Влияние ионизирующих излучений на щитовидную железу

Таким образом, проведенное исследование свидетельствуют о выраженном влиянии малых доз хронического радиационного облучения на тиреоидный статус крыс, которое проявляется в отдаленные сроки после воздействия нарушением метаболизма тиреоидных гормонов и развитием гипотиреоидного состояния.

 

3 ФУНКЦИОНАЛЬНО–МОРФОЛОГИЧЕСКАЯ

ХАРАКТЕРИСТИКА

ЩИТОВИДНОЙ  ЖЕЛЕЗЫ КРЫС ПОСЛЕ ОДНОКРАТНОГО

ВОЗДЕЙСТВИЯ ВНЕШНЕГО γ-ИЗЛУЧЕНИЯ В БОЛЬШИХ И

МАЛЫХ ДОЗАХ В ОСТРЫЙ И ОТДАЛЕННЫЙ ПЕРИОДЫ

 

В работах [34, 46] показано, что как внешнее, так и внутреннее облучение - фактор, стимулирующий появление в ЩЖ аденом и злокачественных новообразований. Однако данные, полученные С. Boltze et al. [21], свидетельствуют, что однократное облучение области шеи крыс в дозе 4 Гр вызывает разрушение фолликулярной структуры ЩЖ, и лишь на фоне йодной недостаточности провоцирует развитие в ЩЖ крыс аденом и карцином.

Проведено исследование [15], основной задачей которого являлась комплексная функционально-морфологическая характеристика отдаленных эффектов воздействия однократного внешнего радиационного излучения на щитовидную железу крыс. Исследования проведены на 60 самках крыс. Облучение животных в возрасте 3 мес. проводилось однократно при мощности дозы 0.01017 Гр/с, фокусное расстояние равнялось 70 см. Поглощенные дозы составили 0.25,0.5, 1.0, 2.0,5.0 Гр.

О снижении тиреоидного статуса  свидетельствуют повышение соотношения Т₃/Т₄ в крови крыс при дозах 2.0 Гр (в 2.14 раза) и 0.25 Гр (в 1.39 раза) за счет снижения содержания Т₄ в крови; понижение содержания Т₄ в крови крыс после облучения в дозе 5.0 Гр (уровень снижен в 2.59 раза и составляет 11.3 ± 6.3 нмоль/л), изменение ультраструктуры тироцитов, уменьшение диаметра клеточных ядер и фолликулов. Вместе с тем, концентрация Т₄ в крови контрольных животных через 22 месяца после облучения составляет лишь 29.25 ± 4.97 нмоль/л, что значительно ниже, чем у животных в возрасте 3 мес, где уровень Т₄ в крови равен 64.2 ± 6.0 нмоль/л и в 1.41 раз ниже, чем у 12-месячных животных (41.4 ± 4.9 нмоль/л) [12]. Снижение тиреоидного статуса при старении, обусловлено, по-видимому, замедлением окислительных процессов [29] и уменьшением потребности в гормонах ЩЖ, о чем свидетельствует снижение в печени контрольных крыс активности НАДФ-МДГ до 12.68 ± 1.31 мк моль/л/мин г белка. У 12- месячных крыс активность НАДФ-МДГ составляет 56.5 ± 3.8 мкмоль/л/мин г белка [9]. Радиационное облучение уменьшает активность НАДФ-МДГ в 1.59 раза лишь в группе с дозой 5.0 Гр.

Обнаружены незначительные изменения в ткани щитовидной железы активности тиреопероксидазы - важнейшего этапа окисления и органификации йода. Активность ТПО повышена в 1.62 раза в группе облучения 0.25 Гр по сравнению с контролем. Повышение активности ТПО отмечается в ЩЖ крыс, содержащихся на диете с низким содержанием йода, а также у больных со спорадическим зобом [27]. Обнаружено некоторое увеличение массы ЩЖ, наиболее значительное в группе с дозой 0.5 Гр: в 1.3 раза.

