Модельное представление морфофункционального состояния системы периферических эндокринных желез в условиях отдаленности последствий [Г] -облучения в малых дозах Черкасова Юлия Баходуровна

Введение к работе

Актуальность темы исследования

В третьем тысячелетии человечество уже не может обойтись без ядерной энергетики и лучевых технологий. Подавляющая часть населения на протяжении своей жизни сталкивается с низкоуровневыми воздействиями излучения в медицинском и экологическом аспектах. Глобальные радиационные катастрофы, в том числе, на Чернобыльской АЭС, провоцируют дозовые экспозиции огромных масс населения и приводят к непредсказуемым последствиям ионизирующей радиации. После аварии на ЧАЭС интерес к проблемам малых доз в профессиональной и аварийной ситуациях резко усилился. Радиоактивными осадками были загрязнены огромные территории, вышедшие далеко за пределы страны, в виду чего проблема эффектов малых доз у-облучения приобрела глобальный характер и привлекла внимание ученых многих стран. Эффекты малых доз не соответствуют линейной экстраполяции с больших доз. Не существует единого согласованного дозового диапазона для определения малых доз у-облучения. Очевидный интерес представляет изучение последствий их воздействия, как в остром, так и в отдаленных периодах (Булдаков Л.Д., 1990; Москалев Ю.И., 1991; Окладникова Н.Д., 1993; Халитов Р.И., 1994; Гребеньков СВ., 1996; Никифоров А. М., 1996; Цыхун Г.Ф., 1996; Яблоков А.В., 1997; Фролов В., 1998; Шмакова HJL, 2000; Эйдус Л.Х., 2000; Мазурик В.К., 2001; Бурлакова Е.Б., 2001; Ильин Л.А., 2001; Красавин Е.А., 2001; Петровский B.C., 2001; Воронцов И.В., 2002; Жукова И.А., 2002; Оганесян Н.М., 2002; Тестов Б.В., 2002; Захарченко М.П., 2003; Мешков Н.А., 2006; Ушаков И.Б., 2007; L'accident de Tchernobyl, 2007; Котеров А.Н., 2009).

С середины прошлого века многочисленные работы свидетельствуют о том, что биоэффекты у-облучения зависят от дозы и мощности облучения, времени, прошедшего после облучения, радиочувствительности структур и состояния организма. В основе ответной клеточной реакции на у-облучение в малых дозах лежат фундаментальные эволюционно сложившиеся механизмы обеспечения устойчивости и адаптации к меняющимся условиям среды (Та-русов Б. Н., 1955; Кузин А. М., 1977, 1991; Chadwick К.Н., 1989; Москалев Ю. И., 1991; Гераськин С.А., 1995; Гончаренко Е.Н., 2000; Кудряшов Ю.Б., 2001; Коломийцева И.К., 2002; Воронцова ЗА., 2003; Хадарцев А.А., 2003; Василенко О.И., 2004; Цыб А.Ф., 2005; Зуйкова А.А., 2006; Корогодина В.Л., 2006; Мешков Н.А., 2006; Ушаков И. Б., 2007; Шестакова Е.Н., 2007).

Научные исследования показывают, что лучевое поражение вызывает нарушение нейро-эндокринного звена и регуляции всех видов обмена (Климова О.Г., 2002; Цыб А.Ф., 2005; Доспулова Ж.Г., 2006; Уварова И.А., 2006). Лучевое поражение, в первую очередь, затрагивает функциональную систему гипоталамус-гипофиз-надпочечники, но при этом значительная роль отводится щитовидной железе, учитывая ее особую чувствительность к радио-

генному фактору и значительную роль в защитно-приспособительных и компенсаторных реакциях (Хамидов Д.Х., 1973; Должанов АЛ., 1988; Дедов В. И., 1993; Воронцова ЗА, 1997; Сапронов Н. С, 1998; Ушаков И.Б., 2007). В патогенезе заболеваний эндокринной системы, в том числе онкологических, роль радиогенного фактора хорошо известна, с усилением его значимости в канцерогенезе по отдаленности пострадиационных периодов (Черствой Е.Д., 1993, Вылегжанина ТА., 1996, Абросимов А.Ю., 2001, Демина Э.А., 2002; Ирьянов Ю.М., 2008).

Накопленные сведения об отдаленных последствиях воздействия малых и сверхмалых доз облучения разноречивы, и их анализ и интерпретация результатов требует уточнения и адекватную математическую обработку данных. Это позволит уточнить ожидаемые радиационные эффекты, разработать эффективные меры защиты и подходы к раннему выявлению, для профилактики и реабилитации. Новые данные о ситуативном взаимоотношении, индивидуальном и кооперативном влиянии гормонов позволят открыть реальные возможности направленной коррекции метаболизма. Моделирование острого лучевого повреждения у животных при общем воздействии у-излучения и использование компьютерных технологий в морфометрической обработке данных является перспективным и актуальным направлением при проведении экспериментальных исследований эндокринной системы (Окладникова Н.Д., 1993; Петровский B.C., 2001; Голиков П.П., 2002; Цыб А.Ф., 2005; Ушаков И.Б., 2007; Шестакова Е.Н., 2007, Ирьянов Ю.М., 2008).

Цель исследования

Смоделировать системный ответ периферических эндокринных желез на воздействие общего у-излучения в широком диапазоне параметров малых доз и отдаленности пострадиационного периода.

Задачи исследования

1. Смоделировать состояние гормонообразования щитовидной железы и
его зависимость от сроков после у-облучения с разными параметрами его доз
и мощностей:

-общего однократного у-облучения с мощностью дозы 50 сГр/ч в

дозах 10,20,50, и 100 сГр;

-общего фракционированного у-облучения с мощностью дозы 50

сГр/ч в дозах 10,20, 50, и 100 сГр; -общего однократного у-облучения в дозе 50 сГр с мощностями

дозы 100,250 и 660 сГр/ч;

2. Провести анализ динамики общего числа тканевых базофил и соот
ношения их морфофункциональных типов в зависимости от сроков после у-
облучения с разными параметрами его доз и мощностей:

-общего однократного у-облучения с мощностью дозы 50 сГр/ч в

дозах 10,20, 50, и 100 сГр;

-общего фракционированного у-облучения с мощностью дозы 50 сГр/ч в дозах 10, 20, 50, и 100 сГр;

-общего однократного у-облучения в дозе 50 сГр с мощностями дозы 100,250 и 660 сГр/ч;

3. Смоделировать гормонообразование пучковой зоны коры надпочеч
ников по морфологическим эквивалентам и его зависимость от сроков после
у-облучения с разными параметрами его доз и мощностей:

-общего однократного у-облучения с мощностью дозы 50 сГр/ч в

дозах 10,20,50, и 100 сГр;

-общего фракционированного у-облучения с мощностью дозы 50

сГр/ч в дозах 10, 20, 50, и 100 сГр; -общего однократного у-облучения в дозе 50 сГр с мощностями

дозы 100,250 и 660 сГр/ч;

4. Создать модель причинных взаимодействий периферических эндок
ринных желез в условиях эксперимента.

Научная новизна исследования

1. С использованием комплекса гистологических, морфометрических, статистических методик и моделирования на системном уровне проведен анализ, определяющий причинное взаимодействие щитовидной железы и пучковой зоны коры надпочечников крыс в условиях воздействия у-излучения с широким диапазоном параметров малых доз и сроков пострадиационного периода.

2. Выявлена направленная зависимость «доза-отклик» в условиях у-облучения с различными параметрами в динамике отдаленности пострадиационных сроков. На основании установившихся связей, в разных группах исследований, за большей постулированной причиной констатирован больший постулированный эффект.

Практическая значимость работы

Полученные результаты исследования представляют теоретический и практический интерес, внося определенный вклад в процесс определения порога проявления радиационного эффекта на эндокринные органы на клеточном, тканевом и органном уровнях. Результаты данного исследования расширяют представления о структурно-функциональных перестройках, возникающих в щитовидной железе и коре надпочечников, а также их взаимодействии, в отдаленные периоды после у-облучения и позволяют сделать определенный прогноз развития дисгормонального состояния. Выявленная зависимость причинных взаимодействий в режиме «доза-отклик» системы периферических эндокринных желез позволяет смоделировать ситуацию радиационного воздействия с заданными параметрами доз, мощностей и вре-

менными критериями для предопределения степени риска и возможности адекватной коррекции регуляторных систем организма. Полученные результаты диссертационной работы могут быть полезны в изучении механизмов и прогнозировании реактивности организма и его резистентности к изолированному воздействию радиационного фактора, в определении границ нормы реакции, в обосновании и разработке эффективных мер защиты, подходов к профилактике и реабилитации, в обосновании критериев профессионального риска и нормативов работы в профессиональных условиях. Результаты могут быть использованы для изучения ответных реакций клеток на воздействие внешних факторов в учебном процессе и исследовательской работе по гистологии, радиобиологии, авиационной и космической медицине, биологии, экологии, медицине.

Внедрение результатов исследования

Результаты диссертационной работы были реализованы в проекте «Методических рекомендаций по оценке экологической обстановки при эксплуатации источников ионизирующего излучения в авиации ВС МОРФ»

Выявленные морфофункциональные изменения щитовидной железы и коры надпочечников крыс при облучении в малых дозах используются в учебном процессе кафедр гистологии, онкологии, эндокринологии, радиологии и элективном курсе лекций студентам лечебного, педиатрического, стоматологического и медико-профилактического факультетов ВГМА им. Н.Н. Бурденко как пример воздействия опасного профессионального фактора, проявившегося в отдаленные пострадиационные сроки.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту

3. Однократное у-облучение в диапазоне доз и мощностей и фракционированное с дозовой динамикой и отдаленностью пострадиационных сроков приводит к усилению гормонообразования в прямой зависимости, и его снижению в обратной зависимости с возрастанием мощностей в период максимальной отдаленности.

4. Анализ популяции тканевых базофилов показал избирательную чувствительность к у-облучению в диапазоне кратности доз, мощностей, отдаленности сроков и участие в биоэффектах.

5. Анализ гормонообразования пучковой зоны коры надпочечников выявил преимущественное усиление, с избирательной дозовой зависимостью у-облучения.

6. Эффекты у-облучения в условиях пролонгированности пострадиационных сроков вызывали десинхронизацию внутрисистемных реакций на фоне возникновения новообразований щитовидной железы.

5. Моделирование причинных взаимодействий периферических эндокринных желез в условиях эксперимента показало логическую синхронность их гормонообразования.

Апробация результатов исследования

Основные результаты исследования доложены на XIV Международной конференции и дискуссионном научном клубе «Новые информационные технологии в медицине и экологии» (Украина, Крым, Ялта — Гурзуф, 2006г.); VIII Международном конгрессе ISAM (Москва, 2006г.); 4-ом международном симпозиуме по радиационным исследованиям в космосе (Москва, 2006г.); II морфологической конференции «Должановские чтения» (Воронеж, 2006г.); Всероссийской научной конференции с международным участием, посвященной 10-летию медицинского факультета и кафедры анатомии и гистологии человека БелГУ (Белгород, 2006); совместной межкафедральной научной конференции кафедр гистологии, анатомии человека, оперативной хирургии и топографической анатомии, кафедры информационных систем ВГМА (Воронеж, 2007г); XV Международной конференции и дискуссионном научном клубе «Новые информационные технологии в медицине и экологии» (Украина, Крым, Ялта — Гурзуф, 2007г.); Юбилейных научных чтениях Международной академии наук экологии и безопасности жизнедеятельности «Белые ночи-2008» (Санкт-Петербург, 2008); V международной нучной конференции студентов и молодых ученых «Молодежь и медицина будущего» (Украина, Винница, 2008); Всероссийской конференции по проблемам боевого стресса (Москва, 2008г); XVII Международной конференции и дискуссионном научном клубе «Новые информационные технологии в медицине и экологии» (Украина, Крым, Ялта- Гурзуф, 2009г.)

Публикации

По теме диссертации опубликовано 15 научных работ, из них 2 журналах России, рецензируемых ВАК РФ.

Структура диссертационной работы

Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов, результатов собственных исследований, заключения, выводов, списка литературных источников. Работа изложена на 159 страницах машинописного текста, содержит 9 фотографий, 28 таблиц, 21 рисунок. Список литературы включает 274 источников, из них 245 отечественных и 29 зарубежных. Все материалы, представленные в диссертации, обработаны и проанализированы лично автором.

Похожие диссертации на Модельное представление морфофункционального состояния системы периферических эндокринных желез в условиях отдаленности последствий [Г] -облучения в малых дозах

Алгебраические методы представления динамических систем в пространстве состояний: точная и приближенная реализации Пушков Сергей Григорьевич

Методы представления интервальных динамических систем в пространстве состоянийКалинкина Светлана Юрьевна

Содержательная параметризация, образное топографическое представление и статистический анализ электрофизиологических состояний сердцаДанилушкин, Михаил Гариевич

Стабилизация нелинейных динамических систем с использованием оценки состояния системы асимптотическим наблюдателемГолубев Алексей Евгеньевич

Коалиционные игровые динамические модели планирования эксплуатационного состояния системы электроснабженияКостин Александр Викторович

Методологические основы управления состоянием систем технической эксплуатации промышленных и транспортных объектовКашковский, Виктор Владимирович

Методы обработки статистических данных по выявлению и прогнозированию критических состояний системЛукьянова, Валентина Георгиевна

Исследование соответствий вход-выход и вход-состояние систем, охватывающих реологические модели Кравченко Александр Анатольевич

Методы и алгоритмы двухагентной классификации состояния системы кровообращения, основанной на морфологическом анализе и вероятностных нейронных сетяхВолков, Иван Иванович

Методы и модели управления состоянием систем с переменной структурой на примере вентиляции негазовых шахт Федосеев Сергей Владимирович