Функция сердца под действием полония. Влияние полония на костный мозг, селезенку

Добавил пользователь Дмитрий К.
Обновлено: 14.12.2024

Это кроветворная ткань, которая находится в крупных костях человека. В костном мозге есть гемопоэтические (кроветворные) стволовые клетки (ГСК), когда они делятся и созревают — образуются все виды клеток крови: эритроциты, лейкоциты, тромбоциты. ГСК — отправная точка для процесса кроветворения в организме. Процесс их деления практически ничем не ограничен: из небольшого числа ГСК может появиться множество «дочерних» клеток, они будут делиться дальше, созревать, а из них образовываться другие клетки крови.

Из-за такой способности ГСК к делению, они чувствительны к цитостатической химиотерапии и облучению. Поэтому процесс кроветворения может нарушиться во время лечения онкологических заболеваний (у людей, проходящих высокодозную химиотерапию, как правило, этот процесс останавливается). Если ввести такому пациенту подходящие ГСК, они смогут заселить костный мозг пациента своими «дочерними» клетками и восстановить кроветворение. Соответственно, цель врачей — собрать достаточное количество ГСК у здорового человека (донора) и пересадить их больному (реципиенту).

А как его достают? Большим шприцем из позвоночника?

Костный мозг — не спинной, поэтому никто не будет выкачивать у доноров стволовых клеток жидкость из позвоночника. Собрать клетки можно двумя способами. Первый и самый распространенный — взять их из крови. В таком случае донору предварительно на протяжении нескольких дней вводят подкожно препарат — стволовые факторы роста, что стимулирует выход ГСК из костного мозга в кровь.

Сам забор клеток из крови очень похож на обычное донорство компонентов крови, например, тромбоцитов. Человека сажают в кресло, из вены берут кровь, она фильтруется в аппарате. Дальше машина забирает себе стволовые клетки, а все остальное возвращает обратно донору. Процесс длится несколько часов.

Во втором случае берут не кровь, а сам костный мозг. Для этого донору делают общую анестезию, шприцем прокалывают тазовую кость и берут литр смеси костного мозга и крови (это не более 5 % всего костного мозга). После из взятой смеси выделяют стволовые клетки. Операция длится примерно полчаса, а донор в этом случае около двух дней проводит в стационаре. После процедуры могут быть болезненные ощущения, которые снимаются обезболивающими.

Второй вариант используется существенно реже, когда врачам не удается собрать периферические, то есть циркулирующие в крови, ГСК. Поскольку он сложнее, соглашаются на него в основном родственники нуждающегося в трансплантации. Впрочем, донор сам может выбрать способ забора клеток.

По данным американской компании Be The Match, которая курирует самый большой регистр (банк) доноров костного мозга в мире, хирургическое вмешательство для забора стволовых клеток требуется в 23 % случаев. По другим цифрам — американского Института юстиции — хирургическая процедура делается в 30 %, а в 70 % — стволовые клетки забирают через кровь.

Любой ли костный мозг подойдет больному или он чем-то отличается?

Нет, костный мозг у каждого свой. Найти себе донора с подходящими стволовыми клетками сложнее, чем с кровью. Иногда среди родственников пациента может оказаться потенциальный донор костного мозга, но так бывает только в 50 % случаев. Если среди родных нет никого подходящего, нужно искать человека с таким же HLA-генотипом (это цифровой показатель генов, он отвечает за тканевую совместимость).

Найти донора можно через регистры (банки) доноров костного мозга. В них содержатся данные людей, прошедших фенотипирование — исследование клеток и генотипа — и согласившихся стать донорами ГСК.

А как выглядят банки костного мозга?

Это не огромные больницы с генетическими материалами, а электронные базы, компьютерная сеть, в которой хранится информация о генотипе потенциальных доноров и больных. Система определяет, насколько совместимы донор и реципиент.

Совместимость у всех разная. У каждой клетки человека есть свой набор рецепторов — главный комплекс гистосовместимости. Рецепторы находятся на поверхности клетки, и по ним можно определить информацию о белках, которые находятся внутри. Так клетки собственной иммунной системы могут вовремя определять нарушения среды внутри клетки и устранять их или сигнализировать о них. До какого-то момента иммунная система способна таким образом распознавать наличие опухоли.

по теме

Лечение

Зафиксирован второй случай излечения от ВИЧ. На самом деле он третий

Для трансплантации необязательна совместимость групп и резус-факторов крови, важнее именно генетическая совместимость. Среди идеально подходящего неродственного донора и родственного донора, совпадающего не по всем пунктам, врачи выберут, скорее всего, последнего, потому что с ним ниже вероятность отказа от донации.

Порой больному подходят сразу 50-70 доноров, но бывает, что «генетический близнец» в регистре вовсе не находится. В последнем случае можно попробовать организовать донорские акции, чтобы больше людей прошли типирование, но в любом случае, если подходящего донора нет в банке, помочь пациенту не получится. Каждый год не менее трех тысяч людей умирают, потому что не смогли найти себе подходящего донора.

Пациент и донор с одним и тем же этническим происхождением вероятнее подойдут друг другу. Чем больше людей проходит типирование, тем больше в регистрах разных генетических данных, а значит, выше вероятность совместимости пациента и донора.

По данным американской компании Be The Match, больше всего проблем с поиском донора костного мозга у темнокожих людей, индейцев, уроженцев Аляски, азиатов, коренных гавайцев и других жителей островов Тихого океана, латиноамериканцев и метисов. Американский Институт юстиции сообщает, что афроамериканцы, у которых нет родственного донора, находят себе подходящего только в 25 % случаев, при этом, если донора нашли, в 80 % случаев это единственный вариант в реестре. Для азиатов этот показатель равен 40 %, для латиноамериканцев — 45 %, для европейцев — 75 %. Конкретный процент для метисов в статистике не приводится, но институт уточняет, что для них ситуация гораздо хуже.