Морфологические изменения характеризуются нарастанием диффузных и очаговых склеротических изменений в ЩЖ, наиболее выраженных при высоких дозах облучения (1.0-5.0 Гр), фокусы гемосидероза свидетельствуют, что выявленные изменения являются следствием радиационно-индуцированных деструктивных изменений паренхимы железы. В двух ЩЖ (при дозе облучения 0.5 Гр) выявлены участки с очаговой лимфоидной инфильтрацией, а в четырех ЩЖ (2.0 Гр) и по одной в группах при облучении в дозах 0.5 и 5.0 Гр обнаружены фолликулярные карциномы.

Годом позже было проведено морфологическое исследование [11] структуры щитовидной железы (ЩЖ) в острый (1, 3, 6, 24 ч) и отдаленный периоды (1,4, 24,48 нед) после однократного воздействия внешнего γ-излучения в дозах 0.25-5.0 Гр с использованием гистологического и электронно-микроскопического методов. В остром периоде преобладают морфологические изменения, отражающие функциональные сдвиги в ЩЖ (изменение диаметра ядер и фолликулов, плотности коллоида), имеющие нередко разнонаправленный характер. В более отдаленные сроки в ЩЖ обнаруживаются как деструктивные (коллоидоррагия, десквамация, кровоизлияния), так и репаративные изменения, завершающиеся развитием склеротических процессов и морфологическими признаками снижения функциональной активности железы (увеличение размера фолликулов, уплотнение коллоида, уплощение фолликулярного эпителия, выраженное уменьшение количества ультраструктур в тироцитах).

Проведенные исследования свидетельствуют, что однократное радиационное воздействие в дозе 0.25—5.0 Гр значительно ускоряет процессы старения в ЩЖ крыс и вызывает выраженное нарушение ее фолликулярной структуры и структуры тироцитов. Полученные экспериментальные данные подтверждают результаты клинических исследований и однозначно свидетельствуют о выраженной чувствительности ЩЖ к однократному внешнему радиационному воздействию как в высоких, так и в малых дозах.

 

4 ВЛИЯНИЕ ДЛИТЕЛЬНОГО ФРАКЦИОНИРОВАННОГО

ВОЗДЕЙСТВИЯ ВНЕШНЕГО ИОНИЗИРУЮЩЕГО  ИЗЛУЧЕНИЯ НА ФУНКЦИОНАЛЬНУЮ АКТИВНОСТЬ ЩИТОВИДНОЙ ЖЕЛЕЗЫ КРЫС ПРИ ПОВЫШЕННОМ ПОТРЕБЛЕНИИ ЙОДИДА КАЛИЯ

 

Важнейшим регулятором  функции ЩЖ является йод и, следовательно, эффекты ионизирующего излучения во многом могут зависеть от йодной обеспеченности организма. Применение тиреоидных блокаторов (таких, как йодид калия) считается одним из наиболее эффективных способов сведения риска радиационного воздействия к минимуму. У взрослых с нормальной функцией ЩЖ прием 100 мг иодида непосредственно перед воздействием радиоизотопов йода блокирует поглощение около 95% дозы [47], а последующий ежедневный прием 15 мг KI будет блокировать более 90%. В середине 80-х годов в статье [19] ведущих специалистов в области тиреоидологии, посвященной проблеме использования иодида калия как блокирующего агента в случае опасности заражения радиоизотопами иода, отмечалось отсутствие данных о побочном токсическом действии высоких доз KI. Однако и через 20 лет исследования, посвященные данному вопросу, единичны. Boltze и соавт. [21], изучавшие вопрос о влиянии уровня потребляемого иодида на онкогенез ЩЖ, индуцированный внешним радиационным облучением, показали, что наилучший протективный эффект имеет эутиреоидное состояние. Как низкое, так и высокое содержание иодида в диете повышало степень пролиферации тироцитов и индуцировало образование аденом.

Проведено исследование, целью которого являлось изучение влияния длительного (20 сут) воздействия фракционированного внешнего ионизирующего излучения в дозе 0.5 Гр на метаболизм иодида и функциональную активность ЩЖ крыс на фоне потребления повышенных доз иодида калия (10 суточных доз KI).

