Поступление радиоактивных веществ из легких. Этапы распределения радиоактивных веществ
Добавил пользователь Валентин П. Обновлено: 14.12.2024
1.3. КИНЕТИКА ОБМЕНА. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ И ВЫВЕДЕНИЕ РАДИОНУКЛИДОВ
Поступив в организм, радиоактивные вещества всасываются в кровь и лимфу и разносятся по различным органам и тканям. Знание закономерностей распределения, особенностей обмена и депонирования радионуклидов, их перераспределение в организме имеет исключительно важное значение, так как дает представление о преимущественном лучевом поражении тех или иных органов, позволяет понять механизм действия радионуклида, установить критический орган, оценить величину облучения критического органа и дать заключение о прогнозе лучевого поражения.
В отечественной и иностранной литературе имеется большое число работ по изучению особенностей обмена и закономерностей распределения радионуклидов в организме [13, 37, 113, 159]. Однако изучение вопросов распределения нельзя считать завершенным, так как метаболизм радионуклидов в организме представляет собой динамический процесс, обусловленный физико-химическими и физиологическими факторами.
При оценке величины депонирования следует различать «концентрацию» и «содержание» радионуклида в органах и тканях. Концентрация характеризует удельную активность массовой доли органа. Единицей измерения является одно ядерное превращение в секунду, или беккерель (Бк). Кроме того, концентрация может быть выражена в процентах введенного количества. Содержание — это абсолютная активность в целом органе. При хроническом поступлении радиоактивных веществ с пищей в целом организме или отдельном органе ежедневно накапливается определенная доля поступившего за этот период количества. Такой процесс ежедневного накопления радионуклида в организме характеризует кратность накопления, т. е. величину, показывающую, во сколько раз содержание радионуклида в организме или в органе превышает введенную дозу. Так, если к концу наблюдения в организме содержится 150% суточного поступления, то кратность накопления будет равна 1,5.
Распределение радиоактивных веществ в организме может быть различным. Радиоактивные и стабильные изотопы одного и того же элемента, обладая одинаковыми химическими и физическими свойствами, распределяются в организме однотипно. Однако одни радионуклиды распределяются в организме равномерно по всем органам и тканям, другие же проявляют тропность к определенным органам, где и откладываются. Орган с преимущественным накоплением радионуклида, подвергающийся наибольшей опасности вследствие значительного облучения, называется критическим органом.
Существует понятие «коэффициент отложения» радиоактивного вещества. Это доля радионуклида, поступившая из крови в данный орган. Если радионуклид всасывается через кишечник, то через 5—10 мин после введения он поступает в кровь и лимфу. Концентрация его в крови зависит от введенного количества, скорости резорбции и скорости выделения из организма. Кровь является активной средой, вступающей во взаимодействие с молекулами радионуклида, образуя растворимые и нерастворимые комплексы. Поэтому в органы и ткани радионуклид может поступать как в свободном состоянии, так и в виде радиоколлоидов.
Все радионуклиды по характеру своего распределения условно делят на четыре группы:
- остеотропные — 32 P, 45 Са, 90 Sr, 90 Y, 95 Zr, 226 Ra, 238 U, 239 Pu (цитрат);
- преимущественно накапливающиеся в органах с ретикулоэндотелиальной тканью — 140 La, 144 Ce, 147 Pm, 227 Ac, 239 Th, 239 Pu (нитрат);
- специфически участвующие в обмене веществ и избирательно накапливающиеся в отдельных органах и тканях: 131 I в щитовидной железе, 59 Fe в эритроцитах, 65 Zn в поджелудочной железе, "Мо в радужной оболочке глаза;
- равномерно распределяющиеся по всем органам и тканям: 3Н, 40 К, 86 Rb, 95 Nb, 106 Ru, 137 Cs.
Характер распределения радиоактивных веществ в организме не является неизменным. Имеется целый ряд факторов, которые могут существенно менять характер распределения радионуклидов. Распределение радионуклидов в организме обусловлено их химическими свойствами, способностью образовывать коллоиды и легко гидролизоваться.
Ю. И. Москалев показал, что существует определенная связь между валентностью элементов и их распределением. Автор установил, что одновалентные катионы (Li, Na, К, Rb и Cs) равномерно распределяются в организме, двухвалентные (Be, Са, Sr, Ba и Ra) преимущественно накапливаются в скелете. Трех- и четырехвалентные катионы (La, Ce, Pm, Hf, Th, Am)—в печени. Пяти-, шести- и семивалентные элементы (F, CI, Вr, Te, Nb, Sb, Ро) откладываются в почках или распределяются равномерно.
Первоначальный тип распределения радионуклидов в организме может изменяться, так как со временем, вследствие обмена, происходит перераспределение нуклидов в организме. Одни органы прочно удерживают на длительный срок радионуклиды, другие относительно быстро освобождаются от них.
