Влияние ионизирующего излучения на органы размножения и потомство животных, и органы выделения

Хроническое лучевое воздействие  обычно вызывает более выраженный эффект в половых железах, чем однократное  воздействие той же суммарной  дозы. В связи с тем что реакция семенников более выражена на повторное, многократное и хроническое облучение, их относят к числу органов, в которых проявляется кумуляция повреждающего действия радиации.

При местном облучении  семенников гистологические изменения  в них характеризуются той  же последовательностью, что и при  общем облучении организма. Они  регистрируются в следующем порядке: в спермиогониях, спермиоцитах I и II порядков, спермидах и зрелых спермиях.

Сравнение величин доз  общего и локального облучения, вызывающий разнозначный поареждающий эффект гонад, показывает, что при общем облучении организма возникают более глубокие изменения в семенниках, чем при местном воздействии на половые железы.

Лучевые поражения яичников. Ионизирующая радиация влияет и на репродуктивную функцию самок. У животных раннего возраста и в период полового созревания яичники более радио чувствительны, чем у половозрелых у них радиочувствительность железы зависит от функциональной активности. Например, облучение в период созревания фолликулов вызывает изменения яичников в большей степени, чем во время роста и развития жёлтого тела. Эти различия очень четко прослеживаются при облучении несущихся и ненесущихся кур.

В яичнике различают  корковое и мозговое вещество. В  корковом слое содержится большое количество половых клеток (у коровы в обоих  яичниках их насчитывается около 100 тыс.). В наружном слое коркового  вещества расположены первичные  премордиальные фол¬ликулы, в которых содержатся молодые половые клетки — ооциты I порядка. По мере развития фолликулов ооциты I порядка превра¬щаются в граафовом пузырьке в ооциты II порядка, а затем после второго редукционного деления становятся зрелой яйцеклеткой. По степени убывания радиочувствительности клетки функционирую¬щего яичника можно расположить в следующем порядке: ооциты II порядка в зрелых фолликулах, клетки зернистого слоя граафова пу¬зырька, ооциты I порядка, зрелые яйцеклетки, эпителий вторичных и первичных фолликулов, желтое тело, эндотелий сосудов, строма и покровный эпителий железы.

При общем облучении облучении у самок возникают изменения половых циклов, степень и направленность которых зависят от дозы воздействия. Для с.-х. животных повреждающая доза составляет около 1,5 Гр.

Стерильность  самок млекопитающих наступает  при более высоких дозах, чем  у самцов ( у крыс –15-20 Гр) и как правило, она необратима. Необратимость стерилизации связано с тем, что образование женских половых клеток у млекопитющих заканчивается в ранние сроки после рождения. Как известно, у взрослого организма яичники не способны к активной регенерации. Поэтому, если при облучении погибли все потенциальные яйцеклетки, то плодовитость организма утрачивается необратимо.

Картина радиационного  поражения яичников при однократном  облучении самок полулетальными и более высокими дозами излу¬чений в принципе однотипна у всех животных. Вначале наблюда¬ются повреждения и гибель наиболее радиочувствительных ткане¬вых элементов железы — зрелых фолликулов, затем дегенерация и гибель первичных фолликулов и других клеточных элементов. Мно¬гократные лучевые воздействия на яичники приводят к деструкции фолликулярного эпителия и фиброзному разрастанию соединитель¬ной ткани железы.

Повреждение яичников может  наблюдаться и при внутреннем облучении организма. В таких  случаях степень поражения желез  будет определяться поглощенной  тканями животного дозой излучения.

  При инкорпорации радионуклеидов в дозах, не вызывающих картину острого лучевого заболевания, характерно вначале повышение функциональной активности половых желёз, а затем медленное развитие патологических процессов. При подостром течении лучевого заболевания часть фолликулов сохраняется. У выживших самок с течением времени в железе разрастаются соединительнотканные элементы, особенно при поражении их  радиоактивными изотопами с тиреотропным типом распределения. В отдалённые сроки у отдельных животных развиваются опухоли яичников и других отделов размножения. При острой лучевой болезни, заканчивающиеся гибелью животных, в яичниках наблюдаются полное разрушение граафовых пузырьков и вторичных фолликулов.

Изменения в яичниках при поступлении в организм радионуклидов с равномерным типом распределения в принципе равнозначны поражениям, которые наблюдаются в железе при общем внешнем облучении. При воздействии радиации вначале нарушается гормональная функция гонад и других функционально связанных с ними эндокринных желез. Вслед за этим или одновременно возникают морфологические изменения половых желез. Инкреторные сдвиги у облученных самок характеризуются изменением динамики половых циклов. Известно, что полноту и регулярную смену стадий половых циклов обеспечивают гинадотропный гормон гипофиза, фолликулярный гормон, гормон желтого тела и плацента. При легкой степени лучевой болезни наблюдается удлинение диэструса (покоя), а в некоторых случаях и нарушение чередования стадий цикла. При средней и тяжелой степени поражения половые циклы прекращаются до выздоровления животного.