 

 

4.1 Влияние ионизирующего излучения на тиреоидный статус крыс, получавших повышенные дозы йодида калия

Общая концентрация тироксина (Т₄) была снижена на 66.1%, а трииодтиронина (Т₃) — на 29.5% по сравнению с контрольными значениями, только в группе крыс, подвергшихся длительному радиационному облучению. Следствием воздействия ионизирующего излучения явилось развитие гипотиреоза у экспериментальных животных (группа 3), что согласуется с ранее полученными данными [14]. Повышение в 2,3 раза соотношения Т₃/Т₄ х 10² в этой группе может свидетельствовать как о нарушении механизмов иодирования тиреоглобулина при облучении, так и о компенсаторных изменениях, характеризующих развитие гипотиреоза. Радиационное облучение на фоне потребления высоких доз KI не сопровождалось падением уровня Т₄, который соответствовал контрольным значениям, однако концентрация Т₃ в сыворотке этих животных снижалась на 22.6%.

4.2 Влияние ионизирующего излучения на метаболизм йодида в ЩЖ крыс, получавших повышенные дозы йодида калия

Для выяснения механизмов выявленных изменений гормонального фона было проведено исследование метаболизма иодида в ЩЖ. Концентрация общего иодида была повышена соответственно в 1.9 и 2.9 раза в ткани ЩЖ крыс, получавших KI (группа 2) и подвергшихся хроническому облучению на фоне потребления повышенных доз иодида (группа 4). Обнаружено повышение уровня неорганифицированной формы иодида в ЩЖ всех экспериментальных групп животных. Следствием избыточного потребления иодида калия у необлученных и облученных крыс явилось увеличение поглощения незаменимого субстрата для синтеза тиреоидных гормонов. Если концентрация свободного иодида повысилась в 7.0 раз в группе животных, получавших 10 суточных доз KI, то при дополнительном воздействии ионизирующего излучения это повышение было еще более значимо - в 14.3 раза. Экскреция иодида с мочой в данных группах закономерно возрастала в 2.8 и 4.8 раза по сравнению с контрольными животными. Необходимо отметить, что длительное облучение крыс, имеющих нормальную йодную обеспеченность, также сопровождалось ростом на 221.4% концентрации свободного (неорганифицированного) иодида в ткани ЩЖ.

 

4.3 Влияние ионизирующего излучения на активность ТПО в ЩЖ крыс, получавших повышенные дозы иодида калия

Активность ключевого  фермента биосинтеза тиреоидных гормонов была достоверно снижена в ЩЖ всех экспериментальных групп животных на 45.8-67.7%; наиболее значимо - у крыс, облучавшихся на фоне потребления 10 суточных доз KI. Ингибирование активности ТПО при введении KI на 45.8% и облучении на фоне введения KI - на 67.7% может вносить определенный вклад в повышение концентрации свободного иодида в ЩЖ животных данных групп.

4.4 Влияние ионизирующего излучения на органификацию иодида в ЩЖ крыс, получавших повышенные дозы иодида калия

 

Несмотря на сниженную активность ТПО, концентрация белковосвязанного иодида увеличивалась на 47.9 и 85.9% соответственно в ЩЖ крыс, потреблявших 10 суточных доз KI (группа 2) и те же дозы KI на фоне воздействия ионизирующего излучения (группа 4). Содержание белковосвязанного иодида не изменялось в ЩЖ крыс при длительном воздействии радиационного фактора (группа 3). Степень иодирования белковой фракции щитовидной железы в группе животных, облучавшихся на фоне повышенного потребления KI (группа 4), в 1.3 раза выше, чем при повышенном потреблении иодида (группа 2), а активность ТПО соответственно в 1.7 раза ниже.

Проведенные исследования показывают, что следствием воздействия внешнего ионизирующего излучения на фоне потребления повышенных доз иодида калия является выраженное изменение метаболизма иодида в ЩЖ, характеризующееся повышением концентрации общего, свободного и белковосвязанного иодида на фоне ингибирования ключевого фермента биосинтеза тиреоидных гормонов — ТПО. Частичное сохранение тиреоидного статуса (нормальный уровень Т₄ и сниженный Т₃) маскирует выраженные метаболические изменения всех этапов биосинтеза тиреоидных гормонов при фракционированном воздействии внешнего ионизирующего излучения на фоне повышенного потребления иодида калия.

5 ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТАБОЛИЗМА ЙОДИДА В ЩИТОВИДНОЙ ЖЕЛЕЗЕ КРЫС В РАННИЙ И ОТДАЛЕННЫЙ ПЕРИОДЫ ПОСЛЕ ДЛИТЕЛЬНОГО ВНЕШНЕГО ФРАКЦИОНИРОВАННОГО

ВОЗДЕЙСТВИЯ γ-ИЗЛУЧЕНИЯ

 

Эффекты хронического воздействия ионизирующего излучения в малых дозах на ЩЖ до настоящего времени остаются наиболее дискуссионными и, по-видимому, наименее изученными [2]. В экспериментальных исследованиях, проведенных ранее [14], установлено, что 20-кратное облучение крыс в дозах 0.1—0.5 Гр вызывает снижение тиреоидного статуса непосредственно после облучения и наиболее значимо — в отдаленный период. Морфологические изменения в ЩЖ свидетельствуют о снижении ее функции после однократного и фракционированного радиационного воздействия [18], при этом отмечены фазные изменения концентрации тиреоидных гормонов в крови облученных крыс [6, 8].

На культуре тиреоидных эпителиальных клеток человека показано, что через 5 сут после воздействия γ-излучения в дозах 5 и 50 Гр снижается экспрессия тиреопероксидазы (ТПО) [20], отмечается повышение поглощения ¹³¹I FRTL-5-тироцитами после облучения в дозах 6 и 10 Гр [38]. Следствием однократного воздействия ионизирующего излучения в дозах 0.25—5.0 Гр являются снижение тиреоидного статуса [12*], структурные нарушения в ЩЖ [11, 15], угнетение процессов окисления и органификации йода в тироцитах, проявляющиеся уже через 24 ч понижением активности ТПО [13].

Было проведено исследование эффектов 20-кратного внешнего воздействия  γ-излучения в дозах 0.1—0.5 Гр на активность основных этапов метаболизма йодида (поглощение, окисление, органификация) в щитовидной железе (ЩЖ) крыс и на ее морфологическую структуру в ранний (1 сут) и отдаленный (30 и 180 сут) периоды после облучения. Обнаружена волнообразная динамика изменения функции щитовидной железы в пострадиационный период. Показано, что через сутки после облучения в ЩЖ отмечено повышение концентрации общего (на 30.1—54.4%), белковосвязанного (на 24.4— 37.4%) и свободного (на 32.1—60.8%) йодида с понижением до контрольных значений через 30 сут после облучения. В более отдаленные сроки (180 сут) — в ЩЖ двух групп — 0.25 и 0.5 Гр снижается активность ТПО на 24.5 и 34.8% и концентрация йодида на 12.7—25.5% соответственно, что свидетельствует о нарушении поглощения и окисления йодида на фоне гипертрофии ЩЖ. Снижение функциональной активности ЩЖ характеризуется развитием очагового периваскулярного склероза, десквамацией фолликулярного эпителия с вакуолизацией и деструкцией фолликулярной структуры.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Результаты рассмотренных исследований свидетельствуют о выраженном влиянии ионизирующего излучения на тиреоидный статус крыс, которое проявляется в отдаленные сроки после воздействия нарушением метаболизма тиреоидных гормонов и развитием гипотиреоидного состояния.

Можно сделать следующие заключения:

1. Несомненной особенностью Чернобыльской аварии является выброс в атмосферу громадных количеств радиоактивного йода и, в результате этого, избирательное поражение щитовидной железы детей, проживающих в районах, пострадавших в результате аварии.
2. Однократное радиационное воздействие, как в больших, так и в малых дозах значительно ускоряет процессы старения в ЩЖ крыс и вызывает выраженное нарушение ее фолликулярной структуры и структуры тироцитов.
3. Длительное фракционированное воздействие γ-излучения индуцирует увеличение содержания общего, белковосвязанного и свободного йода в ЩЖ в близкие сроки после окончания облучения.
4. Пострадиационные эффекты зависят от дозы и времени после облучения, характеризуются волнообразной динамикой изменения функции ЩЖ и развитием характерных метаболических проявлений гипотиреоза.
5. Отсутствие метаболических и структурных изменений в ЩЖ в отдаленный период после облучения свидетельствует об адекватности репарационных процессов после многократного облучения в дозе 0.1 Гр.