Зачем нужны доноры костного мозга?

Еще один большой реестр доноров костного мозга в нашей стране находится в ведении «Русфонда» — Национальный регистр доноров костного мозга имени Васи Перевощикова. Он существует с 2013 года и объединяет 12 региональных российских регистров и один казахский. На 31 октября 2019 года в нем состояли 29 178 доноров костного мозга.

Семочкин приводит пример, что зачастую кавказцы не могут найти своего «генетического двойника» в европейской базе. Но у них больше детей в семье, поэтому выше вероятность найти родственного донора. Огромная проблема с поиском доноров и у малочисленных этносов, например, жителей Крайнего Севера. Как правило, найти донора им не удается.

Единственное решение проблемы — вступление в национальный регистр как можно большего количества людей разных национальностей. Как объясняет Семочкин, затраты на трансплантацию клеток и все остальные процедуры российского пациента с российским же донором не превышают 160 000 рублей. В то же время процедуры и трансплантация с донором из европейского банка требуют порядка 20 000 евро. Государство не может выделить такие деньги, у пациентов их тоже, как правило, нет — финансирование ложится на благотворительные фонды.

Как стать донором?

В России стать донором может любой здоровый гражданин РФ без хронических заболеваний в возрасте от 18 до 45 лет, в некоторых случаях — до 50 лет. Возраст имеет значение: чем моложе донор, тем выше концентрация клеток в трансплантате и их «качество».

Студентка магистратуры МГИМО Ирина стала донором костного мозга в конце октября этого года. До этого она с 18 лет регулярно сдавала кровь и тромбоциты в донорских организациях. Три года назад она прочитала колонку Валерия Панюшкина «Встреча» о том, как познакомились донор и реципиент, и окончательно решила сдать костный мозг.

Первый шаг — сдача крови на типирование. Это можно сделать в любой из крупных частных медицинских лабораторий или в лабораториях некоторых медицинских центров или регистров. Посмотреть полный список центров, позволяющих попасть в банк «Русфонда», можно здесь.

Ирина выбрала Национальный медицинский исследовательский центр гематологии. Там она сдала около 10 миллилитров крови на типирование и подписала соглашение о вступлении в регистр. Оно ни к чему не обязывает донора — можно отказаться в любой момент. Но это важно для реципиента — за 10 дней до пересадки стволовых клеток проводится высокодозная химиотерапия, которая полностью уничтожает кроветворную и иммунную системы. Поэтому отказ в последнюю минуту может быть губителен для того, кто ждет трансплантации.

«В поисках исцеления». Что нового было на конференции CROI-2019?

«Я тогда почувствовала большую ответственность. Стояла на перекрестке и думала: а вдруг меня сейчас собьет машина, и я не смогу сдать. Меня это не то чтобы особо напрягало, но я стала отвечать на все звонки с незнакомых номеров, мало ли», — вспоминает она.

Через два года Ирине в мессенджер с неизвестного номера написали, что она подошла пациенту (из России), позвали на расширенное типирование, а также сдать анализы на ВИЧ и гепатит. Результаты анализов она ждала еще пять дней, параллельно врачи обследовали остальных подходящих доноров. Ответ прислали также в мессенджере: совместимость Ирины с пациентом 9 из 10, а у другого донора 10 из 10, врачи выбрали его.

Спустя полгода ей снова позвонили, оказалось, что пересадка так и не состоялась, а донор все еще был нужен. Она приехала в центр гематологии, поговорила с врачом, сдала кровь на биохимию, ВИЧ, сифилис, сделала флюорографию и ЭКГ. Через несколько дней позвали на уколы. Количество уколов зависит от веса донора, в среднем, делают 1-2 укола в день на протяжении трех дней. Ирине назначили дважды в день. Родителям она не стала говорить про свое донорство — не поняли бы. Поэтому приходилось прятать шприцы с лекарством в упаковках от зубной пасты в холодильнике.

По словам девушки, побочные эффекты были незначительные: на второй день появилась небольшая ломота в костях, «будто провела ночь в неудобной кровати», на третий — ощущение «тяжелой головы». Все это время врачи были на связи. Медицинские организации одинаково заботятся и о доноре, и о реципиенте: с момента прохождения необходимых для сдачи процедур донор формально числится как пациент при госпитализации, даже если не лежит в больнице, а сидит дома, как Ирина.

Можно ли донору знакомиться с реципиентом?

Да, но через два года и только если обе стороны согласны. За два года станет понятно, смог ли костный мозг донора прижиться у реципиента. В некоторых европейских странах и США этот срок составляет один год. А в Испании донорам и реципиентам запрещено видеться на протяжении всей жизни. Анонимность обеспечивает безопасность. Если они познакомятся сразу после донации, а через месяц костный мозг не приживется, то родственники больного могут «отомстить» донору, обвинить его в чем-то, в чем он не виноват. Анонимность позволяет избежать этого. С другой стороны такая мера позволяет избегать шантажирования родственников реципиента и вымогательства у них денег.

Донорство костного мозга проводится безвозмездно, можно узнать лишь пол и возраст больного, а также передать что-то анонимное в знак поддержки. Ирина передала открытку, на которой изображены руки, держащие кофейную чашку, на фоне гор. «Я там написала: поправляйся, я в тебя верю. Никакую информацию о себе нельзя указывать, мне даже сказали писать в настоящем времени, чтобы не было окончаний прошедшего времени, по которым можно определить род», — рассказывает Ирина.

