Последствия поступления в организм отдельных радионуклидов

Патологические процессы, развивающиеся в результате инкорпорации различных радионуклидов, отличаются большим своеобразием, завися-щим от ряда факторов, из которых главными являются вид испускаемо-го излучения, особенности кинетики в организме, скорости распада и выведения, органотропность. Ниже будут приведены примеры, характе-ризующие специфику действия отдельных радионуклидов, имеющих наибольшую биологическую значимость при загрязнении внешней сре-ды продуктами ядерных взрывов и аварий ядерных энергетических уста-новок — радиоактивных цезия, стронция, йода, плутония.

Цезий-137, 134

137С8 — смешанный р,у-излучатель с периодом полураспада около 30 лет. Максимальная энергия р-частиц составляет 0,51 МэВ; энергия у-квантов — 0,662 МэВ. Основное количество 137С8 поступает в орга-низм человека с пищей, до 25% — через органы дыхания.

Большинство солей цезия хорошо растворимы, и поэтому всасывание их из легких и желудочно-кишечного тракта осуществляется быстро и практически полностью. Распределение в организме 137Сз сравнительно равномерное. До 50% этого радионуклида концентрируется в мышечной ткани, причем чем интенсивнее работает мышца, тем больше в ней от-кладывается радиоцезия. Наибольшее содержание 137С§ обнаруживается в миокарде. В более поздние сроки довольно большое количество 137Сз содержится в печени и почках. В скелете задерживается не более 5% по-ступившего в организм изотопа.

Выведение цезия, независимо от пути его поступления, на 3/5 проис-ходит с мочой и на 2/5 с калом. Выводимый через кишечник цезий в зна-чительной мере подвергается реабсорбции. Эффективный период полу-выведения 137Сз у человека составляет от 50 до 150, в среднем 110 сут.

При длительном поступлении 137Сз в организм происходит его накоп-ление. Через плаценту радиоактивный цезий легко проникает в организм плода. У лактируюших животных около 10% 137Сз поступает в молоко.

Характер распределения радиоцезия в организме во многом определя-ет клиническую симптоматику при его поступлении. При достижении определенной дозы вначале обнаруживаются общие реакции со стороны системы крови, нервной системы. Позже присоединяются нарушения функций критических органов: мышц, печени. Они проявляются нару-шениями некоторых ферментных систем в клетках этих органов, измене-ниями ЭКГ, электромиограммы.

При одновременном поступлении в организм цезия и калия, калий накапливается в 3 раза быстрее и может вытеснять цезий. В связи с этим при лечении поражений радиоактивным цезием рекомендуется и с успе-хом применяется метод изотопного разбавления. Повышение содержа-

ЧЗСТЬП^РАДИОБИОЛОГИЯ

ния калия в пище и интенсификация водного обмена способствуют выве-дению цезия из организма.

Изотопы цезия включаются в биологический круговорот и свободно мигрируют по биологическим цепочкам. Сейчас (как следствие ядерных испытаний и радиационных аварий) 137С$ повсеместно обнаруживают в организмах разных животных и у человека.

Содержание 137Сз в организме может быть измерено как прямыми (измерение мощности дозы у-излучения от тела), так и косвенными (из-мерение р- и у- излучений от выделений) методами. С помощью стацио-нарных СИЧ с защитной камерой удается зарегистрировать присутствие в организме 1,0 нКи 137Сз (40 Бк). В пробах мочи определяются концент-рации порядка 15 пКи/л (0,6 Бк/л).

Изотоп 134Сз имеет период полураспада около 2 лет, что и определяет его меньшую опасность по сравнению с 137Сз. Мощность дозы от 134Сз на зараженной территории снижается значительно быстрее. По проявлени-ям биологического действия оба изотопа существенно не различаются.

Стронций-ЗО

90§г — р-излучатель с периодом полураспада 28,6 лет. Энергия испу-скаемых при его распаде р-частиц составляет 0,54 МэВ. В результате рас-пада 908г образуется 90У, тоже р-излучатель с максимальной энергией р-частиц 2,18 МэВ. Период полураспада 90У составляет 64,2 ч.

Выпадающие на поверхность Земли изотопы стронция мигрируют по биологическим цепочкам и, в конце концов, могут поступить в организк

человека.

Степень и скорость всасывания радиостронция из желудочно-ки-шечного тракта зависит от того, в состав какого химического соедине-ния он входит, от возраста человека и функционального состояния ор-ганизма, от состава пищевого рациона. Так, у лиц молодого возраста стронций всасывается быстрее и полнее. Увеличение содержания в дие-те солей кальция снижает всасываемость соединений стронция. При по-треблении молока всасываемость стронция повышается. В разных усло-виях всасываемость стронция из желудочно-кишечного тракта человека колеблется от 11 до 99%.

