RU2392856C1

RU2392856C1 - Method of determination of organism reaction to radiation

Info

Publication number: RU2392856C1
Application number: RU2008144769/14A
Authority: RU
Inventors: Светлана Николаевна Шатохина (RU); Светлана Николаевна Шатохина; Владимир Николаевич Шабалин (RU); Владимир Николаевич Шабалин; Андрей Сергеевич Балканов (RU); Андрей Сергеевич Балканов
Priority date: 2008-11-13
Filing date: 2008-11-13
Publication date: 2010-06-27

Abstract

FIELD: medicine. ^ SUBSTANCE: invention refers to medicine and can be applied in determination of organism reaction to radiation effect. It involves microscopic examination of blood serum structure before and after radiation. Post-radiation examination is performed after total radiation dose of 30-32.5 Gy and over each 10-12.5 Gy. Further, obtained results are compared. If a tendency to restore structure similar to morphological presentation of blood serum before treatment is detected, then organism reaction to radiation course is considered satisfactory. In the absence of tendency to restore structure, organism reaction to radiation course is considered unsatisfactory. ^ EFFECT: possible analysis of human organism state change during radiotherapy, using complex assessment of blood serum state, enabling timely actions to be taken to reduce negative communal effect caused by radiation course performed. ^ 2 dwg, 2 ex

Description

Изобретение относится к медицине, в частности к исследованию биологических жидкостей при контроле состояния пациента во время проведения лучевой терапии.The invention relates to medicine, in particular to the study of biological fluids in monitoring the patient's condition during radiation therapy.

Фундаментальной задачей контроля за состоянием человеческого организма, испытывающего воздействие ионизирующей радиации, является вскрытие общих закономерностей биологического ответа на это воздействие, которые могут являться научной основой регламентации использования радиационного фактора в медицине.The fundamental task of monitoring the state of the human body experiencing the effects of ionizing radiation is to reveal the general laws of the biological response to this effect, which can be the scientific basis for regulating the use of the radiation factor in medicine.

Современные парадигма повреждения радиацией биологического объекта предусматривает прежде всего ее непосредственное воздействие на клетки-мишени, что приводит к возникновению хромосомных аббераций (прямой эффект) и радиолиза воды (непрямой эффект), вызывающих гибель клетки.The modern paradigm of radiation damage to a biological object provides, first of all, for its direct effect on target cells, which leads to the appearance of chromosomal aberrations (direct effect) and radiolysis of water (indirect effect), causing cell death.

Известен способ прогнозирования степени тяжести реакции слизистой оболочки полости рта и глотки в процессе лучевой терапии (Патент РФ №2320271, МПК А61В 8/13, публ. 2006), включающий ежедневную клиническую оценку состояния слизистой оболочки полости рта до появления первых клинических признаков лучевой реакции, и в день их появления повторное проведение исследования слизистой оболочки полости рта методом оптической когерентной томографии. При этом клиническую оценку состояния слизистой оболочки полости рта проводят в соответствии с классификацией СТСАЕ.A known method for predicting the severity of the reaction of the mucous membrane of the oral cavity and pharynx during radiation therapy (RF Patent No. 2320271, IPC AB 8/13, publ. 2006), including a daily clinical assessment of the condition of the oral mucosa before the first clinical signs of radiation reaction, and on the day of their appearance, re-conducting the study of the oral mucosa by optical coherence tomography. In this case, a clinical assessment of the condition of the oral mucosa is carried out in accordance with the classification of CTCA.

Недостатком этого метода является то, что его невозможно использовать при онкологических заболеваниях внутренних органов, кроме того, для его выполнения требуется сложное техническое обеспечение.The disadvantage of this method is that it cannot be used for cancer of the internal organs, in addition, it requires complex technical support.

Известен способ прогнозирования индивидуальной радиочувствительности в условиях гипоксии (Патент РФ №2075078, МПК G01N 33/48, публ. 1997), включающий проведение гипоксической пробы, двухкратную биопсию кожи до и после пробы, гистологическую обработку биоптатов с выявлением тканевых базофилов путем метахромазии с тиазиновым красителем, а затем подсчет всех структурно-метаболических форм тканевых базофилов и определение прогноза расчетным методом.A known method for predicting individual radiosensitivity in conditions of hypoxia (RF Patent No. 2075078, IPC G01N 33/48, publ. 1997), including conducting a hypoxic test, a double skin biopsy before and after the test, histological processing of biopsy specimens with identification of tissue basophils by metachromasia with a thiazine dye and then counting all the structural and metabolic forms of tissue basophils and determining the prognosis by calculation method.