Потенциальную встречу с реципиентом девушка не представляет. По количеству взятых у нее стволовых клеток и предполагаемой массе тела, она считает, что ее реципиент — мужчина средних лет. «Я не хочу, чтобы он чувствовал себя обязанным, да и о чем мы будем разговаривать? Я бы хотела, чтобы эта встреча произошла на каком-то мероприятии, в медицинском центре, например. Так мне было бы легче».

Трудно ли восстановиться после донорства костного мозга?

Пообщаться с корреспондентом Ирина смогла уже через пару дней после донации: «Мне важно, чтобы мои друзья и другие люди видели, что я сдала костный мозг и со мной все нормально. Я не лежу после этого в реанимации».

Донор отдает малую часть своего костного мозга — 5 % стволовых клеток здорового человека достаточно для восстановления кроветворения у больного. Потеря части стволовых клеток никак не ощущается, а их объем полностью восстанавливается в течение семи-десяти дней. Оставшиеся в крови донора ГСК самостоятельно обратно всасываются в костный мозг. Повторное донорство возможно уже через три месяца после забора клеток, то есть сдать костный мозг можно несколько раз за жизнь.

На каком уровне находится трансплантация стволовых клеток в России?

По словам Сергея Семочкина, сама российская система пересадки костного мозга очень хорошая, но проблема в нехватке учреждений, делающих трансплантацию, в России их — единицы. Недостаточно учреждений, квалифицированных сотрудников, нет государственного финансирования. После трансплантации реципиент должен еще несколько лет — минимум два года — получать терапию на подавление иммунных реакций. Например, если пациент из региона, а костный мозг ему пересаживали в Санкт-Петербурге, то дальнейшее ведение пациента должно проходить в его регионе. Но это сложно, объясняет Семочкин, врачей в регионах к этому не готовят, они не понимают, что делать. В итоге люди вынуждены постоянно обращаться в федеральный центр, а это тормозит трансплантацию следующих пациентов.

Полоний: стратегический яд

В последние дни о невероятной опасности радиоактивного полония-210 узнал весь мир. Naked Science разобрался, что это за элемент, откуда берется и как действует на организм.

Открыт полоний был в 1898 году Марией Склодовской-Кюри, изучавшей смоляную урановую руду, и назван ею в честь родной Польши. В Периодической системе химических элементов он получил номер 84, разместившись почти у самой нижней ее границы, в 16-й группе, которую «возглавляют» кислород и сера. Известно около 30 изотопов полония, ядра которых содержат 84 протона и разное количество нейтронов, что дает им массу от 194 до 218 атомных единиц. Изотопом, с которым работала Мария Склодовская-Кюри, был полоний-210 - забавно, но именно из-за него поднялся сегодня весь этот переполох.

Полоний - тяжелый элемент, который в природе встречается чрезвычайно редко и в количествах, для здоровья обычного человека не представляющих никакой опасности. Он появляется в ходе радиоактивного распада урана, который на своем долгом пути, ведущем к нерадиоактивному свинцу, проходит целый ряд превращений: полоний - одна из «остановок» на этом маршруте.

Впрочем, долго он не существует: период его полураспада в зависимости от изотопа составляет от сотен микро- и даже наносекунд до нескольких суток, за исключением полония-208 и полония-209, для которых он достигает 2,9 и 125 лет соответственно. Период полураспада полония-210 составляет 138 дней. Этим и объясняются редкость этого элемента в естественных условиях и необходимость его искусственного синтеза для промышленных, научных и военных целей.

С помощью сложнейших и опаснейших манипуляций полоний в крошечных количествах удается выделять из урановой руды. Как правило, это долгоживущий полоний-209, который превращают в полоний-210, «обстреливая» нейтронами, образующимися в ядерных реакторах. Считается, что основным производителем его является Россия, точнее говоря, завод «Авангард» в закрытом Сарове - бывшем Арзамасе-16, хотя точные сведение о таких секретных производствах найти не так-то просто. Не так давно производство полония было возобновлено и в США.

Полоний находит применение не только в ядерных детонаторах и всевозможных неприятных бомбах. Из него делают компактные и эффективные источники нейтронного излучения, антистатические ионизаторы воздуха. Полониевые радиоизотопные источники тепловой энергии устанавливаются, например, на аппараты долговременных космических миссий, которые отправляются в далекий космос, где света недостаточно для постоянного питания от солнечных батарей. В общем, материал этот стратегический.

В то же время полоний является одним из самых опасных веществ, известных современной токсикологии. Точная смертельная доза полония не установлена, но известно, что 250 мг его совершенно определенно приведут к гибели, что делает полоний как минимум в 250 тыс. раз токсичнее цианидов, хотя некоторые специалисты считают, что это серьезное преуменьшение и токсичность полония выше в триллионы раз.

С другой стороны, полоний легко абсорбируется другими химическими веществами, включая воду, окружающие нас предметы и воздух, так что для настоящего отравления необходимы большие дозы, которые гарантировали бы проникновение хотя бы минимального количества в организм жертвы. Стоит заметить, что и альфа-частицы, которые выделяются при распаде полония, также легко поглощаются даже парой листов бумаги, и это затрудняет его обнаружение детекторами радиоактивности.

Но даже если вы проглотите немножко полония, шанс выжить у вас остается: необходимо провести срочное и глубокое промывание желудка, а также принять хелатирующие препараты, которые связывают тяжелые металлы и облегчают их выведение из организма. Если эти экстренные меры не принять оперативно, шансов почти не останется. Хотя, в отличие от тех же цианидов, полоний действует отнюдь не моментально, но из кишечника (или из легких при вдыхании его паров) он легко проникает в кровоток и уже тогда разносится по всему телу, вызывая нарушения, несовместимые с жизнью.

