Клиника экспериментальной лучевой болезни у собак при хроническом воздействии гамма-излучения, введении 239Pu и одновременном действии этих двух факторов

«Бюллетень радиационной медицины», 1959 год, № 1a, стр. 32-38

Клиника экспериментальной лучевой болезни у собак при хроническом воздействии гамма-излучения, введении 23 Pu и одновременном действии этих двух факторов

Рогачева С.А., Кудашева Н.П., Олипер Т.В., Калмыкова З.И.

Изучалось течение лучевой болезни у собак: а) подвергавшихся действию у-лучей по 10 р/день до суммарной дозы 1300 р; б) получавших внутривенно плутоний по 0,05 мкКи/кг ежемесячно до суммарной дозы 0,2 мкКи/кг (3 мес.) и в) комбинированному воздействию двух этих факторов. В течение наблюдения (8 мес.) выделены 2 периода:

I - период первичных изменений (со 2-4 недели облучения) - характеризовался нестойкими изменениями со стороны отдельных органов и систем; II - период выраженных клинических проявлений (со 2-4 месяца облучения) - характеризовался наступлением стойких изменений: ухудшением самочувствия, явлениями диспепсии, нарушениями чувствительности, атаксией, глубокими изменениями морфологического состава периферической крови, нарушением секреторной функции желудка, значительной потерей веса, изменениями со стороны сердечно-сосудистой системы, явлениями геморрагического диатеза.

Clinical picture of experimental radiation sickness in dogs following chronical exposure to gamma-radiation, administration of 239Pu and simultaneous exposure to both agents

Rogacheva S.A., Kudasheva N.P., Oliper T.V., Kalmykova Z.I.

Course of radiation sickness in dogs was studied. The dogs a) were exposed to gammaradiation in a dose 10 R/day, integrated dose was 1300 R; b) had been administered 239Pu (0.05 |xCi/kg monthly, integrated dose 0.2 |xCi/kg) for three months; c) were exposed to both agents. During the follow-up lasted for 8 months two periods were specified: I - period of initial changes (after 2nd-4th week of exposure): unstable changes in specific organs and systems;

II - period of marked clinical manifestation (after 2nd-4th month of exposure): stable changes -worsening of general condition, dyspepsia, disturbance of sensitivity, ataxia, advanced changes of morphological composition of peripheral blood, disturbances of secretory stomach functions, marked loss of weight, changes of the cardio-vascular system, hemorhagic diathesis.

Вопрос о влиянии длительного повторного общего внешнего облучения в условиях эксперимента, особенно на крупных лабораторных животных, освещен в литературе крайне недостаточно [2, 3,

4, 13, 14, 15]. Также немногочисленны и сведения

о влиянии плутония [8, 11, 12]. Вместе с тем вопрос о воздействии этих радиационных факторов, и особенно их комбинации, представляет для клиницистов огромный практический интерес.

Учитывая вышесказанное, мы попытались изучить эти вопросы.

Наблюдение проведено над 30 собаками в возрасте 1-5 лет, весом 16-34 кг. Животные были разделены на три группы (по 10 собак в каждой).

I группа - животных подвергали внешнему облучению у-лучами от источника 60Со при мощности

0,33 р/мин по 10 р в день (кроме выходных дней) в течение 5 месяцев до суммарной дозы 1300 р.

II группа - животным внутривенно вводили плутоний в виде ^ (NOз)4 по 0,05 мкюри/кг 1 раз в месяц, четырехкратно, до суммарной дозы 0,2 мкюри/кг. Эта доза близка к пороговой и в 350 раз превышает предельно допустимую для человека.

III группа - животных подвергали комбинированному воздействию двух указанных факторов при тех же условиях.

Изучалось общее состояние животных, температура, дыхание, пульс, артериальное давление. Проводилось клиническое исследование состояния нервной системы и органов зрения. У животных изучали желудочную секрецию, физикохимические свойства крови, периферическую кровь и костный мозг.

В настоящем сообщении приводятся данные за первые 8 месяцев наблюдения.

В результате облучения и введения плутония у 17 из 20 собак I и III групп развилась подострая лучевая болезнь с тяжелым клиническим течением, со смертельным исходом в 7 случаях. У 3 собак заболевание протекало сравнительно легко.