На характер распределения радионуклида влияет весовое количество носителя. Так, при добавлении стабильного Υ к невесомым количествам радиоактивного Υ изменяется характер его распределения: из остеотропного он становится гепатотропным. Распределение радионуклидов в организме зависит от pH раствора. При повышении pH отложение 231 Ра и 144 Ce в органах, богатых ретикулоэндотелиальными клетками, значительно увеличивается, а в почках и костях уменьшается. Известные комплексообразователи (этилендиаминтетрауксусная кислота, пентацин) могут изменять характер распределения радионуклидов.
На распределение радиоактивных веществ в организме влияет дисперсность вводимого соединения. Крупные коллоидные частицы задерживаются в печени, мелкодисперсные накапливаются в костной ткани. Величина и скорость депонирования некоторых радионуклидов зависят от возраста животного, пола, дозы вводимого соединения и состава пищевого рациона. В молодом, растущем организме вследствие большой интенсивности обмена веществ радионуклиды откладываются в большем количестве, чем во взрослом. Длительное введение 90 Sr в малых дозах способствует большему отложению его в скелете подопытных животных. Наличие в пищевом рационе дефицита кальция способствует большей резорбции изотопов стронция [119].
Распределение радионуклидов в организме может изменяться в зависимости от исходного состояния центральной нервной системы. Угнетение центральной нервной системы способствует накоплению, а возбуждение, наоборот, снижению содержания нуклидов Sr и Со в органах и тканях.
При возбуждении центральной нервной системы кардиозолом увеличивается накопление радиоактивных веществ во внутренних органах.
Угнетение нервной системы люминалом вызывает снижение содержания некоторых радионуклидов в паренхиматозных органах и увеличивает отложение их в костях [109]. Некоторые радионуклиды ( 210 Ро) способны накапливаться в значительном количестве в воспалительном очаге и опухолевой ткани.
Распределение и накопление радиоактивных веществ может изменяться под влиянием внешнего облучения организма. По данным И. С Кацапова внешнее облучение в дозах 7,74; 15,48 и 30,92-10- 2 Кл/кг способствует задержке окиси трития в организме крыс. Эффективный период полувыведения окиси трития увеличивается от 2,9 сут. у необлученных животных до 3,0; 3,4 и 5,8 сут. соответственно через 1 сут. после введения окиси трития. Предварительное γ-облучение в этих же дозах увеличивает содержание окиси трития в сухом остатке печени крыс в 2—6 раз [57].
При хроническом поступлении радионуклидов в организм наблюдается постепенное накопление изотопов в органах и тканях. Через определенное время в зависимости от скорости обменных процессов, периода полураспада, эффективного периода полувыведения, наступает равновесное состояние, когда, несмотря на ежесуточное введение радионуклида, содержание его в организме остается постоянным. Это связано с тем, что количество радионуклида, ежесуточно поступающего в организм, становится равным количеству, выводящемуся из организма в результате обмена и физического распада. Равновесное состояние изотопов в организме может сохраняться при наличии постоянства скорости обменных процессов. Факторы, влияющие на обменные процессы, могут нарушить равновесное состояние. Так, с возрастом у крыс может изменяться равновесный уровень содержания 90 Sr в костях, так как меняется интенсивность минерального обмена. Равновесное состояние может быть нарушено вследствие изменения величины и ритма поступления изотопа, а также при нарушении структуры и функции органа при лучевом повреждении [175]. Распределение радионуклидов внутри одного и того же органа может быть неравномерным.
Установлено, что 90 Sr и 326 Ra при однократном введении в организм концентрируются в определенных участках скелета, а именно: в растущей части трубчатых костей — метафизах и эпифизах. При ингаляции 23,Pu неравномерно распределяется в ткани легкого. Вокруг бронхов наблюдаются очаговые скопления 239 Pu, такие же скопления обнаружены в лимфатических узлах средостения, в стенке альвеол и альвеолярных макрофагах [97]. При введении 131 I также наблюдается неравномерное распределение его в микроструктурных элементах щитовидной железы [9]. Микрораспределение радионуклидов имеет важное значение в тканевой дозиметрии при оценке мощности тканевой дозы, а также в определенной мере может помочь в выяснении патогенеза лучевого поражения отдельных органов и систем. Органы с повышенным содержанием радионуклидов будут получать большую дозу облучения, что может сказаться на тяжести лучевого поражения. Накопление радионуклида в зоне роста костной ткани приводит к образованию «горячих пятен», где количество его может превышать в 5— 20 раз содержание нуклида в ближайших тканях. Рекомендации МКРЗ предлагают учитывать фактор неравномерного распределения при расчете дозы облучения, увеличивая значение эффективной энергии в пять раз для остеотропных а и β-излучателей, за исключением 226 Ra. Это связано с тем, что большинство остеотропных радионуклидов распределяются в костях слишком неравномерно, больше, чем 226 Ra, и способны вызывать значительные биологические повреждения. В табл. 1.3 приведены данные по распределению некоторых радионуклидов в организме человека [107].