Повреждения наносит все тот же радиоактивный распад полония-210: хотя он излучает считающиеся на самыми «проблемными» альфа-частицы, которые легко задерживаются минимальным экраном. Происходит это с такой интенсивностью, что даже брать образец в руки не рекомендуется. Кроме того, при распаде полоний сильно разогревается - с одной стороны, это и позволяет использовать его в качестве источника энергии в космосе и других изолированных обстоятельствах, а с другой, заставляет его испаряться, переходя в аэрозоль, который слишком легко вдохнуть.

Разбежавшись по организму, полоний продолжает распадаться, выделяя невероятное множество альфа-частиц. Состоящие из пары протонов и пары нейтронов, они летят подобно тяжелым ядрам, беспорядочно сталкиваясь с молекулами нашего тела и разрывая их на куски. При этом образуются отдельные фрагменты - свободные радикалы, обладающие исключительно высокой химической активностью. Они, в свою очередь, вступают в реакцию с практически любой подвернувшейся молекулой, повреждая тонкую биохимическую машинерию клетки.

Если полоний был получен перорально, он успевает нанести повреждения и в желудочно-кишечном тракте, что выражается в сильной рвоте - первом из признаков такого отравления. В течение нескольких дней практически погибает костный мозг, в котором происходит созревание клеток крови. Очень ярко это проявляется в резком падении числа белых кровяных телец, которые гибнут массово и становятся практически неспособны защищать организм от инфекционных агентов.

Гибнут и волосяные фолликулы, чрезвычайно чувствительные к недостатку снабжения кислородом: у обреченного выпадают волосы. Все эти симптомы наблюдались у несчастной дочери Марии Склодовской-Кюри - Ирен Жолио-Кюри, которая умерла от лейкемии, вызванной, скорее всего, контактом с этим опаснейшим ядом. Она стала первой, но, увы, не последней жертвой полония.

Полоний

Полоний — химический элемент с атомным номером 84 в периодической системе, обозначается символом Po ( Polonium ), радиоактивный полуметалл серебристо-белого цвета. Не имеет стабильных изотопов.

Элемент открыт в 1898 году супругами Пьером Кюри и Марией Склодовской-Кюри в смоляной обманке — урановой руде. Первый образец полония, содержащий 0,1 мг этого элемента, был выделен в 1910 г.

Элемент назван в честь родины Марии Склодовской-Кюри — Польши (Polonia).

Свойства полония

Полоний — мягкий серебристо-белый радиоактивный металл.

Металлический полоний быстро окисляется на воздухе. Известны диоксид полония (РоО₂)_x и монооксид полония РоО. С галогенами образует тетрагалогениды. При действии кислот переходит в раствор с образованием катионов Ро 2+ розового цвета:

При растворении полония в соляной кислоте в присутствии магния образуется полоноводород:

который при комнатной температуре находится в жидком состоянии (от −36,1 до 35,3 °C)

В индикаторных количествах получены кислотный триоксид полония РоО₃ и соли полониевой кислоты, не существующей в свободном состоянии — полонаты К₂РоО₄. Известен также диоксид полония PoO₂. Образует галогениды состава PoX₂, PoX₄ и PoX₆. Подобно теллуру полоний способен с рядом металлов образовывать химические соединения — полониды.

Полоний является единственным химическим элементом, который при низкой температуре образует одноатомную простую кубическую кристаллическую решётку.

Изотопы полония

На начало 2006 года известны 33 изотопа полония в диапазоне массовых чисел от 188 до 220. Кроме того, известны 10 метастабильных возбуждённых состояний изотопов полония. Наиболее долгоживущий изотоп, 209Po и 208Po имеют периоды полураспада 102 и 2,9 года соответственно. Некоторые изотопы полония, входящие в радиоактивные ряды урана и тория, имеют собственные наименования, которые сейчас в основном рассматриваются как устаревшие:

Изотоп	Название	Обозначение	Радиоактивный ряд
210 Po	Радий F	RaF	238 U
211 Po	Актиний C'	AcC'	235 U
212 Po	Торий C'	ThC'	232 Th
214 Po	Радий C'	RaC'	238 U
215 Po	Актиний A	AcA	235 U
216 Po	Торий A	ThA	232 Th
218 Po	Радий A	RaA	238 U

Нахождение в природе

Радионуклиды полония входят в состав естественных радиоактивных рядов:

210 Po (Т_1/2 = 138,376 суток), 218 Po (Т_1/2 = 3,10 мин) и 214 Po (Т_1/2 = 1,643·10 −4 с) — в ряд 238 U;

216 Po (Т_1/2 = 0,145 с) и 212 Po (Т_1/2 = 2,99·10 −7 с) — в ряд Th;

215 Po (Т_1/2 = 1,781·10 −3 с) и 211 Po(Т_1/2 = 0,516 с) — в ряд 235 U.

Поэтому полоний всегда присутствует в урановых и ториевых минералах. Равновесное содержание полония в земной коре 2·10 −14 % по массе.

Полоний-210 содержится также в табаке и табачном дыме. «Производители табака обнаружили этот элемент более 40 лет назад, попытки изъять его были безуспешны» — говорится в статье, исследователей из американского Стэнфордского университета и клиники Майо в Рочестере ]

Получение

На практике в граммовых количествах нуклид полония 210 Ро синтезируют искусственно, облучая металлический 209 Bi нейтронами в ядерных реакторах. Получившийся 210 Bi за счет β-распада превращается в 210 Po. При облучении того же изотопа висмута протонами по реакции

209 Bi + p → 209 Po + n

образуется самый долгоживущий изотоп полония 209 Po.

