицу площади. Среди нейронов подсчитывали процент клеток с функциональными (нормо-, гипо- и гиперхромные) и деструктивными изменениями. Для глиальных клеток определяли их общее количество и процент контактирования с нейронами (сателлитная глия). Полученные количественные данные обрабатывали с помощью методов вариационной статистики, однофакторного дисперсионного, корреляционного и регрессионного анализа. Алгоритм обработки и исследования материала представлен в работах [12, 13].

Результаты исследования

Облучение области живота в дозе 200 Гр существенной неврологической симптоматики у экспериментальных животных во все сроки наблюдения не вызывает и морфологические изменения в головном мозге были выражены незначительно. В первые 5 ч наблюдения количество нормохромных (спокойное состояние) нейронов в коре больших полушарий мозга, гиппокампе и хвостатом ядре оставалось на уровне исходных величин. Но в образованиях промежуточного мозга (таламус, гипоталамус) уже через 0,8 ч после облучения наблюдалось изменение тинкториальных свойств нейронов по гипохромному типу (повышение функциональной активности). Через 1,7‑5 ч наблюдения появляется небольшое количество гипер­хромных (снижение функциональной активности) нервных клеток и единичные пикноморфные (деструктивные) клетки. В мелкоклеточных ядрах гипоталамуса изменения нейронов в основном происходят по гиперхромному типу. В единичных случаях встречаются пикно­морфные клетки. В продолговатом мозге на уровне ядер дыхательного и сосудодвигательного центров никаких изменений сразу после лучевого воздействия не отмечается. Но через 1,7 ч и особенно 5 ч после в ряде нервных клеток заметно огрубление вещества Ниссля, формирование зон периферического хроматолиза со смещением ядра, а также мелкоячеистая вакуолизация цитоплазмы. Во всех структурах мозжечка в первые 5 ч посттрадиционного периода никаких заметных на светооптическом уровне изменений выявить не удалось.

При облучении головы крыс в дозе 200 Гр развивается типичный церебральный синдром. Уже в первые 2 часа появляются выраженные неврологические расстройства: тремор, атаксия, опистотонус, судороги и т. п. Соответственно рано появляются изменения в различных структурах головного мозга. Сразу после облучения в коре достоверно снижается количество нормохромных нейронов за счет значимого увеличения количества пикноморфных клеток (табл. 1).

Таблица 1.

Сравнительная оценка реакции нейронов головного мозга при облучении головы и живота (в процентах к контролю)

Примечание: 1 – облучение головы, 2 – облучение живота. * – изменения по сравнению с контролем достоверны (Р < 0,05).

Нервно-клеточный индекс снижается почти на 16 % (P < 0,05). Через 1,7 ч преобладающим типом изменений нервных клеток в коре является их сморщивание. Значимо снижен показатель нервно-клеточного индекса. В других отделах мозга преобладают функциональные изменения. Через 5 ч в коре преобладают как деструктивные, так и функциональные изменения (табл.). Нервно-клеточный индекс снижается (Р < 0,05) почти на 22 % от исходного значения, что свидетельствует о снижении количества нейронов на площади. Появляется большое количество деформированных и распадающихся глиальных клеток, что вызывает достоверное умень­шение их количества на единице площади. В гиппокампе группами встречаются пикноморфные клетки, в таламусе и продолговатом мозге преобладают гипохромные нейроны (возбуждение), а среди мелкокле­точных ядер гипоталамуса преобладающим типом изменений являются гиперхромные (торможение) и пикноморфные (гибель) нейроны.

В поздние сроки после облучения живота в коре больших полушарий мозга происходит достоверное снижение (табл. 1.) коли­чества нормохромных нервных клеток за счет увеличения количества пикноморфных (погибших) клеток. Показатель нервно-клеточного индекса через 24 ч снижается по сравнению с исходным фоном (уменьшается количество нейронов на площади), но дальнейшего его снижения через 72 ч не происходит. В других отделах мозга выявляются лишь функциональные изменения причем преобладают нейроны в состоянии возбуждения. Изменения в подкорковом афферентном центре (таламусе) происходят по гипохромному типу (возбуждение), а в вегетативном центре (мелкоклеточных ядрах переднего гипоталамуса) преобладают гиперхромные (торможение) нервные клетки. В жизненно важных центрах продолговатого мозга значимые морфологические изменения не выявляются.

Исследования, проведенные в поздние сроки после облучения головы, свидетельствуют о нарастании патоморфологических изменений во всех образованиях головного мозга, но подавляющее большинство нервных клеток и при этом режиме облучения не имеет на свето­оптическом уровне значимых морфологических изменений. Так в коре количество неизмененных клеток через сутки после воздействия всего на 13,5 % меньше, чем у контрольных животных, а через 72 ч таких клеток меньше на 18 %. В более редких случаях встречаются клетки с резко выраженным отеком, приводящим к разрушению ядра и цитоплазмы, а также клетки-тени. Наблюдается дальнейшее снижение показателя нервно-клеточного индекса (табл.). На этом фоне наблюдается формирование обширных перицеллюлярных и периваскулярных отеков.