Недостатком этого способа является то, что полученные результаты являются экспериментальными и пока не нашли своего подтверждения в клинике.The disadvantage of this method is that the results are experimental and have not yet been confirmed in the clinic.

Известен способ прогнозирования осложнений при противоопухолевом лечении (Патент РФ№2107918, МПК 33/82, публ. 1998), а именно определение реакции организма на лучевое воздействие с целью его рациональной коррекции, включающий биохимическое исследование крови до и в процессе лечения с определением и анализом количества витамина А в плазме и эритроцитах. Способ освобождает больного от неэффективного воздействия облучения.A known method for predicting complications in antitumor treatment (RF Patent No. 2107918, IPC 33/82, publ. 1998), namely, determining the response of the body to radiation exposure in order to rationally correct it, including a biochemical blood test before and during treatment with determination and analysis the amount of vitamin A in plasma and red blood cells. The method relieves the patient from the ineffective exposure to radiation.

Недостатком этого способа является то, что он предполагает оценку изменения состояния пациента только по одному показателю, который не дает общего представления о сложном механизме взаимодействия ионизирующей радиации и биологического объекта.The disadvantage of this method is that it involves assessing the change in the patient’s condition according to only one indicator, which does not give a general idea of the complex mechanism of interaction of ionizing radiation and a biological object.

Наиболее близким является способ определения реакции организма на лучевое воздействие с помощью микроскопического исследования структуры сыворотки крови до и после лучевого воздействия и их сравнение (Шабалин В.Н и др. Морфология биологических жидкостей человека. - М., 2001 г., с.136-141).The closest is a method for determining the body's response to radiation exposure by microscopic examination of the structure of blood serum before and after radiation exposure and their comparison (Shabalin V.N. et al. Morphology of human biological fluids. - M., 2001, p.136- 141).

Недостатком этого способа является значительная продолжительность сроков дегидратации в аналитической ячейке и сложность микроскопии в поляризованном свете, что отдаляет сроки оценки реакции организма и проведения соответствующей коррекции лечения.The disadvantage of this method is the significant duration of the dehydration time in the analytical cell and the complexity of microscopy in polarized light, which delays the timing of the assessment of the body's response and the corresponding treatment correction.

Предлагаемый способ позволяет преодолеть все указанные выше недостатки, его использование дает возможность анализировать изменение состояния организма человека в процессе проведения ему лучевой терапии, используя комплексную оценку состояния сыворотки крови.The proposed method allows to overcome all the above disadvantages, its use makes it possible to analyze the change in the state of the human body during radiation therapy, using a comprehensive assessment of the state of blood serum.

Для этого в способе определения реакции организма на лучевое воздействие, включающем микроскопическое исследование структуропостроения сыворотки крови до и после лучевого воздействия и их сравнение, предложено исследование после воздействия осуществлять после общей суммарной дозы облучения 30-32,5 Гр, а затем через каждые 10-12,5 Гр. При этом, если выявлена тенденция к восстановлению структуропостроения аналогичного морфологической картине сыворотки крови до начала лечения, определяют реакцию организма на курс облучения как удовлетворительную, а при отсутствии тенденции к восстановлению структуропостроения определяют реакцию организма на курс облучения как неудовлетворительную.To this end, in a method for determining the response of an organism to radiation exposure, including a microscopic examination of the structural design of blood serum before and after radiation exposure and their comparison, it is proposed to carry out a study after exposure after a total total radiation dose of 30-32.5 Gy, and then every 10-12 5 Gr. Moreover, if there is a tendency to restore structural engineering similar to the morphological picture of blood serum before treatment, determine the body's response to the irradiation rate as satisfactory, and in the absence of a tendency to restore structural construction, determine the body's response to the irradiation rate as unsatisfactory.

Важная особенность радиобиологии, определяемая ее прикладными аспектами, - овладение способами искусственного управления лучевыми реакциями биологических объектов и человека с помощью различных модифицирующих средств. Она состоит в том, чтобы из множества проявлений лучевого воздействия, обусловленного самой физической природой радиационного агента, каждый раз стремиться выделить ведущие, критические звенья, ответственные за исход рассматриваемой реакции.An important feature of radiobiology, determined by its applied aspects, is the mastery of the methods of artificial control of radiation reactions of biological objects and humans using various modifying means. It consists in the fact that from the many manifestations of radiation exposure, due to the physical nature of the radiation agent, each time seek to identify the leading, critical links responsible for the outcome of the reaction in question.

