Согласно современным представлениям, процесс пренатального формирования головного мозга человека можно условно подразделить на четыре периода: 0—7 недель, 8—15 недель, 16—25 недель и 26 и более недель после овуляции.
В постовуляционном возрасте 0—7 недель формируются клетки-предшественники нейронов и нейроглии (два основных типа клеток, в дальнейшем образующих головной мозг) и отмечается их высокая митотическая активность. В критическом периоде раннего цереброгенеза (8—15 недель) происходит быстрое увеличение числа нейронов; они теряют способность к делению, становясь "бессмертными" клетками, и мигрируют к местам функционального предназначения. В критическом периоде кортикогенеза (16—25 недель) происходит ускорение дифференциации insitu; начавшийся примерно на 8-й неделе синаптогенез усиливается; развертывается окончательная цитоархитектоника мозга. Начиная с 26-й недели внутриутробного развития протекает процесс дальнейшей архитектурной и клеточной дифференциации и синаптогенеза большого мозга. Одновременно происходит также ускоренный рост и развитие мозжечка [14, 17, 18, 23, 32].
Активно делящиеся клетки в наибольшей степени подвержены воздействию ионизирующих излучений. Учитывая количество пролиферирующих клеточных популяций в головном мозге эмбриона и плода, следует ожидать, что эти ткани будут предрасположены к радиационному поражению [24].
Ионизирующее излучение по-разному воздействует на мозг. Радиационные эффекты могут возникать при гибели глиальных или нейронных клеток-предшественников во время митоза либо в результате гибели постмитотических, но все еще незрелых нейронов [21]. При гибели глиальных клеток, служащих "поводырями" мигрирующих нейронов, также нарушается процесс миграции клеток-нейробластов от близлежащих к желудочкам зон к зонам коры головного мозга, в чем и заключается радиационный эффект [20].
В более поздние сроки эмбрионального периода воздействие ионизирующих излучений может привести к нарушению развития нейронных связей (синаптогенеза), а также к сокращению числа дендритов или дендритных отростков в расчете на один кортикальный нейрон [17]. Возможен также "опосредованный" механизм поражения ЦНС, когда после массивного облучения гемопоэтических тканей плода в дозе 1,8—5,5 Гр наступает тяжелое поражение костного мозга и снижение эритропоэза, из-за чего уменьшается транспорт кислорода от плаценты к плоду и, в частности, к головному мозгу [27].
Популяционные исследования влияния пренатального облучения на развивающийся головной мозг человеческого эмбриона и плода немногочисленны. Нынешние знания в основном опираются на результаты обследования детей, матери которых получали лучевую терапию в период беременности, облучились при атомных бомбардировках либо проживали на территориях, загрязненных радионуклидами.
В литературе имеется целый ряд сообщений о катамнестическом наблюдении детей, подвергшихся воздействию ионизирующих излучений в результате рентгенодиагностических и радиотерапевтических процедур. Однако лишь немногие из этих сообщений дают надежную основу для оценки риска. В целом имеется мало информации о дозах и о внутриутробном возрасте в момент облучения, а размеры выборок часто невелики.
A. Dekaban [19], проанализировав более 200 описанных в литературе случаев облучения тазовой области беременных женщин в терапевтических целях, отобрал 26 случаев, которые дают существенную информацию, и подсчитал возможные дозы облучения, полученные эмбрионами. Во всех случаях доза была не менее 2,5 Гр. По мнению A. Dekaban, облучение в предимплантационный период (0—8 сут) или в срок, не превышающий 4 недели гестации, может привести к высокому уровню летальности, но дети, которые выживают, по-видимому, будут развиваться нормально. В период от 4 до 11 недель мозг более чувствителен к облучению, чем другие органы, в результате чего, в частности, возникает микроцефалия, сопровождаемая умственной отсталостью. При облучении в период от 12 до 16 недель все еще возможны замедление роста и возникновение микроцефалии, однако значительного изменения других органов уже не наблюдается. Наконец, микроцефалия и умственная отсталость, а также замедленный рост наблюдаются при облучении в период от 16 до 19 недель, тогда как облучение в период от 20 до 25 недель обычно не вызывает значительных аномалий [19].