Таблица 1.3 Распределение некоторых радионуклидов в организме человека [107]
Процессы выведения радионуклидов из организма протекают с различными скоростями и зависят от многих факторов, а также от функционального состояния выделительных систем. Наибольшее количество радиоактивных веществ выделяется через ЖКТ, особенно радионуклиды, которые плохо всасываются в пищеварительном тракте: трансурановые элементы, лантаноиды. Растворимые соединения радионуклидов, а также НТО, 137 Cs хорошо выделяются через почки. Величина и скорость выведения радиоактивных веществ из организма зависят от их физико-химических свойств. Быстро выводятся из организма газообразные 3Н, 222 Rn, 133 Xe, 83 Kr. Основное количество радиоактивных газов выделяется через легкие и кожу.
Известен ряд радионуклидов ( 131 I. НТО, 137 Cs), которые выводятся через потовые, слюнные железы и с молоком. Наибольшее число радионуклидов выделяется в первые дни после введения их в организм. Длительно задерживаются в органах и тканях изотопы элементов с большой атомной массой, а также радионуклиды, находящиеся в организме в коллоидном состоянии ( 210 Ро, 226 Ra, 238 U и РЗЭ). Относительно быстро выводятся из организма 24 Na, 137 Cs, 131 I и др. Радионуклиды, образующие коллоидные комплексы с белками, поступают в печень и выделяются с желчью в кишечник.
Одним из основных органов выделения радиоактивных веществ из организма являются почки. Большинство растворимых радионуклидов выделяется через почки в течение первых суток. Радиоактивные аэрозоли, а также продукты распада Ra, Th, Rn могут выделяться из организма через органы дыхания.
Процессы экскреции радиоактивных веществ из легких, кишечника, почек неразрывно связаны с явлениями реабсорбции. Величина реабсорбции радионуклидов при выделении из организма может быть различной, поэтому эти данные необходимо учитывать при оценке величины депонирования радионуклидов. Уменьшение содержания радиоактивного вещества в организме может происходить не только вследствие его выведения, но н благодаря радиоактивному распаду, что особенно характерно для короткоживущих радионуклидов: 131 I, 24 Na, 32Р и др. Биологическое выведение и радиоактивный распад — это два независимых процесса. Время, в течение которого из организма выделяется половина однократно поступившего радионуклида, называют биологическим периодом полувыведения (Тб). Фактическая же убыль радиоактивного изотопа в организме измеряется эффективным периодом полувыведения (Тэф). Это время, в течение которого организм освобождается от половины депонированного в нем вещества как путем биологического выведения, так и вследствие радиоактивного распада. Для долгоживущих радионуклидов эффективный период полувыведения в основном определяется биологическим выведением. Эффективный период полувыведения зависит от вида химического соединения радионуклида, особенностей его распределения, поступившего количества, функционального состояния органов выделения, вида и возраста животного и времени, прошедшего после поступления радионуклида в организм.
Выведение радиоактивных веществ из организма представляет собой сложный процесс, так как каждый орган имеет свое значение Тэф (табл. 1.4).
Таблица 1.4. Эффективные периоды полувыделения некоторых радионуклидов из организма, сут
При анализе процесса выведения радиоактивных веществ из организма различают быстро и медленно выводящиеся фракции изотопа. Так, например, при отложении 90 Sr в костной ткани различают две фракции — обменную и фиксированную в кости. Первая откладывается на поверхности костных структур и быстро выводится. Вторая, фиксированная фракция, депонируется в компактном веществе и медленно выводится из кости. При длительном поступлении в организм необмениваемая фракция 90 Sr в скелете постоянно нарастает, а скорость выведения замедляется.
Выведение из организма органически связанных соединений с клетками и тканями происходит значительно медленнее, чем быстро обмениваемых, не связанных со структурными элементами. Так, время выведения оксида трития из водной фазы органов крыс составляет 3 сут, а выведение органически связанного трития происходит за 64—100 сут.
Поступление, распределение и выведение радиоактивных веществ из организма.
Радиоактивные вещества могут поступать в организм через органы дыхания, пищеварительный тракт, кожу. При аварийных ситуациях и в чрезвычайной обстановке возможно проникновение РВ через царапины, раны и ожоговую поверхность.
Наиболее вероятным источником поступления РВ в организм человека являются воздух, загрязненный радиоактивными газами и аэрозолями, а также продукты питания, вода. При этом наиболее опасным является ингаляционный путь поступления радиоактивных изотопов (токсичность при ингаляционном поступлении в 2-3 раза выше по сравнению с пероральным загрязнением). При ингаляции в органах дыхания оседает 75% частиц, выдыхается 25%.
При поступлении нерастворимого соединения радионуклида в жкт большая часть его облучает стенку кишечника в течение примерно 30 часов, в дальнейшем выделяется с калом. При поступлении растворимого соединения большая часть его всасывается слизистой тонкого кишечника, через 5-10 минут РВ поступают в кровь и лимфу.