Всосавшийся стронций активно включается в минеральный обмен. Являясь аналогом кальция, радиоактивный стронций депонируется пре-имущественно в костях и в костном мозге, которые и оказываются крити-ческими органами.

Выводится стронций с калом и мочой, а, как установлено в экспери-менте, у лактирующих самок и с молоком. Эффективный период полувы-ведения составляет -17,5 лет.

В ранние сроки после поступления 908г в большом количестве наблю-даются изменения в органах, через которые он поступает или выводится: слизистые оболочки рта, верхних дыхательных путей, кишечник. Позд-нее нарушаются функции печени. При ингаляционном поступлении ма-лорастворимых соединений стронция изотоп может достаточно прочно

фиксироваться в легких, которые в этих случаях вместе с дыхательными путями являются критическими органами. Однако в отдаленные сроки и после ингаляционного поступления критическими органами становятся кости и костный мозг, в которых депонируются до 90% всей активности.

В процессе реакции кроветворной ткани на радиостронций в течение длительного времени морфологический состав крови меняется мало. Лишь при поступлении больших количеств развивается и прогрессирует цитопения. Тяжелых случаев поражения с острым или подострым тече-нием у человека не наблюдали. По аналогии с данными, полученными на животных, можно полагать, что такие случаи будут напоминать клиниче-скую картину острой лучевой болезни после внешнего облучения в дозах, при которых преимущественно поражается костный мозг.

При длительном поступлении радиостронция и подостром течении лучевой болезни постепенно развивается анемия, наблюдаются угнете-ние спермато- и овогенеза, нарушения иммунитета, функции печени и почек, нейроэндокринной системы, сокращается продолжительность жизни.

В отдаленные сроки развиваются гипер- или гипопластические про-цессы в костном мозге, лейкозы, саркомы кости. Реже наблюдаются но-вообразования в гипофизе и других эндокринных органах, в яичниках, молочной железе.

Большой период полураспада 908г определяет длительное сохранение высоких уровней заражения территорий и объектов среды после загряз-нения этим радионуклидом.

Среди продуктов ядерного деления присутствует и 898г, который также является р-излучателем; энергая р-частиц у него составляет 1,5 МэВ. Од-нако период полураспада 898г короче — 53 сут, поэтому степень радиоак-тивного загрязнения объектов в этом случае снижается гораздо быстрее.

Йод-131

1311 — р,у-излучатель с периодом полураспада 8,05 сут. Энергия р-час-тиц составляет 0,25-0,812 МэВ, энергия у-квантов — 0,08-0,722 МэВ. Соединения йода хорошо растворимы и при алиментарном поступлении практически полностью всасываются в кровь. Болыпая часть йода всасы-вается и при ингаляционном поступлении.

Около 30% поступившего в кровь йода откладывается в щитовидной железе и выводится из нее с биологическим периодом полувыведения 120 сут. Эффективный период полувыведения из щитовидной железы ра-вен 7,5 сут. Остальные 70% всосавшегося йода равномерно распределя-ются по другим органам и тканям. Биологический период полувыведения этой фракции составляет 12 сут; эффективный — 4,8 сут. Примерно 10% от этой органически связанной формы йода выводится с калом. Основ-ное же количество радиоактивного йода выводится с мочой. Незначите-льное количество — через легкие, а также с потом, слюной, молоком.

У взрослого человека при алиментарном поступлении 1 мкКи 13Ч °жидаемая эквивалентная доза облучения щитовидной железы составля-

г 1,8 бэр (4,8 • 10~7 Зв/Бк). При ингаляционном поступлении соотноше-ие'составляет 1,1 бэр/мкКи (2,9 • 10~7 Зв/Бк). Доза облучения щитовид-ой железы детей и подростков при поступлении такого же количества !Ч больше из-за меньшей массы щитовидной железы. После однократ-ого поступления 13Ч доза облучения щитовидной железы накапливается чень быстро: 50% дозы за 7,5 дней, а 90% — уже за 25.

Биологическую активность 1311 характеризуют следующие экспери-

гентальные данные.

У крыс при однократном введении в желудок среднесмертельная доза 311 за 120 сут наблюдения составила 88,8 Бк/г. При введении изотопа в [озе в 10 раз меньшей наблюдали развитие деструктивных процессов в цитовидной и паращитовидной железах, реактивные изменения в гипо-|шзе. Развивалось расстройство функций половых желез, нарушался клральный цикл, снижалась плодовитость вплоть до полной стерильно-;ти. При длительном введении животным радиоактивного йода развива-шсь изменения в передней доле гипофиза, нарушались функции всех •келез внутренней секреции. В поздней стадии хронического поражения эазвивался нефросклероз. В отдаленные сроки после введения радиоак-гивного йода у животных развивались опухоли щитовидной, паращито-видной и молочной желез.