Заключение

Проведенные исследования не выявили значимых органических изменений в головном мозге животных, подвергшихся лучевому воздействию области живота в дозе 200 Гр. Выявленные изменения являются неспецифическими, как правило, обратимы и имеют стохас­тический характер. Радиационные воздействия вызывают, как правило, функциональные изменения в нервной системе, изменяющие баланс между процессами возбуждения и торможения. Эти явления обратимы, но при увеличении дозы облучения или действии сопутствующих неблагоприятных (лечебные и диагностические процедуры, фармако­логические и психогенные факторы и др.) могут предрасполагать к развитию расстройств функционирования нервной системы. Учитывая наличие реакции нервной системы на лучевую терапию в области живота планируется продолжения исследования на крупных животных.

Список литературы:

1. Бехтерева Н.П. Здоровый и больной мозг человека / Н.П. Бехтерева. – Л.: Наука, 1988. – 262 с.
2. Бушманов А.Ю. Неврологические аспекты радиационных поражений // Радиационная медицина. – М., 2004. – Т. 2. – С. 126 – 129.
3. Гундарова О.П. Оценка психоневрологического статуса ликвидаторов радиационных аварий: монография / О.П. Гундарова, В.П. Федоров, Р.В. Афанасьев. – Воронеж: ИПЦ «Научная книга», 2012. – 232 с.
4. Гуськова А.К. Реакция нервной системы на повреждающее ионизирующее излучение (обзор) / А.К. Гуськова, И.Н. Шакирова // Журнал неврологии и психиатрии. – М., 1989.– Т. 11, № 4.– С. 55 – 58.
5. Клиническая рентгено-радиология (руководство). Т.5: Лучевая терапия опухолей и неопухолевых заболеваний. / Под ред. Г.А. Зедгенидзе АМН СССР. - М.: Медицина 1985. - 496 с.
6. Киселева Е.С. Лучевая терапия злокачественных опухолей. Руководство для врачей / Е.С. Киселева, Г.В. Голдобенко, С.В. Канаев. – М.: Медицина, 1996. - 464 с.
7. Малыгин В.Л. Психические нарушения радиационного генеза / В.Л. Малыгин, Б.Д. Цыганков. – Москва, 2005. – 235 с.
8. Напреенко А.К. Пограничные нервно-психические расстройства у лиц, подвергшихся воздействию ионизирующего излучения / А.К. Напреенко, К.Н. Логановский // Врачебное дело. – 1992.– № 6. – С. 48–52.
9. Нягу А.И. Психоневрологические и психологические аспекты последствий аварии на Чернобыльской АЭС / А.И. Нягу // Вестник АМН СССР. – 1991 – № 11. – С. 58–60.
10. Торубаров Ф.С. Неврологические аспекты острой лучевой болезни человека (клинические наблюдения) / Ф.С. Торубаров, З.Ф. Зверева. – М., 2009. – 208 с.
11. Ушаков И.Б. Радиационные морфофункциональные эффекты мозга / И.Б. Ушаков, В.П. Федоров, О.С. Саурина. – Воронеж: Науч. книга, 2010. – 287 с.
12. Ушаков И.Б. Кислород. Радиация. Мозг. Структурно - функциональные паттерны / И.Б. Ушаков, В.П. Федоров. - Воронеж: Науч. книга, 2011. – 330 с.
13. Ушаков И.Б. Малые радиационные воздействия и мозг / И.Б. Ушаков, В.П. Федоров. - Воронеж: «Научная книга», 2015. - 536 с.
14. Федоров В.П.И.Б. Ушаков, Н.В. Федоров. Церебральные эффекты у ликвидаторов Чернобыльской аварии. – LAP LAMBERT Academic Publishing. 2016. 390 с.
15. Шамрей В.К. Радиационная психосоматическая болезнь у ликвидаторов последствий аварии на Чернобыльской АЭС / В.К. Шамрей, Е.И. Чистякова, Е.Н. Матыцина // Медико-биологические и социально-психологические проблемы безопасности в чрезвычайных ситуациях. - 2016.- № 1. - С.21-34.
16. Izumi N. Effekt of the atomik bomb in school children in Urakami district / N. Izumi // Research in the effects and influences of the nuclear bomb test explosions.- Tokio.- 1956. – Vol. II. – P.1701- 1707.
17. Shimizu Y. Studies of the mortality of A-bomb survivors / Y. Shimizu, H. Kato, W.J. Shul // Radiation Research. – 1990. – Vol. 121. – P. 120