Большинство радионуклидов может проникать через неповрежденную кожу. При поражении кожи растворимыми РВ они довольно быстро проникают в тканевые жидкости и кровь и разносятся по всему организму.
Все радионуклиды по характеру своего распределения условно делятся на 4 группы:
1. Остеотропные (откладываются в костях) - фосфор-32, кальций-45, стронций-90, радий-226, уран-238, плутоний-239 и др.
2. Преимущественно накапливаются в органах с ретикуло-эндотелиальной тканью - церий-144, торий-239 и др.
3. Избирательно накапливаются в отдельных органах и тканях: щитовидной железе (йод-131), эритроцитах крови (железо-59), поджелудочной железе (цинк-65), радужной оболочке глаза (молибден-99).
4. Равномерно распределяющиеся по всем органам и тканям: тритий, кадмий-40, рубидий-86, рутений-106, цезий-137 и др.
Радиоактивные вещества выделяются из организма с выдыхаемым воздухом, мочой, калом, потом и молоком. Уменьшение содержания РВ в организме происходит вследствие его выведения, а также благодаря периоду полураспада. Время, в течение которого организм освобождается от половины депонированного в нем РВ, называется - эффективным периодом полувыведения.
В зависимости от характера радиационного воздействия, распределения поглощенной дозы по времени (длительное или кратковременное воздействие) и в организме человека (равномерное, неравномерное, внешнее, внутреннее или смешанное облучение и т. д.) развиваются соответствующие виды поражений: острая лучевая болезнь от внешнего, внутреннего или сочетанного облучения, местные лучевые поражения в результате локального воздействия ионизирующего излучения или попадания на кожу, слизистые оболочки радиоактивных веществ.
Выведение радионуклидов из организма
Распределение радионуклидов в организме человека и животных носит неоднородный характер. По характеру распределения все радионуклиды подразделяются на шесть групп:
1. Равномерный (Na, Li, K, Cs, Cl, Br и др.);
2. Скелетный (Mg, Ca, Sr, Ra, Ba, U, P и др.);
3. Ретикуло-эндотелиальный (актиний, кадмий, лантан, медь);
4. Почечный (германий, кадмий, уран, таллий и др.);
5. Щитовидный (йод, теллур, рений и др.);
6. Печеночный (лантан, церий, плутоний, торий, марганец).
Распределение считается равномерным, когда более половины обнаруженного в организме радионуклида распределено в нем равномерно. Скелетным считается распределение, когда более половины радиоактивного вещества сосредоточено в скелете и т.д. В ряде случаев типы распределения условны, так для ряда элементов они могут меняться.
В процессе транспорта радионуклиды задерживаются в тех тканях, в составе которых имеются стабильные элементы, аналогичные им по химическим свойствам. Орган, в котором происходит избирательная концентрация радионуклида и вследствие чего он подвергается наибольшему облучению и повреждению называется критическим. Для изотопов йода критическим органом является щитовидная железа (коэффициент накопления 131 I щитовидной железой по сравнению с другими органами примерно в 100 раз больше). Для таких радиоактивных изотопов как стронций, кальций и радий критический орган - кости.
Кроме макрораспределения необходимо учитывать и микрораспределе-ние радионуклидов в организме. Методом авторадиографии было установ-лено, что остеотропные элементы стронций и радий накапливаются преимущественно в растущих участках трубных костей - метафизах и эпифизах, образуя так называемые «горячие» пятна. Следствием больших неоднородностей микрораспределения радионуклидов в тканях являются такие патологические процессы как цирроз печени, очаги склероза в легких и изменения в костной ткани, в том числе остеосаркомы.
После поступления радиоактивных веществ в организм практически сразу начинается их выведение (примерно через 30 мин). Радиоактивные продукты деления выводятся из организма в основном через желудочно-кишечный тракт. Большая часть радиоактивных веществ из организма животных выводится с калом за 2-4 дня, что создает определенную опасность для животноводов и обслуживающего персонала. Это характерно для абсолютного большинства радионуклидов. За 7 дней с калом выводится до 90%, с мочой - 9%, с молоком менее 1% радионуклидов. Вначале радиоак-тивные вещества выводятся более интенсивно, а затем медленнее. Радиоизотопы йода выводятся в основном через почки. Кроме этих двух путей из организма радионуклиды могут выделяться через органы дыхания, через потовые железы, со слюной, желчью, и с продукцией - молоком, яйцами и др.
Размеры выведения радионуклидов из организма после длительного поступления у каждого вида животных постоянные. Суточное выведение цезия-137 с калом и мочой у кроликов составляет 3-5%, у овец - 2-5% (у человека - 0,6-1%), от общего количества находящегося в организме. В процессе метаболизма часть радионуклидов переходит в продукцию животноводства. Это определяется физико-химическими свойствами радионуклидов. А также видовыми особенностями животных. У коров с молоком с суточным удоем выводится от 0,4 до 2,2% радиоактивных веществ. Это может в свою очередь быть использовано для оценки размеров содержания радионуклидов в организме.