Микроколичества полония извлекают из отходов переработки урановых руд. Выделяют полоний экстракцией, ионным обменом, хроматографией и возгонкой.

Металлический Po получают термическим разложением в вакууме сульфида PoS или диоксида (PoO2)x при 500 °C.

Применение

Полоний-210 в сплавах с бериллием и бором применяется для изготовления компактных и очень мощных нейтронных источников, практически не создающих γ-излучения (но, к сожалению, короткоживущих, ввиду малого времени жизни 210 Po: Т_1/2 = 138,376 суток). Альфа-частицы полония-210 рождают нейтроны на ядрах бериллия или бора в (α, n)-реакции. Это герметичные металлические ампулы, в которые заключена покрытая полонием-210 керамическая таблетка из карбида бора или карбида бериллия. Такие нейтронные источники легки и портативны, совершенно безопасны в работе и очень надежны. Например, латунная ампула диаметром два и высотой четыре сантиметра ежесекундно дает до 90 миллионов нейтронов.

Полоний также применялся в электродных сплавах автомобильных свечей зажигания для уменьшения напряжения возникновения искры.

Важной областью применения полония является его использование в виде сплавов со свинцом, иттрием или самостоятельно для производства мощных и весьма компактных источников тепла для автономных установок, например космических. Один кубический сантиметр полония-210 выделяет около 1320 Вт тепла. Эта мощность весьма велика, она легко приводит полоний в расплавленное состояние, поэтому его сплавляют, например, со свинцом. Хотя эти сплавы имеют заметно меньшую энергоплотность (150 Вт/см³), тем не менее они более удобны к применению и безопасны, так как полоний-210 испускает альфа-частицы, проникающая способность и длина пробега которых минимальны. Например, у советского лунохода для обогрева приборного отсека применялся полониевый обогреватель.

Также следует указать, что полоний-210 может послужить в сплаве с легким изотопом лития ( 6 Li) веществом, которое способно существенно снизить критическую массу ядерного заряда и послужить своего рода ядерным детонатором. Поэтому полоний является стратегическим металлом, должен очень строго учитываться, и его хранение должно быть под контролем государства ввиду угрозы ядерного терроризма.

Биологическая роль

Полоний-210 высокотоксичен, имеет период полураспада 138 дней и 9 часов. Его удельная активность (166 ТБк/г) настолько велика, что, хотя он излучает только альфа-частицы, брать его руками нельзя, результатом будет лучевое поражение кожи и, возможно, всего организма: полоний довольно легко проникает внутрь сквозь кожные покровы. Он опасен и на расстоянии, превышающем длину пробега альфа-частиц, так как его соединения саморазогреваются и переходят в аэрозольное состояние. ПДК в водоемах и в воздухе рабочих помещений 11,1·10 −3 Бк/л и 7,41·10 −3 Бк/м³. Поэтому работают с полонием-210 лишь в герметичных боксах.

Точных сведений о воздействии радиационного отравления полонием на человека не существуют, так как опыты на человеке не проводились (проводились, однако, измерения кинетики малых доз полония в организме человека, а также наблюдения нескольких известных случаев острого или хронического отравления полонием). По оценке специалистов, опубликованной в научном журнале Journal of Radiological Protection и основанной на математической модели радиационного отравления, разработанной на основе данных по опытам над животными, летальная доза полония-210 для взрослого человека оценивается в пределах от 0,1-0,3 ГБк (0,6-2 мкг), при попадании изотопа в организм через лёгкие, до 1-3 ГБк (6-18 мкг), при попадании в организм через пищеварительный тракт.

Влияние полония на организм человека

Среди всех существующих интоксикаций отравление полонием - одно из самых страшных. Оно характеризуется тяжелыми симптомами и приводит к необратимым последствиям. Являясь радиоактивным элементом, полоний поражает человека вплоть до смертельного исхода. Благо, отравится им не так уж легко. И все же узнать о том, где мы можем сталкиваться с этим опасным веществом, будет не только интересно, но и поучительно.

Определение металла - полоний

Полоний - это радиоактивный химический элемент в виде мягкого металла серебристого цвета. В мизерных количествах полоний встречается в природе. В микроскопических дозах изотопы полония содержаться в некоторых продуктах питания, например, смородине и клубнике. На растения они попадают из почвы или воздуха. Толика полония присутствует в морской воде, а поэтому и в морской рыбе.

Искусственно полоний производится в атомных реакторах с помощью облучения изотопов висмута. В малом количестве его используют в промышленности. Он настолько опасен для жизни, что работают с этим материалом только в специальных герметичных боксах, предварительно облачившись в защитные костюмы. Ни в коем случае нельзя допускать его контакт с телом. Попав в организм даже в очень маленьких дозах (менее одного грамма), он необратимо разрушает внутренние органы и ткани, поражает все системы жизнедеятельности. Полоний в 4 триллиона раз токсичнее синильной кислоты.

В большей степени вредоносными для человеческого здоровья являются излучаемые полонием альфа-частицы. Они и становятся причиной разрушения органов и образования злокачественных опухолей.

Этот редкий химический элемент был открыт еще в 1898 году семейной четой Кюри и назван в честь родины супруги семейства - Польши. Женщина получила за открытие Нобелевскую премию.

Использование полония в промышленности

В промышленной деятельности обычно используют с так называемым полонием-210, период полураспада которого самый короткий - 138 дней и 9 часов. В основном его используют, чтобы снять статическое напряжение. Кроме того, полоний применяют в космонавтике и машиностроении, в создании нейтронных источников и радиоактивного оружия. Также предпринимают попытки лечить рак полонием, который способен убивать метастазы.