Пороговой дозой для развития гипотиреоза у человека называют дозу 45 Гр. Эта доза соответствует результату однократного поступления в ор-ганизм примерно 3 мКи радиоактивного йода. Наибольшая опасность при поступлении в организм 13Ч связана с возможностью возникновения рака щитовидной железы. Коэффициент риска его развития после радиа-ционного воздействия составляет 5 • 10~43в~'.

Плутоний-239

239Ри — трансурановый элемент, обладающий высокой радиотоксич-ностью. Это смешанный а- и у-излучатель. Энергия а-частиц составляет 5,5 МэВ, а у-квантов — 0,01-0,4 МэВ. Период полураспада 239Ри состав-ляет 24 360 лет.

Среди продуктов, участвующих в формировании зон радиоактивного заражения после ядерных взрывов или аварий ядерных энергетических установок, присутствует часть нераспавшегося горючего или заряда, в ча-стности плутоний. Обычно его количества малозначимы, однако в случа-ях механического разрушения ядерных боеприпасов заражение плутони-ем может быть достаточно существенно.

Плутоний легко гидратируется и склонен к комплексообразованию. Образующиеся в результате соединения в большинстве своем очень пло-хо растворимы.

Внешнее облучение 239Ри не опасно для человека. Поступление же этого изотопа внутрь организма, которое может произойти алиментар-ным, ингаляционным путем или через поврежденную и даже неповреж-денную кожу, требует проведения немедленных и весьма активных лечеб-

Глава 22. ПОРАЖЕНИЯ В РЕЗУЛЬТАТЕ ВНУТРЕННЕГО РАДИОАКТИВНОГО ЗАРАЖЕНИЯ

Абсорбция плутония из желудочно-кишечного тракта в кровь очень мала. Для наиболее хорошо растворимых соединений (нитрат плутония) она составляет 3 • 10~5, а для сравнительно плохо растворимых (оксид плутония) — 1 • 10~6. Иногда могут быть и более высокие значения резор-бции. На абсорбцию существенно влияет состав пищевого рациона.

При ингаляционном поступлении значительное количество плутония надолго оседает в легких, позднее частично перемещается в бронхолегоч-ные лимфатические узлы, а затем и в кровь.

Всасывание плутония через кожу зависит от ее состояния. Наличие ссадин и царапин, воздействие растворителей, кислот резко повышают резорбцию плутония через кожу. Если кожа не повреждена, плутоний по-ступает в основном через волосяные фолликулы.

Поступивший в кровь плутоний откладывается в печени (45%), в ске-лете (45%), остальное его количество — в других органах и тканях, и вы-водится с экскретами в ранние сроки после поступления.

Доля плутония, отложившегося в гонадах, составляет примерно 3,5 • 10~4 у мужчин и 1 • 10~4 у женщин.

Биологический период полувыведения плутония из скелета составля-ет 100 лет, а из печени — 40 лет. Эффективный период полувыведения для 239Ри практически равен биологическому.

В экспериментах после энтерального введения больших количеств плутония в клинической картине преобладали проявления поражения функций кроветворения и кровообращения. Животные погибали в тече-ние 2—3 нед от апластической анемии и кровоизлияний. При подостром поражении нарушения кроветворной функции сопровождались развити-ем регенераторных процессов в системе крови. Происходило рассасыва-ние костного вещества. Животные погибали от цирроза печени, прояв-лявшегося асцитом, желтухой, истощением.

После введения малых доз 239Ри крысам развивалась хроническая форма поражения, проявлявшаяся возникновением гипо- и гиперпла-стических процессов в системе крови, развитием цирроза печени, неф-росклероза, злокачественными новообразованиями в различных орга-нах, наиболее часто в костях.

При поступлении плутония через органы дыхания критическим ор-ганом оказываются легкие. Острые поражения плутонием при ингаля-ционных затравках характеризовались развитием фибринозной пневмо-нии с пневмосклерозом, от которой при введении высоких доз (порядка 8,1 • 104 Бк/кг) собаки погибали через 4 мес. Наблюдалось истощение животных, постепенно развивались умеренные лимфопения и лейкопе-ния. Развитие пневмосклероза наблюдалось при введении в легкие и ме-нылих количеств плутония, однако в этих случаях процесс протекал медленнее. Для поздних сроков характерно возникновение опухолей легких.

Время накопления дозы медленное — 50% дозы в скелете и печени ре-ализуются в течение 27—100 лет. Прижизненное определение плутония в организме возможно с помощью СИЧ или по активности проб мочи.