Время пребывания радионуклидов в организме определяется периодом полураспада и скоростью процессов их выведения. Для количественного описания скорости выведения вводится понятие биологического периода полувыведения.
Биологический период полувыведения - время, за которое из организма выводится половина находящихся в нем атомов рассматриваемого радиоактивного элемента. Биологический период полувыведения для различных радионуклидов изменяется в очень широких пределах: от нескольких часов (инертные газы) и практически до бесконечности (плутоний).
Кроме биологического периода полувыведения различают эффективный период полувыведения. Эффективный период полувыведения - время, в течение которого активность радионуклида или его части в организме уменьшается в два раза за счет биологического выведения и радиоактивного распада нуклида. Он определяется по формуле:
где Тэ - эффективный период полувыведения; Тб - биологический период полувыведения; Т½ - период полувыведения.
Для йода-131 эффективный период полувыведения составляет 6,4 суток: Тэ = 32 · 8,04 : (32 + 8,04) = 6,4 (сут).
При отсутствии поступления извне радионуклиды удаляются из мышечной и нервной ткани за 5-70 дней, из печени, почек, селезенки - за 1-2 месяца, из лимфатических узлов - за 2-3 года.
Чем меньше радиоактивные вещества будут находиться в организме, тем меньше будет дозовая нагрузка и следовательно общий биологический эффект действия излучения. Ускорить выведение радионуклидов из организма можно разными способами. Прежде всего, следует принять адсорбенты - вещества, способные сорбировать радионуклиды или образовывать соединения с ними в прочные комплексы, которые не растворяются и тем самым происходит снижение кишечной резорбции. Для предотвращения всасывания стронция-90 при поступлении его в желудочно-кишечный тракт эффективны следующие адсорбенты: полисурьмин, адсобар, вокацит (высокоочищенная карбоксицеллюлоза), альгинаты натрия и фосфорнокислого кальция. Для предовращения всасывания цезия-137 наиболее эффективны адсорбенты: ферроцин, вермикулит, берлинская лазурь. К ним также относятся 12,5% раствор двузамещенного натрия фосфата (динатрийфосфат - Na2HPO4), 5% суспензия трикалийфосфат (К3PO4), магния сульфат и др. после применения адсорбентов необходимо использовать средства для очищения желудочно-кишечного тракта: очистительные клизмы, солевые слабительные. Для уменьшения резорбции стронция-90 рекомендуется в рационы вводить большое количество кальция, являющегося в организме антагонистом стронция.
Применяют комплексообразователи, которые с радиоактивными веще-ствами образуют прочные соединения и не депонируются в организме, а легко выводятся. Например, этилендиаминотетрауксусная кислота (ЭДТУ). Применение ее способствует удалению из организма радиоизотопов итрия почти полностью. В последнее время из комплексообразователей широко используется пентацин.
Для уменьшения действия на организм радиационного фактора применяют изотопное разведение, когда в организм вводят избыток стабильных изотопов, что создает разведение радиоактивного изотопа. Так, в организм вводят стабильные изотопы йода, и это уменьшает концентрацию радиоактивного йода.
Уменьшить содержание радионуклидов в организме можно путем очищения от них крови. Кровь пропускают через специальные сорбирующие фильтры. В качестве сорбента наиболее чаще используют ионообменные смолы.
Есть непрямые способы уменьшения содержания радиоактивных веществ в организме, связанные с реабсорбцией и уменьшением обратного всасывания. Например, декальцинирование. Назначают рацион с низким содержанием кальция, что приводит в конечном итоге к использованию организмом имеющегося в нем кальция (из костной ткани). При этом из костной ткани с кальцием «изымаются» и остеотропные радионуклиды и они выводятся с мочой (требуется применение мочегонных средств).
Способствуют выведению из организма радиоактивных веществ овощи, фрукты, ягоды, содержащие пектиновые вещества.
Поступление радионуклидов в организм человека и типы их распределения
Понятие, сущность и характеристика радионуклидов. Пути поступления радиоактивных веществ в организм человека: при вдыхании воздуха и через кожный покров. Физико-химические свойства радионуклидов, их распределение и вред, причиняемый организму человека.
| Рубрика | Безопасность жизнедеятельности и охрана труда |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 11.10.2015 |
| Размер файла | 159,1 K |
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
По дисциплине: Безопасность жизнедеятельности человека
На тему: "Поступление радионуклидов в организм человека и типы их распределения"
Выбранная мною тема для реферата очень актуальна для современного общества.
Каждый день, выходя на улицу, и даже находясь дома, наш организм может быть подвержен воздействию вредных для нас веществ - радионуклидов. Наверняка многие слышали это слова по телевизору, в программах о здоровье, но не заостряли на этом никакого внимания и не пытались узнать, что есть те самые "радионуклиды", которые так опасны для организма.