Серебристый металл применяли на космических кораблях, чтобы обогревать аппаратуру. Для этого его нужно немного, а по количеству производимой энергии он обходит другие атомные источники.

Как отличный антистатик полоний используют в пульверизаторах для покраски автомобилей. Подача воздуха происходит через ионизатор с полонием. Раньше вещество использовали, чтобы уменьшить напряжение возникновения искры в автомобильных свечах зажигания.

Из-за угрозы ядерного терроризма полоний должен жестко контролироваться в любой стране.

Истории отравления организма человека полонием

История приводит в доказательство опасности полония некоторые известные смертельные случаи при отравлении организма человека. Дочь первооткрывателей вещества Ирен Кюри умерла от лейкемии. Считается, что она получила отравление радиоактивным полонием, работая с ним в лаборатории. Через время это привело к болезни и смерти.

В наше время громкое отравление полонием случилось в 2006 году, когда в Лондоне серебристый порошок подсыпали в чай критику Москвы, бывшему работнику КГБ, Александру Литвиненко. Чтобы диагностировать попадание элемента в организм, врачам понадобилось несколько недель. Все признаки указывали на то, что Литвиненко получил радиационное поражение. Но так как счетчик, который замеряет подобные заражения, не мог обнаружить вещество, ученые склонялись к мнению, что больной поражен радиоактивным таллием. Полоний нелегко определить в организме, медицинская практика сталкивается с подобными случаями крайне редко.

Ученые случайно обнаружили вещество в организме Литвиненко, хотя для того, чтобы понять причину болезни, были запущены мощные средства. В тот день, когда ученые наконец-то выявили причину отравления, Литвиненко умер. Его болезнь развивалась в течение месяца и привила к смертельному исходу, несмотря на то, что за его жизнь боролись опытные британские специалисты.

Существует версия, по которой смерть палестинского лидера Ясира Арафата в 2004 году наступила вследствие отравления полонием.

Важно! Получить отравление полонием в быту сложно. Это редкое вещество строго контролируется государством.

Хотя полонию не существует противоядия, убить им не так и просто. Доступ к этому редкому серебристому порошку имеют немногие, так как объекты, на которых производится полоний, жестко контролируются правительством. А попасть случайно в организм с едой или любым другим способом в смертельных дозах он не может.

Вред курения для организма человека из-за полония в табаке

Полоний накапливается в табаке, листья которого содержат радиоактивные частички, которые не удаляются во время обработки - это одна из причин вреда курения. В 2008 году ученые Стэндфордского университета и клиники Майо в Рочестере провели исследования в данной области. Их выводы относительно накопления полония в табаке красноречивы: «Производители табака обнаружили этот элемент более 40 лет назад, попытки изъять его были безуспешны».

При активном курении полоний скапливается в организме очень медленно. Его действие не будет заметным быстро. Но через определенный промежуток времени этот радиоактивный элемент способен вызвать рак легких.

Хуже всего, что производители сигарет, знают о проблеме, но пытаются скрыть ее от потребителей. Много лет они пытались избавиться от проблемы, используя разные технологии обработки сырья и даже генную инженерию. Но их попытки оказались безуспешными. Не помогают в данном вопросе и сигаретные фильтры.

Ученые предлагают размещать информацию о присутствии полония в табаке на сигаретных пачках. Но пока их энтузиазм не находит отклика у производителей.

Причины раковых заболеваний организма человека из-за полония

Американские исследователи в 1991 году провели обследование работников одного из ядерных предприятий США, которые проработали там с 1944 по 1972 год; ученые обнаружили, что многие из них заболели на рак почек и легких - одной из основных причин онкологий считают именно полоний. Строгие меры безопасности не были способны оградить здоровье работников полностью.

В лабораториях, где проводятся работы с опасным веществом, нельзя хранить ни воду, ни еду, ни косметику. Более того, то, что люди едят и пьют, нельзя ставить на полки, на которых хоть раз держали полоний. Малейший контакт с серебристым порошком может привести к непоправимым последствиям.

Опыты, которые проводились на лабораторных крысах, показали, что полоний приводит к образованиям опухолей толстого кишечника, почек, семенников и других органов. Кроме того, он вызывает изменения в крови и цирроз печени.

Симптомы отравления организма человека полонием

Полоний становится жизненно опасным, попадая в организм человека, указываю на симптомы тяжелого отравления. Это может случиться через дыхательные пути, если надышаться полонием. Заражение способно произойти через рану на теле. Самым надежным способом отравления считается попадания полония в пищевод, то есть с едой или напитками.

Признаки отравления таким редкостным ядом на самом деле не уникальны. Это одна из причин, почему диагностировать отравление полонием очень сложно. Попадая в организм, он начинает медленно, но уверенно разрушать его. Частички элемента оседают в костном мозге, коже, почках, печени и селезенке. Достаточно 0,1-0,2 мкг, чтобы запустить машину смерти в человеке. Данная доза способна убить за месяц-два. Если увеличить дозу, смерть наступит быстрее.

Если количество вещества, попавшего в организм, небольшое, у больного наблюдаются следующие признаки:

боль в животе,
тошнота,
рвота,
диарея,
запор,
повышение артериального давления,
учащенное сердцебиение,
усталость, вплоть до апатии,
онемение пальцев на руках и ногах,
помутнение сознания и бред,
нарушение зрения.