В гуморальной регуляции  функции гонад при облучении возникают дисгормональные состояния. Гормональные сдвиги эндокринных желез часто сопровождаются пролиферативными процессами в них и в том числе в гонадах, результатом чего в отдаленный период может быть рост злокачественной опухоли. Восстановление функции гонад как при остром, так и при хроническом лучевом поражении идет медленно и параллельно с общим выздоровлением. После переболевания острой и хронической лучевой болезнью тяжелой степени животные в большинстве случаев остаются бесплодными. Однако своевременное лечение, полноценное, богатое витаминами кормление и хорошие условия содержания животных в период лучевой болезни обеспечивают в ряде случаев полное или частичное восстановление функции половых желез за счет сохранившихся в яичниках первичных фолликулов.

Облучение женских половых желез приводит к нарушениям менструального цикла, изменениям течения беременности, преждевременным родам, мертворождению, патологическому развитию эмбрионов, различным генетическим аномалиям потомства. Отметим, что если семенники обладают значительной восстановительной способностью, то яичники у взрослой самки полностью лишены этой способности. Поэтому у самок в отличие от самцов стерильность обычно необратима.

Действие радиации на эмбрион и плод

Радиочувствительность организма, начиная от зародыша и кончая старостью, изменяется. В период внутриутробного развития реакции на облучение и их последствия в очень большой степени зависят от стадии развития организма. Выделяют следующие периоды внутриутробного развития организма животных:

1) зародышевый (эмбриональный) период, в который закладываются и развиваются все системы органов; продолжительность его у коров 34 дня, у овец 28, у свиней 21 день;

2) предплодный период у коров длится с 35-х по 60-е сутки, у овец — с 29-х по 45-е, у свиней — с 22-х по 30-е сутки; в данный период закладывается молочная железа, формируется хрящевой скелет, определяется пол и начинается окостенение скелета;

3) плодный период характеризуется дальнейшим ростом плода и развитием видовых, породных и индивидуальных особенностей животного.

Чем раньше после оплодотворения самка подвергается облуче¬нию, тем больше вероятность гибели плода или аномалии его раз¬вития. Имеются видовые различия радиочувствительности, которые обусловливаются главным образом продолжительностью и сроком беременности. Облучение сублетальными дозами в первые дни беременности до имплантации зародышей приводит к очень высокой их гибели (70...80 %). В эмбриональный период происходит закладка органов, поэтому эффектами радиационного воздействия чаще всего становятся уродства и другие аномалии развития. Радиочувствительность зародыша в плодный период значительно ниже, чем в предыдущих стадиях его развития; внутриутробная смертность и аборты наступают реже. Однако увеличивается процент смертности после рождения. Нередко у плода,- облученного в конце плодного периода, развивается острая лучевая болезнь, и в результате этого у новорожденного замедляются рост, развитие, отмечаются анемия, лейкопения, кровоизлияния в различных участках и другие патологии. Нарушение кроветворения — одна из главных причин гибели плодов и новорожденных. При внутреннем облучении, вызванном попаданием радионуклидов в организм, характер течения беременности и развития плода определяется степенью лучевого поражения. При острой лучевой болезни беременность прерывается и возникают аборты. У коров, перенесших подострую лучевую болезнь, способность к воспроизводству сохраняется. Однако беременность и роды чаще (до 50 %) протекают патологически, заканчиваясь абортами, преждевременными родами, рождением нежизнеспособного потомства, смертью матери. У выживших коров последующие беременности тоже протекают часто патологически.

Сильно влияют на беременность и зародыш радиоактивные изотопы йода. Они имеют повышенную биологическую активность, легко проходят через плаценту и распределяются равномерно по тканям плода. С начала функционирования щитовидной железы у плода (у крыс и овец это наступает соответственно на 18-й и 50-й дни беременности), йод концентрируется в тиреоидной ткани, и к моменту рождения его накапливается в 3 раза больше, чем в железе матери.

Радиоактивный йод обладает высоким поражающим действием на зародышей в течение всего периода беременности. У коров нарушения беременности, родов и развития зародышей регистрируются при введения 1311 в количестве 5,18* 109 Бк (140 мКи). Гибель зародышей в первый период беременности может достигать 30 %, а у выживших эмбрионов наблюдаются замедление роста, уменьшение материнской и детской плаценты, нарушение развития органов. У потомства наблюдаются повышенная чувствительность к аэрогенным инфекциям, депрессия, эпиляция, запоры, метеоризм и пр. Патогенное действие радиоактивных изотопов йода на зародыш и плод проявляется как непосредственно, вызывая нарушения в тиреоидной ткани и в эндокринной системе в целом, так и опосредованно в результате изменения функций ряда органов организма матери, и в первую очередь эндокринных желез — щитовидной железы, надпочечников, яичников, гипофиза, паращитовидной железы и др.

