Tkanki hierarchiczne najczęściej odpowiadają na napromienianie wczesnym (ostrym) odczynem popromiennym. Jest to uproszczona teoria, dająca jednak obraz mechanizmów reakcji popromiennej jelita cienkiego. Ostry odczyn popromienny w tej tkance zależy od długości życia dojrzałych komórek nabłonka jelita. Ujawnia się on po okresie utajenia trwającym kilka dni, co odpowiada długości życia dojrzałych komórek nabłonka jelita. Ostry odczyn jest spowodowany niedostatkiem tych komórek.

Ostatnio zwraca się uwagę, że nie tylko depopulacja komórek nabłonka jest odpowiedzialna za powstanie ostrej reakcji popromiennej, ale biorą w niej, w kolejnym etapie, również udział cytokiny: interleukiny, prostaglandyny, interferon α i TGF β3 oraz wiele enzymów, takich jak: metyloproteinazy, cyklooksygenazy, kapsazy.

W pierwszej fazie odczynu dochodzi do uszkodzenia enterocytów wytworzenia aktywnego tlenu i destrukcji błon komórkowych nabłonka jelit. W drugiej fazie zostaje zapoczątkowany proces angiogenezy. W trzeciej fazie dochodzi do nasilenia procesów zapalnych, aktywacji wielu cytokin, m.in. Nb, co w efekcie prowadzi do utraty spójności i ciągłości błony śluzowej jelita. W następstwie aktywacji komórek zapalnych i utraty mechanizmów obronnych dochodzi do nadkażeń bakteryjnych i grzybiczych.[4] Wielkość dawki całkowitej i sposób jej frakcjonowania nie wpływają zasadniczo na czas ujawnienia ostrego odczynu popromiennego. Na jego nasilenie mogą mieć wpływ takie czynniki jak wysokość dawki akumulowanej tygodniowej, przerwy w leczeniu lub zastosowanie jednoczesne cytostatyków.[5,6]

Najczęściej występującym objawem ostrej reakcji popromiennej ze strony jelita cienkiego jest biegunka. Stan ten polega na zwiększonym ponad normę wydalaniu wody z kałem, ponad 200 ml na dobę. Stolce są częstsze, nieuformowane i bardziej obfite. Wyróżnia się cztery podstawowe patomechanizmy powstawania biegunki:

• osmotyczny,
• wydzielniczy,
• związany z upośledzeniem wchłaniania wody i elektrolitów,
• motoryczny.
  
  

Pod wpływem promieniowania jonizującego dochodzi do uszkodzenia komórek prekursorowych i przejściowych nabłonka jelit. Zdrowy nabłonek jelita cienkiego charakteryzuje się dużą frakcją wzrostową. W ciągu jednej minuty złuszczeniu ulega 20-30 mln enterocytów. W celu zachowania ciągłości nabłonka ubytek ten musi zostać uzupełniony poprzez różnicujące się komórki warstw głębszych. Zniszczenie komórek macierzystych przez promieniowanie jonizujące lub cytostatyki skutkuje brakiem możliwości uzupełnienia ubytku komórek warstwy wierzchniej. Powoduje to przerwanie ciągłości nabłonka i stan zapalny ze spłaszczeniem kosmków jelitowych.[6-9]

Ostra reakcja popromienna jelita manifestuje się biegunką, zwiększonym pasażem jelitowym i nadmierną przepuszczalnością ściany jelita dla makromolekuł. Zaburzenia te są związane ze zmianami morfologicznymi w jelicie manifestującymi się skróceniem kosmków jelitowych, naciekami z komórek plazmatycznych w błonie podstawnej, megalocytozą komórek nabłonka jelita, rzadziej z powstawaniem mikroropni. Zmiany są potencjalnie odwracalne i ulegają wygojeniu w kilka tygodni po zakończeniu radioterapii. Popromienne zmiany znajdowane są w segmentach odległych od napromienianego obszaru. Przypuszcza się, że nawet dawki niewielkie, wielkości 2 Gy, powodują uruchomienie mechanizmu kompensacyjnego w jelicie.[6-9]

Efektem zachwianej homeostazy jest zmniejszenie powierzchni wchłaniania kosmków i zaburzenie wchłaniania wody, soli mineralnych, kwasów żółciowych oraz zwiększona przepuszczalność dla makromolekuł. Substancje te w zwiększonej ilości wydalane są z kałem. Biegunki występujące w przebiegu radioterapii i chemioterapii wynikają z upośledzenia absorpcji.[8]

W następstwie wyżej opisanych uszkodzeń może dochodzić do powstania nadżerek i owrzodzeń, a w efekcie do biegunek z towarzyszącym krwawieniem. Stanowi to dodatkowo drogę do nadkażeń bakteryjnych i grzybiczych.