О тяжелом отравлении говорят такие симптомы:

организм стареет на глазах,
обостряются хронические заболевания,
кожа и ногти становятся тонкими,
выпадают волосы,
изменения в двигательной моторике,
кровавый стул,
иммунитет перестает функционировать,
судороги,
психозы,
начинаются перебои в работе печени и почек,
распухает горло,
происходит частичная или полная слепота,
образовываются опухоли в разных местах.

Тяжелая симптоматика возникает при дальнейшем развитии лучевой болезни. Поражаются все внутренние системы: пищеварительная, кроветворная, сердечная, нервная. Наиболее губительно полоний действует на печень, почки и костный мозг. Поэтому функционирование этих органов отказывает в первую очередь.

Важно! Из-за сложности обнаружения полония в организме, установить правильный диагноз медикам тяжело.

Полоний сложно обнаружить в крови. Чтобы понять причину болезни, медикам необходимо сделать большое количество анализов. Так как симптомы отравления подобны признакам отравлений другими тяжелыми металлами, выдвинуть версию интоксикации именно полонием непросто.

Если вовремя не определить причину болезни, летальный исход наступает необратимо. Зная причину заболевания, врачи могут только облегчить страдания и продлить жизнь.

Первая помощь при отравлении организма человека полонием

При отравлении организма человека полонием, необходимо срочно оказать первую помощь:

Уже в больнице врачи будут регулярно промывать больному желудок, бороться за работу печени и почек с помощью всевозможных препаратов. Оказать более ощутимую помощь могут решительные методы: пересадка костного мозга и переливание крови.

Заключение

Радиоактивный полоний является одним из самых сильных ядов в мире. Работая с ним, важно соблюдать все меры предосторожности. Необходимо использовать специальные костюмы, не прикасаться к веществу, ни в коем случае не хранить рядом напитки или еду. Заражение полонием очень болезненно и смертельно для человека. Квалифицированная помощь может облегчить состояние, но вылечить полностью не способна.

Курение - как медленный процесс накопления ядовитого вещества в организме - также является опасным. Об этом следует не забывать активным курильщикам. Приложить усилия для того, чтобы бросить вредную привычку, на самом деле жизненно важно. Берегите себя!

Токсикология радиоактивных веществ - Полоний

Полоний — химический элемент VI группы Периодической системы Д. И. Менделеева с атомной массой 209, порядковым номером 84. Открыт в 1898 г. Марией н Пьером Кюри. Название получил в честь родины Марии Кюри. В настоящее время известно более 30 изотопов полония. Наибольшее практическое значение имеет 210 Ро. Это а·, γ-излучатель. Энергия а-частиц— 5,3 МэВ, γ-квантов — 0,804 МэВ. Период полураспада — 138,3 сут. Претерпевая α-распад, 210 Ро превращается в стабильный изотоп свинца. Длина пробега α-частиц полония в воздухе 3,85 см, в тканях организма 30—40 мкм. 210 Ро обладает высокой плотностью ионизации. На 1 мм пути в воздухе а-частица 210 Ро образует 2510 пар ионов. В тканях плотность ионизации
еще выше, она достигает 3000—5000 пар ионов. Удельная активность 210 Ро очень высока. Так, 0,2 мг 210 Ро имеют радиоактивность 3,7 -10 10 Бк.
Полоний является тяжелым металлом с амфотерными свойствами. По своим химическим свойствам он близок к висмуту и теллуру. В щелочной, нейтральной и слабокислой средах он образует гидроксиды. Во внутренней среде организма легко образует коллоидные комплексы с белками, что в значительной степени определяет его биологическое действие. Полоний обладает выраженной способностью адсорбироваться на различных материалax, поверхностях, фильтрах.
Полоний применяется в различных областях науки и техники как источник энергии излучения. Он используется для изготовления/полоний-бериллиевых источников нейтронов, при создании малогабаритных источников питания, приборов и установок космического назначения. Тепловой блок автоматической станции «Луноход-1» с 210 Ро обеспечивал непрерывную работу в течение 11 мес [28].
Сейчас 210 Ро используется при изготовлении радиоизотопных тепловых источников и источников а- и нейтронного излучения, а также в активационном анализе.

7.2. ПОСТУПЛЕНИЕ, РАСПРЕДЕЛЕНИЕ И ВЫВЕДЕНИЕ ПОЛОНИЯ ИЗ ОРГАНИЗМА

Другая часть полония перемещается со слизью с помощью мерцательного эпителия вверх по трахее, заглатывается и попадает в ЖКТ. Часть его всасывается в кровь, остальное количество выделяется с калом. Нерастворимые частицы 21(,Ро могут откладываться в бронхах, легочных лимфатических узлах, создавая мощные очаги концентрированного облучения.
В. П. Борисов и другие при ингаляции крысами 210 Ро показали, что 17% радионуклида депонируется в легких и 75% в ЖКТ. Максимум, всасывания и накопления нуклида в крови, внутренних органах и тканях наблюдается к 4—8 сут. после ингаляции. В ранние сроки (первые часы после ингаляции) для коллоидного рас/вора 210 Ро (pH=7) характерно низкое всасывание (суммарно около 1%). Для ионной (рН = 2) и закомплексованной форм в эти же сроки наблюдается повышение резорбции до 10—20%. Ингаляция аэрозолей оксатиола и тиатиола вызывала резкое увеличение накопления 210 Ро во внутренних органах за счет увеличения его всасывания из ЖКТ. Наиболее длительное время 210 Ро задерживается в легочной ткани, которая является критическим органом. Основной причиной гибели животных при острых и подострых ингаляционных поражениях 210 Ро являются радиационные пневмонии.
По данным Берке после внутривенного введения 210 Ро в организме задерживается его 42%, после ингаляции — 62%, после интратрахеального введения — 57%.
210 Ро может поступать в организм через неповрежденную кожу. Финк указывает, что резорбция 210 Ро через кожу лапок мышей составляет от 0,09 до 0,4%, через кожу человека около 2% в сутки.
В аварийных ситуациях и в чрезвычайной обстановке полоний может поступать в организм через ссадины, царапины, раны. В опытах на крысах установлено, что всасывание полония из кожных ран при нанесении (51,8—103,6) -10 4 Бк/г составляет около 10% в течение первых суток. Через колотые раны всасывается около 26%, через ссадины — 0,6%. В работе Л. А. Ильина приводятся данные по всасыванию 210 Ро через кожу мышей. Величина резорбции не превышает 0,01 % в сутки. Через кожу крыс после нанесения 3,7-10’ Бк/см 2 за 6 ч всасывается 0,0005—0,001%. За 1 сут. это значение возрастает до 0,22% нанесенного количества.
Полоний распределяется в организме относительно равномерно с преимущественным отложением в органах, богатых ретикулоэндотелиальной тканью. После поступления в организм в количестве 18,5·10s Бк/кг полоний быстро появляется в крови. Около 90% полония, содержащегося в крови находится в эритроцитах, связано с белковой частью гемоглобина — глобином. В больших количествах полоний накапливаются в лимфатических узлах, печени, селезенке и корковом слое почек. В надпочечниках он откладывается в ретикулярных клетках корковой зоны.