В условиях хронического действия повышенного радиационного фона (чернобыльская авария) у коров в первую половину стельности выявлен функциональный гипотериоз, особенно на 4...5 месяцах. Во второй половине стельности установлено нарушение соотношения половых гормонов в сторону увеличения эстрогенов. Это способствует активизации сократительной функции матки, увеличивая тем самым риск самопроизвольных абортов (Белов, Лысенко, 1990 г.).

Выраженное эмбриотоксическое действие оказывает Sr при попадании в организм матери до или в период беременности. Он тоже легко переходит через плаценту и откладывается в скелете плодов. При поступлении стронция в организм матери до наступления беременности в плод переходят сотые доли процента его, а при введении изотопа матери в последнюю треть беременности — 0,5...1,7 %. При хроническом поступлении 90Sr в организм матери в скелете новорожденных его содержится 17...50 % концентрации в скелете матери.

Скорость перехода 90Sr из организма матери в плод у животных разных видов различная, что определяется продолжительностью и степенью оссификации скелета плода.

В процессе перехода кальция  и стронция через плаценту имеют  значение градиент концентрации и активный транспорт ионов. На внутриутробное развитие зародыша 90Sr действует при  относительно высоких концентрациях, например при введении свиноматкам  через день 9,25-105 Бк (25 мкКи) в течение двух лет. Стронций вызывает гибель зародышей в период имплантации и плацентации, недоразвитие плода, уродства. Ведущее место в патологии беремен¬ности занимают изменения сосудистой системы плацент плода и матери. У поросят, получаемых от свиней, которым вводили 90Sr по 46,25 • 105Бк (125мкКи) ежедневно в течение 6 лет, до2,5...3 лет наблюдались отставание роста, повышенная смертность от болезни крови и злокачественных новообразований.

Хроническое поступление 908г  в организм животных с кормом после  чернобыльской катастрофы также увеличивает процент гибели зародышей, недоразвитие плода и уродства (Белов, Лысенко, 1990 г.).

Тератогенный эффект радиации

Тератогенный эффект радиации — это возникновение пороков развития и уродств вследствие облучения in utero («в утробе», от лат «uterus» — матка).

Радиация  и пороки развития 

Данные о действии ионизирующих излучений на эмбрион и плод человека получены в результате изучения последствий лучевой терапии (при облучении области живота беременных женщин) и исследований детей, подвергшихся внутриутробному облучению в Хиросиме и Нагасаки. Общий вывод этих наблюдений однозначен —радиочувствительность плода высокая, и она тем выше, чем плод моложе.

У выживших детей повреждающее действие радиации проявляется в  виде различных уродств, задержки физического  и умственного развития или их сочетаний. Наиболее частые уродства — микроцефалия, гидроцефалия, аномалии развития сердца.

Пороки развития и уродства, возникающие вследствие облучения  in utero, объединяются термином тератогенные эффекты.

С одной стороны, их можно  рассматривать как стохастические эффекты, имея в виду вероятностный характер их проявления и зависимости от стадии эмбриогенеза, на которой произошло облучение. Однако, правильнее их отнести к разновидности соматических эффектов, так как они возникают у ребенка в результате его непосредственного облучения в состоянии эмбриона или плода. Во всяком случае тератогенные эффекты не следует смешивать с наследственными эффектами, возникающими в потомстве облученных родителей, не подвергавшемся непосредственному радиационному воздействию.

Связь тератогенного эффекта и срока гестации 

Период наибольшей радиочувствительности эмбриона человека сильно растянут во времени. Он начинается, вероятно, с зачатия и кончается приблизительно через 38 суток после имплантации; в этот период развития у эмбриона человека начинают формироваться зачатки всех органов посредством быстрой дифференцировки из клеток первичных типов. Подобные превращения у эмбриона человека в период между 18-ми и 38-ми сутками происходят в каждой из тканей. Так как переход любой клетки из эмбрионального состояния в состояние зрелости — наиболее радиочувствительный период ее формирования и жизни (независимо от того, является она нейро-, мио-, остео- или эритробластом и др.), все ткани в это время оказываются высоко радиочувствительными.

Мозаичность процесса дифференцировки эмбриона и связанное с этим процессом изменение числа наиболее радиочувствительных клеток определяют степень радиочувствительности той или иной системы или органа и вероятность появления специфической аномалии в каждый момент времени. Поэтому фракционированное облучение плода приводит к более тяжелым повреждениям, так как воздействие захватывает разнообразные типы зародышевых клеток и их различное распределение, что вызывает повреждение большого количества зачатков органов, находящихся в критических стадиях развития . В этот период максимальное поражение может быть спровоцировано очень малыми дозами ионизирующего излучения; для получения аномалий в более поздний период эмбрионального развития требуется воздействие больших доз.