Возьмём определение данного слова из самого популярного источника информации сети интернет "Радионуклиды - нуклиды, ядра которых нестабильны и испытывают радиоактивный распад. Большинство известных нуклидов радиоактивны (стабильными являются лишь около 300 из более чем 3000 нуклидов, известных науке). Все нуклиды, имеющие зарядовое число, равное 43 или 61 или большее 82, радиоактивны; соответствующие элементы называются радиоактивными элементами" Мало, что можно понять из этого определения человеку, не имеющему специального образования. Я постараюсь более понятно изложить всю суть этого слова.
В своём реферате я расскажу о том, что представляют собой "радионуклиды", как они попадают в тело человека и чем опасно их появление в организме.
1. Пути поступления радионуклидов в организм человека
Радиоактивные вещества могут попадать в организм человека разными путями. Их существует три: через органы дыхания (при вдыхании загрязненного радиоактивными аэрозолями воздуха), через желудочно-кишечный тракт (с продуктами питания и водой), через кожу (резорбция через кожу). С воздухом в организм человека поступает несколько более 1% радиоактивности. Примерно 5% попадает с питьевой водой. Основной опасностью является поступление радионуклидов с пищей.
Наиболее важным и потенционально опасным является ингаляционное поступление радионуклидов. Этому содействует большая дыхательная поверхность альвеол, площадь которой достигает 100 м2 и более (более чем в 50 раз превышает площадь кожи). Кроме того, этот путь опасен и из-за более высокого коэффициента захвата и усвоения изотопов из воздуха.
Радиоактивность воздуха может быть обусловлена содержанием в нем радиоактивных газов или аэрозолей в виде пыли, тумана, дыма. Доля радионуклидов, которые задерживаются в дыхательной системе, зависит от размера частиц, минутного объема легких и частоты дыхания. Обмен радиоактивных элементов при поступлении их в легкие с выдыхаемым воздухом определяют три параметра:
1. Размер или диспертность вдыхаемых частиц (аэрозолей);
2. Склонность радионуклидов к гидролизу и комплексообразованию, от которых зависит путь и скорость их выведения из легких;
3. Период полураспада радионуклида.
При вдыхании воздуха радиоактивные вещества, содержащиеся в нем (частицы радиоактивной пыли), задерживаются на всем протяжении дыхательного тракта от преддверия носа, носоглотки, полости рта до глубоких альвеолярных отделов легких. При этом между размером частицы и глубиной ее проникновения имеется зависимость. Радиоактивные частицы с аэродинамическим диаметром 50 мкм могут достигать только носоглотки (откуда могут потом поступать в желудок), и в основном отхаркиваются. Частицы с диаметром 7,5-10 мкм задерживаются в верхних дыхательных путях на 70-90% (не проникают в альвеолы). Более мелкие частицы (0,05 мкм) задерживаются в альвеолярном отделе легких на 35-65%.
Чем меньший диаметр частиц, тем относительно меньше их задерживается в верхних дыхательных путях, бронхах и тем больше их проникает в альвеолярные отделы легких, т.е. в те области, где отсутствуют механизмы, которые способны выводить попавшие частицы в бронхи и трахею (т.е. наружу).
Дальнейшая судьба радионуклидов, отложившихся в дыхательных путях, также связана с размерами радиоактивных частиц, их физико-химическими свойствами и транспортабельностью в организме. Вещества, хорошо растворяющиеся, в основном быстро (за несколько десятков минут) всасываются в кровеносное русло, - этому содействует широкое развитие сети капилляров, через которые и происходит обмен газов в легких. Затем эти вещества в процессе обмена веществ откладываются в определенных органах и системах или выводятся из организма.
Вещества, слабо растворяющиеся или не растворяющиеся, оседают в верхних дыхательных путях и выделяются вместе со слизью, после чего с большой вероятностью попадают в ЖКТ, где всасываются кишечной стенкой.
Частицы, которые осели в альвеолярной части легочной ткани, или захватываются фагоцитами и удаляются, либо мигрируют в лимфатические узлы легких, трахеи, удаляясь из них в течение нескольких месяцев и даже лет. Второй по значимости путь -поступление радионуклидов с пищей и водой. Питательные вещества вместе с фоновыми концентрациями естественных радиоактивных веществ могут быть загрязнены искусственными радионуклидами, которые из внешней среды по биологическим пищевым цепочкам попадают в растения, организмы животных и, наконец, в продукты питания.
Дальнейшая судьба радиоактивных веществ зависит от их растворимости в кислой среде желудка. Многие растворимые соединения, а именно редкоземельные и трансурановые элементы, в частности, соединения плутония, при щелочной среде кишечного сока превращаются в нерастворимые соединения. Возможно и обратное, когда плохо растворимые в воде вещества в жидкой среде ЖКТ превращаются в растворимые компоненты, которые хорошо всасываются в кровь через эпителий кишечника.