Таблица 7.1. Накопление и выведение 210 Ро из различных органов и тканей собак

В головном мозге полоний откладывается в небольшом количестве и локализуется в сером веществе. В костной ткани полоний депонируется в эндосте.
В значительных количествах 210 Ро содержится в слизистой оболочке и эпителии кишечника. 210 Ро обнаруживается в луковицах волос и волосяных влагалищах. Он откладывается в клетках эпителия роговицы, в слюнных и молочных железах. Наибольшие количества 210 Ро содержатся в почках, лимфатических узлах и печени (табл. 7.1).
Из таблицы видно, что максимальные количества 210 Ро содержатся в таких органах, как печень, мышцы, почки, кровь. Эффективный период полувыведения 210 Ро из различных органов и тканей составляет от 31 до 49 сут.
Значительные различия наблюдаются в содержании полония при экспериментальном и естественном поступлении в организм. При экспериментальном введении большая часть 210 Ро задерживается в печени, а при естественном поступлении — в скелете. Это связано, видимо, с тем, что большая часть естественного 210 Ро, содержащегося в скелете человека, образуется из 210Р, преимущественно откладывающегося в скелете.
Па характер распределения полония количество изотопа и путь поступления его в организм, а также вид животных не влияет. Общее содержание полония в органах для различных видов животных остается постоянным.
При ингаляционном поступлении до 30% радионуклидов задерживается в легких, трахее, бронхах. Остальное количество попадает в ЖКТ и распределяется в организме так же, как и при других путях введения.

Имеются указания ряда авторов о том, что при пероральном поступлении полония он больше концентрируется в эритроцитах и почках. Бернард приводит данные, что некурящий стандартный человек поглощает и выделяет ежедневно около 11,84·10- 2 Бк 210 Ро. Полоний депонируется преимущественно в тканях ретикулоэндотелиальной системы. Концентрация его в этих тканях в 10 раз выше, чем в других органах. Концентрация 210 Ро в мышцах и костях примерно в 10 раз меньше по сравнению со средней концентрацией во всех тканях.
Кохен и другие исследовали распределение 210 Ро в трахеобронхиальном дереве и паренхиме легких у курящих и некурящих людей. Подсчитано, что у курильщиков на поверхности альвеол накапливается приблизительно 18,5·10- 2 Бк, а на слизистой трахеи и бронхов приблизительно 1,11х10 7 Бк г10Ро.
Депонированный в организме полоний подвергается перераспределений. Эффективная скорость обмена полония обусловлена радиоактивным распадом и биологическим обменом. Биологические периоды полувыведения полония из различных органов очень близки, это свидетельствует о том, что скорости биологического обмена в различных органах мало различаются. Быстрее всех снижается концентрация полония в крови, более медленно в скелете.
Выведение полония из организма при любом пути поступления происходит через ЖКТ и почки. Полоний обнаруживается в слюне, желчи, желудочном соке, он выделяется через кожные железы. Большинство авторов считает, что основное количество полония выделяется из организма с калом. Кишечная стенка служит основным путем выделения полония. Выделяясь через почким, полоний откладывается в проксимальных отделах извитых канальцев.
По данным Б. Б. Мороза и других эффективный период полувыведения 210 Ро из организма различных животных колеблется от 32 до 42 сут. Несколько быстрее он выводится из организма кроликов — на 9—16 сут.
Представляют интерес данные по выведению полония из организма человека. В работе Джексона и других Анализируется 36 случаев поступления полония в организм человека. Средний эффективный период полувыведения равен 37 сут. Это соответствует биологическому периоду полувыведения, равному 50 сут. По данным А. К. Гуськовой период полувыведения 210 Ро с калом у человека равен 37±6 сут, с мочой — 35,7± ±4 сут. Средний эффективный период полувыведения составляет 37,6±6 сут. Несколько иные данные приводятся по выведению 210 Ро у детей. Тэф с калом составляет 44,3±2,3; с мочой 32,7± 1,4 сут. При этом эффективный период полувыведения полония из крови равен 32,2± 1,4 сут. (З. И. Калмыкова).
Выведение полония из организма начинается с первых минут после поступления в организм. Наиболее интенсивно он выделяется в первые дни. В более поздние сроки выведение полония из организма устанавливается на низком и относительно постоянном уровне.

Читайте также: