Сосудистые эффекты после воздействия ионизирующих излучений

Клинические наблюдения показывают, что после облучения организма все звенья сердечно-сосудистой системы и ее регуляционного аппарата оказываются вовлеченными в процессы альтерации и репарации, а также в процессы, связанные с включением компенсаторных механизмов гомеостаза (которые также могут повреждаться при облучении). Возникает чрезвычайно сложная картина функциональных и анатомических изменений. Это касается и структурных изменений самих кровеносных сосудов, и функциональных сдвигов местного характера, и общих гемодинамических изменений, и зависимых, возможно, от них изменений в окружающих тканях.

Из ряда сосудистых эффектов функционального порядка выделяют группу относительно медленно и поздно развивающихся изменений, в основе которых лежат метаболические и структурные нарушения, и группу быстро развивающихся сдвигов рефлекторного генеза. К числу последних относят ранние функциональные сосудистые реакции вазомоторного типа в области терминальной сосудистой сети, которые определяют локальные нарушения микроциркуляции в облученных тканях и компенсаторные изменения тонуса крупных и магистральных кровеносных сосудов, приводящие при некоторых условиях (доза, характер облучения) к сдвигам в общей гемодинамике. Нельзя исключить, что значительная часть развивающихся позже структурных дефектов в стенке мелких сосудов инициируется или усиливается именно первичными циркуляторными нарушениями. Как показали прямые биомикроскопические наблюдения и гистологические исследования, уже на ранних стадиях лучевой болезни обнаруживается острое расстройство кровообращения с явлениями венозного застоя, переполнением капиллярной сети кровью и, при определенных условиях, с общей дистонией сосудистой системы. В коже, подкожной клетчатке, внутренних органах отмечается полнокровие; капилляры, венулы и вены расширяются. Происходит перераспределение крови из артериальной части в венозную с замедлением кровотока, застойными явлениями, возникновением престаза и стаза. Масса циркулирующей крови снижается, что, как полагают, может привести к нарушениям в общей гемодинамике с изменением артериального и венозного давления или только к ограниченным сдвигам в тонусе отдельных групп крупных и магистральных сосудов. Эти изменения приобретают выраженный характер и устойчивость в период разгара лучевой болезни. Однако проявляются они в слабой степени уже в период первичных лучевых реакций, в основном в виде преходящих вазомоторных нарушений в различных органах. В прижизненных наблюдениях на брыжейке у крыс, облученных в смертельных дозах, микроциркуляторные изменения в период разгара лучевой болезни обычно не сопровождаются какими-либо заметными сдвигами в общей гемодинамике, но обнаруживается резкое снижение градиента давления от артерий к венам (в 2 раза), уменьшается просвет артерий и увеличивается просвет вен, что приводит к росту периферического сопротивления. Возможно, сужение просвета артерий имеет регуляционный характер, компенсирует резкое падение давления в артериолах, капиллярах и венулах в результате их паралитического расширения, возможно, открывает цепь последующих событий, приводящих к глубокому расстройству микроциркуляции (с окклюзиями и тромбозом сосудов, стазом крови) в результате присоединяющихся изменений реологических свойств крови, повреждения эндотелия и выделения медиаторов, которые могут являться ведущими патогенетическими факторами. В случае тяжелого поражения, вызванного облучением в высоких дозах (собаки – 15–20 Гр; кролики – 7–14 Гр, но иногда и около 0,5 Гр; цыплята – 10–14 Гр), организм гибнет при явлениях быстро прогрессирующего общего циркуляторного коллапса, когда резко расширяются и переполняются кровью (с развитием стаза) сосуды кишечника, легких, мозговых оболочек и объем циркулирующей крови снижается до 30–60%. Изучение кровотока вблизи лучевых язв кожи (после лечения рака молочной железы) методами ангиографии показало, что нормальные условия циркуляции здесь нарушены, контрастное вещество скапливается, задерживается в окружающих дефектную зону сосудах, выход его из этого патологического «депо» резко замедлен. Задержка выведения контрастного вещества из сосудистой сети отмечена также в участках атрофии и истончения эпидермиса, при формировании выраженного индуративного отека, в области телеангиоэкстазов, где застойные явления иногда столь велики, что контраст задерживается на многие сутки. Такие плохо перфузируемые участки образуются в результате перераспределения кровотока по раскрывающимся артерио-венозным анастомозам, что задерживает обмен в периферической капиллярной зоне. Прижизненные капилляроскопические наблюдения также демонстрируют неблагополучие в состоянии терминальной сосудистой сети: уменьшение числа капилляров, неравномерное их распределение, аваскулярные участки, замедленный зернистый кровоток, стазы, атонические или спастические изменения в отдельных капиллярных петлях. В стенке кишечника в ранние сроки (1–2 сут) после облучения возникают застойная гиперемия и отечность ткани. Возможно, эти микроциркуляторные изменения способствуют возникновению различных диспептических симптомов. Вазомоторные нарушения резко выражены при остром отравлении радиоактивными веществами, когда первоначально развивается резкое расширение терминальных сосудов, а затем происходит их спазм приводящий к возникновению периферических некрозов (уши, конечности). Микроциркуляторные дефекты в сосудах брыжейки крыс наблюдаются лишь через 5–10 сут (ЛД50/30) со снижением спонтанных сокращений сосудистых стенок, склонностью к реактивной гиперемии даже при воздействии слабых механических раздражителей, ограничением кровотока, выключением части капилляров, внутрисосудистой агрегацией эритроцитов. Снижение чувствительности рецепторов сосудов к адреналину и серотонину выявляется уже через 1–3 ч после облучения; в последующие сроки чувствительность к этим агентам резко возрастает, достигая максимума через 14 сут. В первые 4 ч после облучения в стенке кишки накапливаются вазоактивные амины и усиливается кровообращение. Увеличение чувствительности капилляров кишечника к адреналину коррелирует с гибелью животных к концу 2-й недели после облучения. Сосуды печени обнаруживают уменьшение чувствительности к адреналину при нарастающих явлениях внутрисосудистой агрегации эритроцитов (общее облучение 6 Гр), что указывает на скрытое нарушение регуляции локальных процессов микроциркуляции. После общего облучения (10 Гр) с помощью раздражения симпатического нерва удалось выявить состояние первичной ареактивности кожных сосудов, которые уже были спазмированы. Это состояние сменялось через несколько суток повышенной лабильностью вазомоторного аппарата с тенденцией к усилению реакции, угнетающейся в терминальный период. Эти данные свидетельствуют о существенной роли симпатоадреналовой системы при возникновении вазомоторных реакций после облучения, о повышении лабильности этих механизмов, что не связано с их радиационным повреждением, а имеет функциональный, адаптационный характер.

После лучевого воздействия резко изменяется ответ сосудов на другие раздражители (механическая и температурная травмы). Ответ на воздействие повышенной температуры вместо обычной для интактных животных гиперемии выражается после облучения замедлением кровотока и стазами в капиллярах и венулах. Другой патогенетический фактор, который влияет на реактивность сосудов, – эндотоксин бактериального происхождения, проникающий через кишечный барьер в кровь после облучения. В течение первых суток после общего облучения чувствительность сосудов к эндотоксину увеличивается (но постепенно нормализуется через 2 недели); воздействие эндотоксина в этих случаях подавляет спонтанную вазомоторную активность и реакцию на катехоламины, вызывает агрегацию эритроцитов, стаз. Реализуется воздействие эндотоксина на сосуды вне связи с тромбоцитопенией, а, по-видимому, через лизосомные продукты, выделяющиеся из гибнущих нейтрофилов, стимулирующих выделение из тучных клеток гистамина, который выполняет роль эффектора.

Вазомоторные эффекты, поддерживающиеся более или менее длительное время измененной чувствительностью и нарушенной реактивностью сосудов к воздействию различных медиаторов, метаболитов и токсинов, приводят в конце концов к устойчивым микроциркуляторным нарушениям с выраженным расширением мелких сосудов, застойными явлениями в периферической сети и к снижению тканевого кровотока. О расстройстве гемодинамики в сосудистой системе различных органов свидетельствуют наблюдаемые там после облучения картины расширения мелких сосудов (дистония), увеличения их числа (раскрытие резервной сети), возникновения гипостазов, сужения отдельных мелких и средних артерий вследствие их спазма. Эти изменения сопровождаются стойкой задержкой рентгеноконтрастного вещества в капиллярах и венах облученного органа в результате замедления венозного кровотока, ускорения артериального и раскрытия артериовенозных анастомозов. Застойные явления медленно прогрессируют, хотя иногда степень их выраженности изменяется в результате кратковременного ускорения перфузии ткани. Однако длительное функционирование артериовенозных анастомозов со сбросом крови в обход терминальной сосудистой сети органа вызывает там стойкие нарушения капиллярного кровообращения (микроциркуляторные дефекты) и ухудшает трофические возможности тканей.

Нарушение запирательной функции артериовенозных анастомозов регистрируется параллельно с возникновением признаков нарушения тонуса сосудов и представляет собой чисто функциональный сосудистый эффект. Локальное облучение одного легкого вызывает распространенные сосудистые изменения в обоих легких (системная реакция). Эти и другие наблюдения позволяют прийти к выводу, что циркуляторные расстройства, развивающиеся как чисто функциональные эффекты – ведущий фактор в формировании острых и отдаленных лучевых поражений.

Изменение кровотока позволило оценить функциональный вклад первичных и отдаленных вазомоторных нарушений в трофическое обеспечение различных органов и тканей после облучения и показать региональные особенности этих изменений при развитии местных лучевых поражений. В брыжейке крыс через несколько суток после общего облучения число функционирующих капилляров снижается до 20–30%. В стенке кишечника объемная скорость кровотока очень быстро изменяется как при общем (5–10 Гр, крысы), так и локальном (10 Гр) облучении. Первоначальное (уже через 2 ч) снижение сменяется ускорением (через 6 ч) и повторным резким снижением через 72 ч. Эти сдвиги не коррелируют с изменениями функции всасывания слизистой кишечника. О возможной роли эндотоксемии в снижении кровотока в стенке кишечника свидетельствуют эксперименты, выявившие возможность ослабления этого эффекта с помощью канамицина. После облучения в дозах 2,5–5 Гр в слизистой тонкой кишки обнаруживаются совершенно незначительные изменения мелких сосудов, восстанавливающиеся через 5 сут. Облучение в дозах порядка 10–15 Гр быстро вызывает фазовые изменения микроциркуляции с первоначальным расширением сосудов и ускорением кровотока, сменяющимся расширением сосудов к концу первых суток, несмотря на сохранение дилятации. Редукция кровотока отмечается и через 2–3 сут, когда происходит значительная констрикция мелких кровеносных сосудов. Ухудшение микроциркуляции в результате этих вазомоторных нарушений сопровождается развитием периваскулярного отека, набуханием эндотелия, повреждением и гибелью части эндотелиальных клеток. Первые деструктивные изменения отмечаются через 3–6 ч после облучения, но в наибольшей степени они проявляются через 4–5 сут. Позже здесь отмечается усиление периваскулярного отека, образование тромбов в капиллярах, отечное набухание эндотелия, гибель отдельных клеток и их десквамация, облитерация просвета. Значительная часть сосудистых нарушений предотвращается профилактическим применением димексида, ионола и пенициллина, что указывает на определенную роль гипоксических и эндотоксических влияний в их возникновении. Ведущая роль повреждения сосудов, в частности эндотелия, в ухудшении регенерации кишечного эпителия и развитии кишечного синдрома многим исследователям кажется очевидной, с чем, однако, согласны не все. Некоторые ранние изменения сосудов после облучения, такие, как, например, возникновение фенестраций в эндотелии капилляров кишечных ворсинок, носят, по-видимому, функциональный характер.

После облучения снижаются также условные сосудодвигательные рефлексы. В предтерминальный период и условные и безусловные сосудистые рефлексы угнетаются. Нарушается и сложнорефлекторная регуляция сосудистого аппарата желудочно-кишечного тракта. Сосудистая реакция кишечника на прием пищи оказывается заторможенной, обнаруживается диссоциация между секреторной активностью и нарушением кишечного кровотока.