У собак II группы, получавших только плутоний, изменения со стороны большинства функций организма были незначительными и отчетливых клинических проявлений заболевания в указанные сроки отметить было нельзя.

В течение первых 2 месяцев от начала облучения поведение и общее состояние животных не изменялось. Они были бодры, подвижны, хорошо ели. Спустя 2 месяца собаки становились легко возбудимыми, проявляли резкое беспокойство, иногда агрессивность во время исследований. В дальнейшем состояние животных постепенно ухудшалось. Наблюдалась общая вялость, дрожание, развивались диспептические явления (отсутствие аппетита, рвота, иногда жидкий стул).

Особенно резко ухудшилось состояние у 7 животных на 5 и 6-м месяце опыта. Предтерми-нальный период у них длился от 1 до 5 недель и характеризовался тем, что собаки становились безучастными к окружающему, большую часть дня лежали, имели неопрятный вид, взъерошенную шерсть, отказывались от пищи. При ходьбе у собак отмечалась атаксия, отсутствовала тактильная и болевая чувствительность.

Тяжелое клиническое состояние, появившееся у этих животных, соответствовало и развитию у них глубоких изменений в системе крови. На фоне выраженной лейкопении у животных возникала и быстро прогрессировала анемия.

Температура у всех, в том числе и у больных, собак оставалась в пределах нормы, очевидно, в связи с введением антибиотиков. Несмотря на комплексное лечение (витамины, антибиотики, переливание крови), все собаки, у которых развивалась анемия, погибли.

Вес животных в период облучения или введения плутония снижался. У собак I группы наибольшее падение веса отмечалось на 2-м месяце облучения, у собак II группы - на 4-м месяце, то есть после четвертого введения плутония. Интересным является то, что в III группе изменения в весе у выживших и погибших собак были различными: у выживших собак вес мало изменялся в период облучения (до 2%), с заметным подъемом (на 5%) в первый месяц после его прекращения; у погибших собак в первый месяц облучения падение веса было более резким (до 8,5%), а в терминальный период отдельные собаки теряли до 30% от исходного веса.

Предварительное исследование сердечно-сосудистой системы показало, что частота пульса у животных колебалась в пределах 60-150 ударов в

1 минуту. В единичных случаях встречалась не-

стойкая аритмия и наклонность к непостоянной тахикардии и, реже, брадикардии.

После 2 месяцев от начала воздействия для животных всех групп было характерно учащение случаев нестойкой аритмии и тахикардии. Наиболее часто они встречались у собак III группы. В двух случаях (у собак I и III групп) появилась бра-дикардия стойкого характера (замедление от 110120 до 75-80 ударов в 1 минуту).

На 3-м месяце облучения у части животных наблюдалось приглушение сердечных тонов и появление систолического шума. У двух собак (I и III групп) незадолго до смерти были выявлены симптомы перикардита.

Средние цифры максимального и минимального артериального давления, определявшегося по Короткову, составляли до начала опы-150/50 мм рт. ст. В течение всего описываемого периода наблюдались нестойкие колебания артериального давления.

Через 1,5 месяца от начала опыта можно было отметить повышение минимального давления у собак всех 3 групп в среднем на 20 мм рт. ст., а через 3 месяца - повышение максимального давления также на 20 мм рт. ст.

Максимальное давление у отдельных собак повышалось от 150 до 180-200 мм рт. ст., а минимальное - от 50 до 80-120.

Стойкое снижение артериального давления отмечалось у части собак лишь в терминальный период. Изменения кровяного давления наблюдались несколько чаще у животных, подвергавшихся внешнему облучению.

У тяжело больных животных наблюдался ярко выраженный геморрагический синдром: обширные подкожные кровоизлияния в паховой области и на внутренней поверхности бедер, обильные, трудно останавливаемые кровотечения из ротовой и носовой полостей, в одном случае острое желудочное кровотечение. Патологоанатомическое вскрытие (В.К. Лемберг) погибших животных показало наличие большого числа кровоизлияний во внутренних органах.

У 5 собак каждой группы проведено наблюдение за секреторной функцией желудка. Взятие желудочного содержимого производилось толстым зондом через 30 мин после пробного завтрака (400 г мясного бульона). Исходные показатели секреторной функции желудка характеризовались следующими средними величинами: общая кислотность - 44, свободная соляная кислота - 10, связанная соляная кислота - 22.