В организм поступает только некоторая часть радионуклидов, попавших в кишечник, большая часть их проходит "транзитом" и удаляется из кишечника. Коэффициент всасывания (резорбции) - это доля вещества, которая поступает из ЖКТ в кровь. Он равен для трития, натрия, криптона, йода, цезия, ксенона - 1,0; стронция - 0,3; теллура - 0,25; урана, радия - 0,2; бария, полония - 0,1; церия, висмута - 0,25; плутония - 0,0005. Радиоактивные вещества, которые в ЖКТ всасываются в количестве менее 1% (коэффициент всасывания менее 0,01) очень быстро удаляются с калом (в течение 1-4 суток). Так как продолжительность контакта таких веществ с организмом небольшая и осуществляется только в период транзита, то сколько-нибудь значительные дозы излучения не успевают образоваться. Кроме этого пробег альфа- и бета-частиц в биологических тканях небольшой (для альфа-частиц - десятки микрометров, для бета-частиц - несколько миллиметров). Поэтому поглощение излучения происходит в основном в содержимом ЖКТ, значительно меньше - в слизистой оболочке толстой кишки. Гамма-кванты достигают и других внутренних органов, которые размещаются в брюшной полости и грудной клетке.
Часть радиоактивных элементов (лантоноиды, актиноиды, все элементы 3 группы, часть 4 и 5 групп ПСМ) способны образовывать коллоиды и плохо растворимые гидроокислы, которые препятствуют всасыванию элементов в ЖКТ. Некоторые из этой группы связываются с внутренними органами и очень прочно удерживаются в тканях. Скорость их выведения из внутренних органов в основном обусловлена радиоактивным распадом.
Следовательно, в случае поступления радионуклидов в организм с продуктами питания и водой, когда отдельные участки кишечника поглощают значительную часть энергии излучаемых частиц, ЖКТ становится критическим органом.
2. Поступление радионуклидов через кожу
До недавнего времени считали, что неповрежденная кожа является эффективным барьером для радионуклидов. Резорбция через неповрежденную кожу в 200-300 раз меньшая, чем из ЖКТ. Сейчас известен целый ряд радионуклидов, которые проникают через кожу в составе жидких или газообразных соединений (особенно через порезы, царапины, ссадины). Так, скорость проникновения паров оксида трития и газообразного йода через неповрежденную кожу сравнивается со скоростью проникновения этих веществ через дыхательные пути, а количество плутония, проникающего через кожу в виде водорастворимых соединений, не меньше, чем при поступлении через ЖКТ. При приеме радоновой ванны на протяжении 20 минут в организм проникает через кожу до 4% радона, содержащегося в воде. Хорошо проникает через кожу молибден, церий, иттрий. Стронций, цезий, теллур через кожу всасывается медленно.
Проницаемость кожи резко увеличивается при воздействии многих химически активных веществ (бензина, обезжиривающих растворителей), при повреждении рогового слоя кожи, играющего главную роль в барьерной функции кожи. Значительное влияние на интенсивность поглощения радионуклидов кожей оказывает температура и влажность воздуха.
Проникая в потовые, жировые железы, а также волосяные фолликулы, радиоактивные вещества могут оставаться там достаточно длительное время. При проникновении в собственно кожу, радиоактивные вещества либо задерживаются в ней на длительное время, либо достигают кровеносных и лимфатических сосудов и течением лимфы и крови разносятся по организму. Тем самым они создают опасность облучения самой кожи и тех внутренних органов, куда они доставляются кровотоком. Радиационные повреждения внутренних органов радионуклидами, проникшими через кожу, не отличаются по характеру от поражений при проникновении их через ЖКТ, легкие и связаны, прежде всего, с дозой облучения и с распределением в организме. Поэтому необходимо обратить внимание на дезактивацию кожи, как на средство, предупреждающее накапливание радионуклидов во внутренних органах.
3. Типы распределения радионуклидов в организме человека
Будущее радионуклидов, попавших в организм, зависит от их свойств и химической природы. Различные вещества по разному накапливаются и выводятся из организма. Одни из них в виде растворов выводятся с мочой, другие могут задерживаться в организме на различные сроки.
Поведение всосавшихся в кровь радионуклидов определяется:
биогенной значимостью для организма стабильных изотопов данных элементов, тропностью их к определенным тканям и органам, например, кальций выполняет специфическую роль, всегда входит в состав почти всех тканей, проявляет большую тропность к костной системе, йод имеет высокую тропность к щитовидной железе;
физико-химическими свойствами радионуклидов - положением элементов в периодической системе Д.И. Менделеева, валентностью радиоизотопа и растворимостью химического соединения, способностью образовывать коллоидные соединения в крови и тканях и другими факторами.
Существуют три основные типы распределения радионуклидов в организме: скелетный, ретикулоэндотелиальный, диффузный (равномерный). В основу положены принципы максимального или преимущественного содержания радионуклида в органе. Распределение считается скелетным, если более половины радионуклидов сконцентрировано в скелете. Распределение считается равномерным, если более половины радионуклидов, обнаруженных в организме, распределяются равномерно.
В процессе транспортировки радионуклиды задерживаются в тех тканях, в составе которых имеются стабильные элементы, аналогичные им по химическим свойствам.