В поле зрения радиобиолога должны находиться и опосредованные эффекты, особенно при анализе сложных интегральных лучевых реакций организма, где их влияние проявляется наиболее значительно в связи с неизбежным вовлечением регулирующих систем и нейрогуморальных механизмов гомеостаза.The radiobiologist’s field of view should also include indirect effects, especially when analyzing complex integral radiation reactions of the body, where their influence is most significant in connection with the inevitable involvement of regulatory systems and neurohumoral mechanisms of homeostasis.

Коммунальный эффект, также называемый «эффектом свидетеля», заключается в поражении клеток, находящихся вне зоны воздействия радиации, но контактирующих тем или иным способом с облучаемыми клетками. При исследовании коммунального эффекта на разных тканевых системах было обнаружено, что большую роль играет тип облучаемых клеток и клеток «рецепторов», воспринимающих сигнал. Таким образом, эффект может проявляться на одних тканевых системах и полностью отсутствовать на других.The communal effect, also called the "witness effect", is to damage cells that are outside the radiation exposure zone, but in one way or another in contact with the irradiated cells. When studying the communal effect on different tissue systems, it was found that the type of irradiated cells and “receptor” cells that receive the signal play a large role. Thus, the effect may appear on some tissue systems and be completely absent on others.

Регистрацию коммунального эффекта можно наблюдать как в условиях in vitro (облучение отдельных клеток в клеточных культурах), так и в условиях in vivo (эксплантаты различных тканей).Registration of the communal effect can be observed both in vitro (irradiation of individual cells in cell cultures) and in vivo (explants of various tissues).

Пока не получено данных об увеличении интенсивности коммунального эффекта с ростом дозы облучения, что выделяет его из других радиобиологических эффектов, для которых характерно строгое соответствие величины эффекта дозе воздействия.So far, no data have been obtained on an increase in the intensity of the communal effect with an increase in the radiation dose, which distinguishes it from other radiobiological effects, which are characterized by a strict correspondence of the magnitude of the effect to the dose of exposure.

Предлагаемый нами способ базируется на оценке структуропостроения сыворотки крови, которая является составной частью высокоподвижной ткани организма - крови и несет в себе важнейшую интегральную информацию о его состоянии в заданном временном диапазоне.Our proposed method is based on the assessment of the structural design of blood serum, which is an integral part of highly mobile body tissue - blood and carries the most important integral information about its condition in a given time range.

На фиг.1 представлены образцы сыворотки крови больной П. с глиобластомой головного мозга: а - до начала курса гамма-облучения; б - после суммарной дозы облучения 32,5 Гр; в - после суммарной дозы облучения 42,5 Гр (пример 1).Figure 1 presents samples of blood serum of a patient P. with glioblastoma of the brain: a - before the start of the course of gamma radiation; b - after a total radiation dose of 32.5 Gy; in - after the total dose of 42.5 Gy (example 1).

На фиг.2 представлены образцы сыворотки крови больного А. с диагнозом рак легкого: а - до начала курса гамма-облучения; б - после суммарной дозы облучения 30 Гр; в - после суммарной дозы облучения 42,5 Гр (пример 2).Figure 2 presents samples of blood serum of patient A. with a diagnosis of lung cancer: a - before the start of the course of gamma radiation; b - after a total radiation dose of 30 Gy; in - after the total dose of 42.5 Gy (example 2).

Пример 1Example 1

Больная П., 43 лет с глиобластомой головного мозга. Назначен курс гамма-облучения, СОД-50 Гр. До начала курса терапии зафиксировали морфологическую картину сыворотки крови (фиг.1а). После СОД 32,5 Гр получали сыворотку крови и исследовали указанным способом: отметили угнетенное структуропостроение (отсутствие радиальности трещин, конкреций, фиг.1б), морфологическая картина сыворотки крови после следующей дозы облучения - 10 Гр выявила тенденцию к восстановлению структуропостроения сыворотки крови (фиг.1в).Patient P., 43 years old with cerebral glioblastoma. A course of gamma irradiation, SOD-50 Gy, was prescribed. Before the start of the course of therapy, the morphological picture of the blood serum was recorded (Fig. 1a). After SOD 32.5 Gy, blood serum was obtained and investigated in the indicated way: inhibited structural construction was noted (absence of radiality of cracks, nodules, fig. 1b), the morphological picture of blood serum after the next radiation dose of 10 Gy revealed a tendency to restore the structural structure of blood serum (Fig. 1c).