В первые 3 месяца от начала воздействия у собак имели место значительные колебания в содержании свободной соляной кислоты и общей кислотности желудочного сока (в единичных случаях общая кислотность^превышала 100, а количество свободной соляной кислоты достигало 60).

С 4-го месяца (при суммарной дозе внешнего облучения у-лучами в 1000 р и дозе введенного плутония 0,2 мкюри/кг) отмечалось умеренное снижение общей кислотности желудочного содержимого, более выраженное у собак III группы (I группа - до 38, II - до 35, III - до 27). Еще более показательным было снижение содержания свободной соляной кислоты (I группа - до 4, II и III - почти до полного исчезновения).

Ахлоргидрия в этих случаях носила стойкий характер. Снижение содержания связанной соляной кислоты было значительно менее выражено и наблюдалось лишь на 7-м месяце опыта. Закономерных изменений в количестве желудочного содержимого не обнаружено.

При двукратном предварительном исследовании нервной системы у 1 собаки была выявлена асимметрия сухожильных и у 9 - вялость брюшных рефлексов.

При динамическом наблюдении за собаками I и

III групп отмечено появление у них через 1,5-2 месяца от начала облучения (при суммарной дозе 350-500 р) нестойкой асимметрии сухожильных и периостальных рефлексов, сохранявшейся и по прекращении облучения. У некоторых собак III группы было отмечено уравнивание рефлексов со сгибателей и разгибателей. Рефлекторный гемисиндром отмечался у 4 из 7 впоследствии погибших собак, длительно сохранялся у 2 из 6 выживших I группы и у 3 из 4 оставшихся в живых III группы. Снижение мышечного тонуса было выявлено у 3 оставшихся в живых собак III группы и наблюдалось у всех погибших собак за 2-3 недели до смерти.

Исследование глазного дна показало наличие изменений типа ангиопатии у 1 из 3 обследованных собак I группы и у всех 3 обследованных собак III группы (В.Н.Стиксова).

У 3 собак II группы первые изменения со стороны нервной системы были выявлены через 3 месяца от начала введения плутония (при дозе

0,2 мкюри/кг) и заключались в легкой нестойкой асимметрии сухожильных и периостальных рефлексов, сочетавшейся с изменениями ангиопати-ческого характера на глазном дне. На протяжении последующих 5 месяцев наблюдения эти изменения носили по-прежнему нестойкий характер. Снижения мышечного тонуса не наблюдалось ни в одном случае. Интересно отметить, что для этой группы животных был характерен высокий уровень сухожильных рефлексов.

Таким образом, наиболее глубокие изменения нервной системы выявились у собак III группы. У животных I группы они были менее выражены, у животных II группы эти изменения были незначительными и наступали в более поздние сроки.

У собак I и III групп в течение первых 2-2,5 месяцев от начала облучения наблюдались колебания в содержании лейкоцитов с тенденцией к

снижению количества последних. В дальнейшем оно постепенно уменьшалось и по окончании облучения стабилизировалось на низких цифрах. С 4-го месяца можно было отметить некоторые различия в содержания лейкоцитов у выживших и погибших впоследствии животных. Так, у выживших количество лейкоцитов колебалось в пределах 2000-4000, а у погибших - 1400-2000. Лейкопения сопровождалась нейтропенией и тромбоци-топенией.

У собак II группы снижение лейкоцитов было незначительным, не ниже 4000 в 1 мм3, тромбоци-топении и анемии у них не отмечалось.

Изменения в содержании гемоглобина и эритроцитов имели место лишь у погибших в дальнейшем собак и возникали, как правило, после конца облучения. Перед смертью у отдельных животных содержание гемоглобина снижалось до 15-20%, а количество эритроцитов - до 1,5-2 млн.

У большинства собак I и III групп наблюдались значительные изменения в костномозговом кроветворении. Имело место уменьшение общего количества ядросодержащих клеток, в основном за счет угнетения белого ростка. У животных II группы абсолютное количество, клеток в пунктате почти не изменялось, а преобладание клеток эрит-робластического ряда в миелограммах было выражено не так резко (Н.В.Диковинова).

У части собак (по 5 из каждой группы) исследовали по общеизвестным методам [9] физикохимические свойства крови: время свертывания по Фонио, время протромбина по модификации Боровской и Ровинской, механическую прочность сгустка крови [1] и РОЭ модифицированным микрометодом Панченкова. Модификация заключалась в том, что кровь предварительно центрифугировали, а осадок форменных элементов смешивали с плазмой в такой пропорции, чтобы показания гематокрита составляли 20%.

Время свертывания крови у собак всех групп увеличивалось с 4-го месяца и достигало к 3-му месяцу наблюдения 280-420% от исходного уровня. В характере нарушений процесса свертывания крови у животных отдельных групп были выявлены определенные различия. В то время как у собак II группы замедление свертывания крови происходило без существенного изменения прочности сгустка, у животных I и III групп механическая прочность сгустка увеличивалась уже через 2 месяца от начала облучения и длительно держалась на уровне 140-300%.

Наблюдение за скоростью оседания эритроцитов показало, что у животных I и, особенно, III группы происходит резкое ускорение РОЭ (до 200300%), в то время как у животных II группы РОЭ не превышала исходного уровня на протяжении всего периода наблюдения.

Обсуждение

Как было отмечено выше, у собак I и III групп после воздействия радиации развилась лучевая болезнь в подострой форме, с особенно тяжелыми клиническими проявлениями у 7 погибших животных.

У собак, которым вводили только плутоний (II группа), изменения со стороны всех органов и систем были незначительны и расценивались как начальные проявления хронической лучевой болезни.

Сравнивая результаты наблюдений за животными I и III групп, можно отметить, что у животных

III группы, подвергавшихся воздействию внешнего облучения и плутония, патологические изменения со стороны ряда органов и систем были более глубокими и встречались несколько чаще, чем у животных I группы; смертность в III группе также была выше (50%), чем в I группе (20%). Эти различия, по всей вероятности, обусловлены тем, что

239г-,

инкорпорированный в тканях Pu создавал дополнительную дозу, которая за 6,5 месяцев составляла для ребра около 500 бэр, для эпифиза бедренной кости - 200 бэр, для печени - 1000 бэр (Т.Н.Рысина).

Основные клинические проявления в период формирования заболевания были одни и те же как у погибших, так и у выживших животных.

В первые 2 месяца общее состояние животных оставалось нормальным, лишь в единичных случаях наблюдались диспептические явления.

Первыми симптомами лучевого поражения, возникающими уже на 2-й неделе от начала облучения, были: неустойчивость количества лейкоцитов в периферической крови, а также появление нестойкой асимметрии сухожильных и периостальных рефлексов и в некоторых случаях уравнивание рефлексов со сгибателей и разгибателей.

Имевшая место нестойкая очаговая неврологическая симптоматика, по-видимому, являлась следствием динамического нарушения крово- и ликворообращения в головном мозгу. Это предположение подтверждается и данными обследования глазного дна, указывавшими на изменения сетчатки ангиопатического характера.

Нестойкие изменения показателей периферической крови, кровяного давления, кислотности желудочного содержимого в этот период являются, по всей вероятности, результатом нарушения регуляторного влияния нервной системы на деятельность отдельных органов. Это положение находит себе подтверждение в данных М.Н.Ливанова [5] о том, что облучение ведет к ряду изменений в деятельности нервной системы, и параллельно этим сдвигам возникают и определенные нерезко

выраженные нарушения функции других органов и систем.

В дальнейшем при продолжающемся воздействии преходящие изменения в деятельности большинства органов сменяются стойким нарушением их функций и структуры. Начиная с 2-4-го месяца от начала опыта у животных I и III групп отмечалось ухудшение общего состояния. Начальные колебания артериального давления у части собак сменялись продолжительным его повышением. Отмечалось нарастание диспептиче-ских расстройств и стойкое падение кислотности желудочного содержимого. В периферической крови наблюдалось прогрессирующее снижение числа лейкоцитов, зависящее от угнетения кроветворения.

Нужно отметить, что, несмотря на глубокую лейкопению, общее состояние животных оставалось удовлетворительным. Выявление же анемии во всех случаях сопровождалось ухудшением состояния собак и наступлением в дальнейшем летального исхода. Таким образом, появление анемии следует расценивать как наиболее грозный прогностический признак в течении лучевой болезни.