Oprócz biegunek najczęściej spotykanym objawem ostrej reakcji popromiennej ze strony jelita cienkiego są nudności i wymioty. Mechanizm ich powstawania pozostaje niejasny. Powodem tych dolegliwości u chorych napromienianych na obszar jamy brzusznej i miednicy prawdopodobnie jest pobudzenie neurotransmiterów w błonie śluzowej przewodu pokarmowego.[8,9]

Badania prowadzone na gryzoniach wykazały, że promieniowanie powoduje zaburzenie motoryki jelita poprzez zmianę w stężeniu neurotransmiterów. Popromienne zmiany funkcji mioelektrycznej jelita są często bardziej rozległe niż obszar napromieniania i mogą być do pewnego stopnia nieodwracalne. Dowodzi tego występowanie u chorych z popromiennym odczynem w dystalnym odcinku przewodu pokarmowego zaburzeń perystaltyki i dolegliwości z górnego odcinka jelita cienkiego. Badania perystaltyki jelita psów wykazały, że jego napromienienie wiązało się z nasilonymi ruchami robaczkowymi w kierunku pasażu jelitowego i w kierunku przeciwnym. Te zaburzenia motoryki jelita mogą objawiać się biegunką, nudnościami i wymiotami, ale także silnymi bólami brzucha o charakterze kolki.[7-9]

Prawdopodobieństwo wystąpienia nudności i wymiotów wzrasta w przypadku łączenia radioterapii i chemioterapii. Również cytostatyki pobudzają receptory położone w błonie śluzowej przewodu pokarmowego. W tym obwodowym mechanizmie odgrywa rolę także bezpośrednie uszkodzenie nabłonka przewodu pokarmowego przez promieniowanie jonizujące i cytostatyki, np. 5-fluorouracyl, najczęściej wykorzystywany w radiochemioterapii nowotworów przewodu pokarmowego.

Często obserwowane podczas radioterapii miednicy bóle brzucha, opisywane jako bolesne kurcze jelit, są skąpo wyjaśnione w dostępnym piśmiennictwie. Mimo że ich nasilenie oceniane jest powszechnie za pomocą skali EORTC/RTOG (tabela), mechanizm ich powstawania nie jest dostatecznie zbadany. Wspomniane badania na zwierzętach sugerują ich etiologię z zaburzeniami motoryki jelita spowodowanymi napromienianiem.[10]

Istnieje wiele teorii dodatkowo wyjaśniających patomechanizmy wczesnej reakcji popromiennej w jelicie cienkim. Postuluje się rolę enzymów trzustki i kwasów żółciowych w zaostrzaniu uszkodzenia jelita. Eksperymentalne zastosowanie inhibitorów wydzielania tych enzymów (analogów somatostatyny) powoduje zmniejszenie częstości i nasilenia wczesnych oraz późnych reakcji popromiennych ze strony jelita.[9]

Mechanizmy oddziaływania promieniowania na tkanki zdrowe nie są do końca poznane. Nadal trwają badania nad patomechanizmem i znaczeniem wczesnych reakcji popromiennych oraz czynników modyfikujących ich występowanie i nasilenie.

Czynniki wpływające na wystąpienie reakcji popromiennej ze strony jelita

Głównym czynnikiem jest objętość napromienionego jelita. Nasilenie i przebieg ostrej reakcji zależy od objętości jelita w dawce średniej i wysokiej.

Opisano zależność pomiędzy objętością jelita cienkiego w obszarze napromienianym a występującymi powikłaniami. Letscher i wsp. zaobserwowali, że u pacjentów, u których objętość jelita cienkiego w polu napromienianym jest mniejsza niż 77 cm³, ryzyko wystąpienia biegunek w ciągu pięciu lat wynosi 31 proc., w porównaniu z 42 proc., gdy objętość napromienianego jelita była większa niż 328 cm³.[11]

Również Minsky i wsp. stwierdzili, że objętość jelita cienkiego w polu napromieniania ogranicza dawkę promieniowania możliwą do zastosowania podczas radiochemioterapii raka odbytnicy. Wystąpienie powikłań popromiennych 3. stopnia wiązało się z napromienieniem objętości jelita cienkiego większej niż 700 cm³.[12] Zmniejszenie objętości jelita w wiązce promieniowania uzyskuje się poprzez napromienianie pacjenta z wypełnionym pęcherzem moczowym lub – co jest bardziej skuteczne – w pozycji na brzuchu na podkładce typu belly board.[13] Najistotniejszymi czynnikami wpływającymi na wystąpienie i przebieg ostrej reakcji popromiennej są dane dozymetryczne i sposób planowania radioterapii. Najnowsze techniki planowania i realizacji radioterapii są pomocne w zmniejszaniu objętości napromienianego jelita, a co za tym idzie – zmniejszaniu częstości występowania i nasilenia ostrej reakcji popromiennej.

Innym sposobem minimalizacji dolegliwości może być leczenie farmakologiczne. Badano rolę licznych substancji chemicznych, takich jak sukralfat, oktreotyd czy antyoksydanty. Nie przyniosło to jednak jednoznacznych wyników, które umożliwiłyby rekomendowanie któregoś z leków do codziennej praktyki klinicznej.[7,13,14]