Видно, что наибольший пик угнетения структуропостроения («белая фация») у данной больной пришлось на общую суммарную дозу 32,5 Гр. Однако последующее облучение организма этой больной показало способность высокоподвижной ткани - сыворотки крови восстанавливать системную организацию (при последующем облучении до суммарной дозы 60 Гр морфологическая картина была подобна приведенной на фиг.1в).It is seen that the greatest peak in the inhibition of structural engineering ("white facies") in this patient was in the total total dose of 32.5 Gy. However, subsequent irradiation of the body of this patient showed the ability of highly mobile tissue - blood serum to restore systemic organization (with subsequent irradiation to a total dose of 60 Gy, the morphological picture was similar to that shown in figv).

Заключение: выявлена удовлетворительная реакция организма на фракционное лучевое воздействие.Conclusion: a satisfactory reaction of the body to fractional radiation exposure was revealed.

После завершения полного курса лечения больная выписана в удовлетворительном состоянии с рекомендациями наблюдения каждые 3 месяца.After completing the full course of treatment, the patient was discharged in satisfactory condition with recommendations for follow-up every 3 months.

Пример 2Example 2

Больной А., 73 лет с диагнозом рак легкого. Назначен курс гамма-облучения, СОД-50 Гр.Patient A., 73 years old, diagnosed with lung cancer. A course of gamma irradiation, SOD-50 Gy, was prescribed.

До начала курса терапии зафиксировали морфологическую картину сыворотки крови (фиг.2а). После СОД 30 Гр получали сыворотку крови и исследовали указанным способом. В дозе 30 Гр отметили угнетенное структуропостроение (отсутствие радиальности трещин, конкреций, фиг.2б), морфологическая картина сыворотки крови после следующей дозы облучения - 12,5 Гр характеризовалась отсутствие восстановления исходного структуропостроения сыворотки крови.Before the start of the course of therapy, the morphological picture of the blood serum was recorded (Fig. 2a). After SOD 30 Gy, serum was obtained and examined by the indicated method. At a dose of 30 Gy, oppressed structural engineering was noted (lack of radiality of cracks, nodules, Fig.2b), the morphological picture of blood serum after the next radiation dose of 12.5 Gy was characterized by the absence of restoration of the initial structural structure of blood serum.

«Белая фация» у данного больного сформировалась при общей суммарной дозе 30 Гр. Однако последующее облучение организма не способствовало восстановлению исходного (до начала лечения) структуропортроения сыворотки крови."White facies" in this patient was formed with a total total dose of 30 Gy. However, subsequent irradiation of the body did not contribute to the restoration of the initial (prior to treatment) structural structure of blood serum.

Заключение: выявлена неудовлетворительная реакция организма на фракционное лучевое воздействие.Conclusion: an unsatisfactory reaction of the body to fractional radiation exposure was detected.

Через 5 дней состояние больного резко ухудшилось и еще через сутки был констатирован летальный исход.After 5 days, the patient's condition deteriorated sharply and another day later a fatal outcome was observed.

С помощью заявленного способа могут быть отработаны своевременные меры по снижению отрицательного действия коммунального эффекта в ответ на проводимый курс облучения. Кроме того, при изучении механизма коммунального эффекта могут быть разработаны меры профилактики отрицательного воздействия на организм, что будет способствовать эффективному лечению онкологических больных.Using the inventive method, timely measures can be worked out to reduce the negative effect of the communal effect in response to the course of exposure. In addition, when studying the mechanism of the communal effect, measures can be developed to prevent negative effects on the body, which will contribute to the effective treatment of cancer patients.

Claims

A method for determining the response of an organism to radiation exposure, including a microscopic study of the structural design of blood serum before and after radiation exposure and their comparison, characterized in that the study after exposure is carried out after a total total radiation dose of 30-32.5 Gy, and then every 10-12 , 5 Gy, and when a tendency toward the restoration of structural engineering, similar to the morphological picture of blood serum before treatment, is detected, the body's response to the irradiation course is determined as satisfactory, and When there is no tendency to recovery pattern being determined by the body's reaction to the rate of exposure as unsatisfactory.