При воздействии меньших доз облучения данные о возникновении патогенного эффекта весьма противоречивы. В. Oppenheim, М. Спет и P. Meier [29] провели обследование 998 детей, родившихся в чикагской больнице "Laying-in" у женщин, подвергшихся во время беременности (в основном в третьем триместре) пельвиграфии, в результате которой оценка дозы на плод составила 0,005 Гр. Авторы не обнаружили наличия связанных с облучением эффектов, которые повлияли бы на заболеваемость и смертность.
К. Nokkentved [28] обследовал 152 ребенка, которые подверглись облучению при рентгенодиагностических процедурах в первые четыре месяца после зачатия в дозах от 0,002 до 0,07 Гр. Полученные при исследовании этих детей результаты сопоставлялись с данными по их необлучавшимся сибсам. Лишь у одного ребенка в составе облучавшейся группы была найдена микроцефалия, в то время как среди сибсов не было выявлено ни одного случая. Учитывая диапазон доз и размер выборки, можно сказать, что эти результаты не противоречат данным, полученным в ходе исследований в Хиросиме и Нагасаки.
В ряде стран существуют четкие критерии потенциальной опасности рентгенодиагностических процедур. Считается, что полученная доза свыше 1 рад (0,01 Гр) может представлять угрозу для эмбриона и плода; полученная доза свыше 10 рад (0,1 Гр) является показанием к медицинскому аборту. Во избежание пренатального облучения на ранних, нераспознанных стадиях беременности плановые рентгенодиагностические процедуры у женщин, не находящихся в периоде менопаузы, можно проводить только в первые 10 сут после начала menses ("правило 10 дней") [13].
Наиболее важным источником данных по влиянию пренатального облучения на развитие человеческого эмбриона и плода, учитывая размеры наблюдаемого контингента, продолжительность наблюдения, разнообразие доз и гестационных возрастов в момент облучения, можно считать данные по Хиросиме и Нагасаки. В этих городах под эгидой Фонда исследования радиационных эффектов (RadiationEffectsResearchFoundation — RERF) с 1947 г. ведется совместная американо-японская исследовательская программа, в рамках которой до настоящего времени ежегодное клиническое обследование проходят десятки тысяч человек, облученных в детском и взрослом возрасте, свыше 1 тыс. человек, облученных inutero, и соответствующая контрольная группа, состоящая из не-облученных людей.
Уже первые данные, опубликованные в 50-е годы, содержали информацию об увеличении смертности и частоты патологии ЦНС среди детей, облученных в пренатальном периоде, а также о зависимости частоты и тяжести патологии у детей от дозы пренатального облучения [35]. Ретроспективные оценки дозы, полученной в матке матери, основаны на дозиметрии DS-86. Дозы рассчитаны на математическом фантоме, имитирующем человеческое тело. Размеры фантома могут регулироваться, с тем чтобы он представлял индивидуумов различного возраста и пола. Используя один из фантомов в сочетании с компьютерной программой, моделирующей прохождение нейтронов или гамма-лучей через человеческое тело с помощью методов Монте-Карло, можно оценить среднюю поглощенную дозу в органе (например, в матке). Данных о поглощенных дозах в самом плоде пока не имеется, и в ближайшее время они, вероятно, не будут получены [30].
Наиболее распространенной мальформацией, связанной с пренатальным облучением человеческого эмбриона, оказалась микроцефалия, сопровождаемая умственной отсталостью. Рассматривая отношение доза—эффект к частоте встречаемости микроцефалии, R. W. Miller и W. J. Blot [26] установили, что пропорциональное увеличение частоты заболевания с ростом дозы облучения наблюдалось у детей, облученных внутриутробно в период до 18 недель. Данные получены путем обследования в 10-летнем возрасте 388 детей в Хиросиме и 99 детей в Нагасаки.
Умственная отсталость, которая является следствием значительного повреждения мозговых тканей при облучении inutero, и ее зависимость от дозы облучения были изучены W. J. Blot и R. W. Miller [15], обследовавшими 1613 детей, облученных пренатально в радиусе 2 км от эпицентра взрыва в обоих городах. В возрасте 19 лет была проведена оценка их интеллектуального развития. Было установлено, что пренатальное облучение может вызывать тяжелую умственную отсталость, в более легких случаях — задержку интеллектуального развития, приводящую к снижению школьной успеваемости [34].
После исключения из основной группы детей, имевших в пренатальном периоде альтернативные нерадиационные влияния на ЦНС (генетические вариации, бактериальные и вирусные инфекции, перенесенные матерью в период беременности, выраженный недостаток питания, гипоксемию эмбриона и плода), и уточнения радиационного анамнеза под динамическим наблюдением осталась выборка из 1473 чел. В этой выборке у 62 чел. отмечался малый размер головы и у 30 — тяжелая умственная отсталость.
Наиболее выраженные изменения ЦНС были отмечены при пренатальном облучении в период раннего цереброгенеза (8—15 недель). Достоверное увеличение частоты умственной отсталости различной степени в популяции, облученной пренатально в этом периоде, установлено при воздействии дозы 0,12—0,23 Гр [31]. Определение интеллектуального показателя (IQ — intelligencequotient) у переживших атомную бомбардировку inutero в эти сроки показало суммарное снижение IQ на 21—29 пунктов на 1 Гр [34].
У двух лиц с умственной отсталостью из данной выборки, умерших от различных причин, была произведена аутопсия головного мозга. Подросток, умерший от лейкоза в возрасте 16 лет, был облучен в Нагасаки на 12-й неделе гестации, доза (по расчету DS-86) составила 1,18 Гр. Вес мозга к 16 годам достигал 840 г, была выявлена массивная эктопия серого вещества. У женщины 20 лет, пренатально облученной в Хиросиме на 31-й неделе после зачатия, доза составила 0,01 Гр. Мозг, исследованный в 1965 г., был гистологически нормальным, хотя и уменьшенным в объеме (1000 г) [37].
С использованием аппаратуры, получающей изображение на основе магнитного резонанса, проводилось прижизненное исследование головного мозга 5 умственно отсталых индивидуумов (облученных в течение 8—15-й недель после овуляции). Было выявлено несколько различных аномалий развития (эктопия серого вещества — у облученных на 8—9-й неделях, неправильная структура коры головного мозга и аберрации развития полосы ассоциативных волокон (cingulum) у облученных на 12— 13-й неделях). Эти аномалии хорошо коррелируют с этапами эмбриогенеза головного мозга в период облучения этих индивидуумов [35].
Таким образом, в ходе исследования лиц, подвергшихся пренатальному облучению при атомных бомбардировках Хиросимы и Нагасаки, выявилось значительное и связанное с дозой, полученной inutero, снижение результатов при тестировании умственных способностей, увеличение частоты случаев умственной отсталости, атипично малого размера головы, а также эпилептических приступов. Эти явления, как правило, наиболее ярко выражены после облучения на 8—15-й неделях гестации, начиная с полученной дозы 0,12—0,23 Гр.
Отмечено также значительное увеличение числа индивидуумов с малым размером головы среди облученных в течение 1—7-й недель после овуляции, и имеются свидетельства того, что случаи умственной отсталости могут наблюдаться также среди облученных в период 16—25 недель после овуляции, особенно после пороговых доз 0,23-0,70 Гр [26, 31].
К пренатальному облучению плода может также приводить профессиональная деятельность матери, связанная с воздействием радиоактивных веществ в период беременности.
Н. Я. Терещенко, П. И. Бурениным, А. К. Гуськовой и соавт. [11] проведено динамическое наблюдение 665 детей работниц радиохимического производства. Дети облучались антенатально вследствие ежедневного профессионального контакта матери с гамма-излучением. Суммарная доза облучения за весь период беременности варьировала от 0,009 до 1,550 Гр, в том числе у 98 детей превышала 0,29 Гр. Обследование детей, проводимое в возрасте 14—16 лет, включало оценку неврологического статуса и реоэнцефалографическое обследование. В данной группе отмечено достоверное преобладание частоты астенического синдрома и пирамидной микросимптоматики в сравнении с контролем. При дозе облучения свыше 0,068 Гр частота пирамидной симптоматики коррелировала с уровнем антенатального облучения: в диапазоне доз 0,068 — 0,290 Гр она наблюдалась в 13% случаев; при антенатальном облучении в дозах 0,30—1,55 Гр — в 25% случаев.
Проводилась оценка нервно-психического развития детей, матери которых в период беременности были эвакуированы из 30-километровой зоны вокруг Чернобыльской АЭС или жили на территориях, относящихся к "зоне жесткого контроля". Особенно важно наблюдение за здоровьем детей, подвергшихся воздействию радионуклидов в первые 8—15 недель гестации [22].
По мнению Н. П. Дубинина [2], эмбрионы и плоды у беременных женщин из г. Припять могли получить поглощенную дозу порядка 0,13 Гр (что приближается к нижнему пределу "эффективных" в плане возможного тератогенного эффекта доз, имевших место в Хиросиме, — 0,12—0,23 Гр) [31]. У этих детей в 72% случаев будет проявляться влияние феногенетического груза в результате возрастания количества спонтанных изменений генетического аппарата под воздействием ионизирующих излучений [2].
По данным обследования 342 детей в возрасте 2 лет 7 мес — 3 лет 6 мес, родившихся в сентябре—декабре 1986 г., январе—феврале 1987 г. в районах жесткого радиационного контроля и составляющих критическую по органогенезу группу, не было зарегистрировано достоверного возрастания частоты случаев микроцефалии, болезни Дауна, врожденных пороков ЦНС. Вместе с тем обнаружено замедление психомоторного и психоречевого развития, запаздывание становления тонкой моторики. Результаты экспериментально-психологического и психометрического обследования группы детей 3 лет показали, что психомоторное развитие лишь 2/3 детей соответствовало возрастным нормативам [12].
Большой научный интерес представляют работы, выполненные в структуре Пилотного проекта ВОЗ "Внутриутробное повреждение головного мозга" [22], цель которых — выявление всех видов психологических, психоневрологических и психосоматических отклонений в развитии детей, облученных в период внутриутробного развития в тридцатикилометровой зоне ЧАЭС и в районах жесткого радиационного контроля Беларуси, России и Украины.
При обследовании 725 детей, матери которых в момент аварии на ЧАЭС находились на различных сроках беременности в гг. Новозыбков и Клинцы Брянской области, психологические показатели, характеризующие уровень невербального интеллекта, оказались достоверно ниже, а распространенность эмоциональных и поведенческих расстройств — выше, чем в контрольной группе (300 детей из незагрязненного района Калужской области) [7].
Применив стандартизированный набор международных психометрических методик, украинские исследователи изучили 558 детей, родившихся между 26.04.1986 г. и 26.02.1987 г. от матерей, проживавших на момент Чернобыльской катастрофы на территориях радиоактивного загрязнения или эвакуированных из зоны отчуждения, и 759 детей идентичного возраста, рожденных от матёрей, проживавших в радиоэкологически "чистом" районе (контрольная группа). Установлено, что среди детей группы риска по пренатальному облучению частота встречаемости умственной отсталости легкой степени, эмоциональных и поведенческих нарушений примерно в 2 раза выше, чем в контрольной группе (Р<0,05) [9].
Проспективное клиническое, медико-психологическое и электроэнцефалографическое обследование 154 детей, матери которых в момент катастрофы на ЧАЭС находились на различных сроках беременности в зоне отчуждения и в "районах жесткого контроля" (свыше 15 Ки/км2 по 137Cs), проводимое с 1991 г., выявило у этих детей в 6—7-летнем возрасте в сравнении с адекватным контролем (90 детей того же возраста из "чистых" районов Беларуси) достоверное преобладание частоты задержек психического развития, невротических расстройств и признаков резидуальноорганической патологии ЦНС, а также "незрелых" и патологических типов ЭЭГ [1, 4, 5]. Повторное обследование детей в возрасте 8—9 лет с использованием диагностических критериев МКБ-10 выявило большую в сравнении с контролем частоту специфических расстройств речи, моторных функций, школьных навыков, а также эмоциональных нарушений. Реконструкция доз пренатального облучения щитовидной железы показала, что поглощенные дозы были в пределах 0,05—2,15 Гр (эквивалентные дозы соответственно около 0,05—2,15 Зв) [6]. Сходные данные получены украинскими исследователями (дозы пренатального облучения щитовидной железы у детей, эвакуированных из зоны отчуждения, составили от 0,1 до 1,2 Зв) [9].
У пренатально облученных детей установлено преобладание дезорганизованных медленноволновых и дезорганизованных с пароксизмальной активностью паттернов электрической активности мозга, в основе которых лежит раздражение специфических и ассоциативных ядер таламуса, а также угнетение деятельности ретикулярной формации ствола мозга и заднего гипоталамуса, что отражает повышение судорожной готовности мозга [4, 5, 9]. Дети, находившиеся в момент катастрофы на ЧАЭС в критическом периоде цереброгенеза (8—15 недель гестации), имеют наиболее выраженные нарушения функционального состояния головного мозга [9].
В патогенезе психических расстройств у детей, подвергшихся пренатальному воздействию радионуклидов в результате катастрофы на ЧАЭС, прослежено значение как нерадиационных факторов (изменение условий жизни и привычной структуры питания беременных женщин, пренатальной патологии, ухудшения социально-экономической ситуации), так и эффектов облучения [3, 9, 10].
Результаты, полученные украинскими исследователями, изучавшими внутриутробно облученных детей, свидетельствуют о связи интеллектуальных и эмоционально-поведенческих нарушений с радиационной патологией щитовидной железы (с порогом эффекта 0,30 Зв пренатального облучения щитовидной железы) [9], что объясняется особой радиочувствительностью щитовидной железы. Радиационное поражение этого органа является начальным звеном вовлечения в патологический процесс системы щитовидная железа — гипофиз — гипоталамус, что может приводить к отставанию в физическом развитии, запаздыванию созревания ЦНС, нарушениям психоэмоционального развития [8].
Проводимые исследования свидетельствуют об актуальности изучаемой проблемы и необходимости организации долговременного наблюдения за всеми пренатально облученными детьми при проведении углубленных клинических нейрофизиологических, психологических и других исследований с учетом реконструкции индивидуальных доз облучения на плод [9, 10]. Необходимо отметить, что дети, рожденные от беременных, эвакуированных из зоны отчуждения, являются наиболее критичными по пренатальному облучению, особенно по 131I. По-видимому, именно эта группа детей является наиболее адекватной для изучения последствий внутриутробного облучения головного мозга и сравнения с данными японских исследований [9]. Чрезвычайно актуальна также задача выработки адекватной концепции психиатрической, психотерапевтической и социально-психологической абилитации данных детей.
Литература
1. Гайдук Ф. М., Игумнов С. А., Шалькевич В. Б. // Социальн. и клин, психиатрия. – 1994. – № 1. – С. 44–49.
2. Дубинин Н. П. //Докл. АН СССР. Сер. Биология. – 1991.–Т. 314, № 6. – С. 1491–1494.
3. Ермолина Л. А., Лягинская А. М., Сухотина Н. К. и др. // Чернобыльская катастрофа: прогноз, профилактика, лечение и медико–психологическая реабилитация пострадавших. – Мн., 1994. – С. 164–166.
4. Игумнов С. А. Психическое развитие детей, подвергшихся воздействию радионуклидов в пренатальном периоде: Автореф. дис. ... канд. мед. наук. – Мн., 1994. – 25 с.
5. Игумнов С. А. // Здравоохр. Беларуси. – 1994. – № 10. – С. 28–39.
6. Игумнов С. А., Шемякина Е. В., Авин А. И. // III Междунар. конф. "Социально–психологическая реабилитация населения, пострадавшего от экологических и техногенных катастроф". – Мн., 1996. – С. 37.
7. Козлова И. А.. Пуховский А. А., Рябухин В. Ю. // Журн. неврологии и психиатрии им. Корсакова. – 1995. – Т. 95, № 1.–С. 70–74.
8.Лягинская А. М., Терещенко И. Я., Василенко И. Я. // Чернобыльская катастрофа и медико–психологическая реабилитация пострадавших. – Мн., 1992. – С. 105–108.
9.Нягу А. И., Логановский К. Н., Чебан А. К. и др. // 5–я Междунар. науч.–техн. конф. "Чернобыль–96. Итоги 10 лет работ по ликвидации последствий аварии на ЧАЭС": Сб. тез. – Зеленый Мыс, 1996. – С. 422–423.
10.Пршшпко Л. Л., Нягу А. И., Козлова А. И. и др. // Актуальные и прогнозируемые нарушения психического здоровья после ядерной катастрофы в Чернобыле: Тез. Междунар. конф. –Киев, 1995. – С. 316–317.
11. Терещенко Н. Я., Буренин П. И., Гуськова А. К. и др. Состояние здоровья детей при антенатальном и постнатальном облучении. – М.: ИБФ МЗ РФ, 1982. – 89 с.
12. Терещенко Н. Я., Лягинская А. К., Бурцева Л. И. // Научно–практические аспекты сохранения здоровья людей, подвергшихся радиационному воздействию. – Мн., 1991. – С. 175– 177.
13. Экстренная помощь в медицинской практике/ Под ред. К. Ожильви. – М.: Медицина, 1984. – 704 с.
14. Armand L. // Reprod. Toxicol. – 1987. – V. 1, N 1. – P. 3–16.
15. Blot W. I., Miller R. W. // Radiology. – 1973. – V. 106. –P. 617–619.
16. Brent R. L. //Teratology. – 1980. – V. 21. – P. 281–298.
17. Brent R. L. // Contr. Epidemiol. Biostat. – 1979. – V. 1. –P. 147–183.
18. Caviness V. S. // Develop. Neurobiol. – 1989. – V. 12. – P. 1–10.
19. Dekaban A. S. // J. Nucl. Med. – 1968. – V. 9. – P. 471–477.
20. Fushiki S. //Congenit. Anom. – 1988. – V. 28. – P. 111–125.
21. Hicks S. P., D’Amato С. I. // Amer. J. Forens. Med. Pathol.– 1980. – N 1. – P. 309–317.
22. International programme on the health effects of the Chernobyl accident. – Geneva: WHO, 1993. – 19 p.
23. Jordaan H. V. // Obstet. Gynecol. – 1979. – V. 53. – P. 146–150.
24. Kameyama K., Hoshino K. // Radiation risks to the developing nervous system. – Stuttgart, New York: Gustav Fischer Verlag, 1986. – P. 75–92.
25.Masao K, Mariko M., Yutaka O. // Acta med. Nagasaki. – 1991. – V. 36, N 1–4. – P. 191–198.
26. Miller R. W., Blot W. I. // Lancet. – 1972. – V. 2. – P. 784–787.
27. Mole R. H. // Intern. J. Radiat. Biol. – 1990. – V. 58. – P. 705–711.
28. Nokkentved К. Effects of Diagnostic Radiation Upon the Human Fetus. – Copenhagen: Munksgaard, 1968. – 87 p.
29. Oppenheim В. E., Griem M. L., Meier P. // Radiology. – 1975. – V. 114. – P. 529–534.
30. Otake M., Yoshimaru H., Schull W. J. // RERF TR. – 1987.–V. 16. – 40 p.
31.Otake M., Schull W. J., Yoshimaru H. // RERF CR. – 1989.–V. 4. – 14 p.
32. Rakic P. // Molecular bases of neural development. – New York: John Wiley and Sons, 1985. – P. 139–160.
33. Rakic P. // Science. – 1988. – V. 241. – P. 170–241.
34. Schull W.I., Otake M., Yoshimaru H. // RERF TR. – 1988.–V. 3. – 46 p.
35. Schull W. J., Nishitani H., Nasuo K. et al. // RERF TR. –1991. – V. 13. – P. 12–46.
36. Yamazaki J. N., Wright S. W., Wright P. M. // Amer. J. Dis. Child. – 1954. – V. 87. – P. 448–455.
37. Yokota S., Tagava D., Otsuru S. et al. // Nagasaki Med. J. – 1963. – V. 38. – P. 92–95.
Медицинские новости. –1997. – № 5. – С. 17-21.
Внимание! Статья адресована врачам-специалистам. Перепечатка данной статьи или её фрагментов в Интернете без гиперссылки на первоисточник рассматривается как нарушение авторских прав.