В основе наблюдавшегося нарушения гемопо-эза, по-видимому, лежат глубокие сдвиги в обмене нуклеиновых кислот костного мозга - резкое уменьшение количеств ДНК и РНК, выявленное Р.Е.Либинзон [7] у тех же животных.

Изменения со стороны нервной системы на 7-м месяце опыта носили уже органический характер. Основой этих изменений является выявленная у отдельных погибших собак рассеянная демиели-низация нервных волокон (В.К.Лемберг) и, возможно, наличие очаговых размягчений вещества мозга в участках бывших нарушений кровообращения, описанных рядом авторов [6, 10].

Можно полагать, что все указанные выше стойкие нарушения отражают собою как изменения в структуре самих органов в результате непосредственного повреждающего действия радиации, так и существенные сдвиги в нервнорегуляторных влияниях центральной нервной системы на деятельность различных систем организма.

Выводы

1. Изучалось подострое течение лучевой болезни у собак, подвергавшихся действию у-лучей по 10 р в день до суммарной дозы 1300 р, а также у собак, получавших, кроме внешнего облучения, ^ в дозе 0,2 мкюри/кг.

2. В первые 8 месяцев наблюдения в течении лучевой болезни можно было выделить 2 периода: I период - первичных изменений (со 2-4-й

недели облучения) - характеризовался нестойкими изменениями со стороны отдельных органов и систем; II период - выраженных клинических проявлений, - начавшийся со 2-4-го месяца облучения, характеризовался наступлением стойких изменений: ухудшением общего состояния, органической симптоматикой со стороны нервной системы, глубокими изменениями в периферической крови (лейкопенией, тромбоцитопенией, а в ряде случаев анемией).

3. Появление анемии являлось неблагоприятным прогностическим признаком: все случаи развития анемии закончились летально.

4. У собак, получивших только 239Pu в дозе 0,2 мкюри/кг, были отмечены незначительные изменения со стороны ряда органов и систем, которые расцениваются как первичные проявления хронической лучевой болезни.

5. ^ в дозе 0,2 мкюри/кг несколько отягощал течение лучевой болезни у собак, подвергавшихся воздействию внешнего излучения.

Литература

1. Балаховский С.Д., Балаховский И.С. Методы химического анализа крови. Медгиз, 1953.

2. Белоусова О.И. Конференция молодых ученых по вопросам медицинской радиологии. Тезисы докладов. 1955, стр. 11.

3. Лаптева-Попова М.С. О диагностическом и прогностическом значении изменений крови при хроническом воздействии малых доз радиации. Бюллетень радиационной медицины, 1954, № 1.

4. Лаптева-Попова М.С. Изменения крови при хронической лучевой болезни. Медицинская радиология, 1958, № 2.

5. Ливанов М.Н. Центрально-периферические отношения при лучевой болезни. Медицинская радиология, 1956, 1, № 1, 19.

6. Лондон Е.С. О физиологическом значении лучей радия. Архив биологических наук, 1904.

7. Либинзон Р.Е. Содержание нуклеиновых кислот в тканях собак при подострых и хронических лучевых поражениях. Доклад на конференции по отдаленным последствиям поражений, вызванных воздействием ионизирующей радиации. М., 1956.

8. Москалев Ю.И. Распределение и токсикология радиоактивных элементов. Диссертация. М., 1955.

9. Предтеченский В.Е., Боровская В.М., Марголина Л.Т. Лабораторные методы исследования. Медгиз, 1950.

10. Шефер Д.Г. Рентгеновские лучи и центральная нервная система. Ростов-на-Дону, 1936.

11. Dougherty J.H., Keyanonda P., Ногпег J. Feder. Proc., 1955, No 13, 427.

12. Fink Р.М. Biological studies with polonium, radium and plutonium, part III, 1950, p. 220.

13. Jacobson L.O., Marks Е. K., Larenz Е. Radiology, 1949, 52, No 3, 371.

14. Prosser L. Radiology, 1947, 49, No 3, 299.

15. Ragaz F.J., Baaren van H.J. Proc. Soc. Exp. Biol. Med., 1953, 82, No 3, 419.