Процесс перехода радионуклидов из межклеточной жидкости в органы завершается в течение непродолжительного времени. Так, плазма крови очищается от стронция и кальция за 4-10 часов (последние переходят в скелет). Полный переход йода из крови в щитовидную железу заканчивается в течение 10-15 часов. Уран выводится из крови в ткани за 12 часов.
Наиболее важным и потенциально опасным является скелетный тип (остеотропные вещества). Он характерен для щелочноземельных металлов - кальция, стронция, бария, радия, а также иттрия, циркония, цитратов плутония. Эти радионуклиды накапливаются в минеральной части скелета, т.е. в костной ткани, концентрируются по соседству с красным костным мозгом, самым радиочувствительным органом человеческого тела. При этом поражается система кроветворения, страдает иммунитет и могут развиться злокачественные перерождения крови - лейкозы.
Ретикулоэндотелиальный тип распределения характерен для радионуклидов редкоземельных элементов - лантана, церия, празеодима, прометия, а также цинка, америция, тория, плутония, калифорния и др. Все они концентрируются в селезенке, лимфатических узлах, где образуются лейкоциты (лимфоциты). В результате уменьшения количества лимфоцитов снижается иммунитет.
Равномерное (диффузное) распределение характерно для щелочных элементов - лития, калия, натрия, цезия, рубидия, а также для трития, азота, углерода, полония и некоторых других элементов. Такие радионуклиды, как цезий, калий, рубидий накапливаются в основном в мышечной ткани.
Для изотопов германия, висмута, урана, кадмия, мышьяка, платины, рутения и других характерен почечный тип распределения радионуклидов. В почках откладывается до 5% от общего количества радионуклидов, поступивших в организм человека.
По печеночному типу распределяются такие радионуклиды, как лантан, церий, прометий, нитраты плутония и др. В печени накапливается до 60% этих радионуклидов.
Известны случаи высокой избирательности накопления радионуклидов. Так по тиреотропному (щитовидному) типу накапливается йод, астат, рений, теллур, технеций. Йод избирательно накапливается в щитовидной железе, концентрация его в железе в 100-200 раз больше, чем в других тканях. При облучении в больших дозах происходит дегерация, потеря функции щитовидной железы и склероз сосудов ее. В дальнейшем увеличивается частота доброкачественных и злокачественных опухолей железы.
Неоднородность распределения излучателя в тканях влияет на характер распределения, величину и мощность тканевой дозы, что особенно существенно, когда тканевые микро структуры с повышенной концентрацией излучателя имеют высокую радиочувствительность, а пробеги излучаемых частиц сравнимы с линейными параметрами (размером) этих микроструктур.
Указанные типы распределения в организме касаются только той части радионуклидов, которые поступают в кровь. Совсем другой тип распределения в организме радионуклидов наблюдается при их ингаляционном поступлении. В этом случае, как правило, содержание и концентрация радионуклидов максимальны в легких. Это обусловлено тем, что поступившие в организм радионуклиды медленно удаляются из легких, а при всасывании задерживаются в лимфатических узлах (стронций-89, цирконий-95, уран-235). Следствием большой неоднородности накопления радионуклидов в тканях являются специфически формирующиеся патологические процессы, например, цирроз печени, очаги склероза в легких и изменения в костной ткани, в том числе образование остеосарком.
радионуклид химический радиоактивный организм
Ознакомившись с вышеприведенной информацией, каждый наверняка задастся вопросом: "Есть ли какие-нибудь способы защитить себя от того вреда, который могут нанести нашему организму радионуклиды?"
Такие способы есть.
Для того чтобы значительно снизить внутреннее облучение, следует:
1. Уменьшить поступление радионуклидов в организм.
Для этого необходимо тщательно мыть овощи и фрукты, снимать кожуру, а овощи предварительно замачивать в воде на несколько часов. С кочанов капусты нужно снять 2--3 верхних листа. Мясо также необходимо вымачивать 2--4 часа в подсоленной воде.
У рыб и птиц перед приготовлением следует удалять внутренности, сухожилия и головы, так как в них происходит наибольшее накопление радионуклидов. Нужно исключить из рациона мясокостные бульоны, особенно с кислыми продуктами, так как стронций в основном переходит в бульон в кислой среде..
Продукты должны подвергаться специальной кулинарной обработке, снижающей содержание радионуклидов в готовом блюде. С этой целью надо ограничить употребление тушеных и жареных блюд, поскольку и этом случае радиоактивные вещества в основном остаются в пище. При варке в продуктах снижается количество радионуклидов, которые переходят в воду. Исключением является только варка яиц, поскольку из скорлупы радионуклиды переходят в белок, поэтому яйца необходимо употреблять в жареном виде.
При варке картошки, свеклы, грибов воду, доведя до кипения, нужно слить и заменить на свежую. Таким образом мы удаляем 50--80 % цезия-137. Так же нужно поступать и в ходе приготовления мясных и рыбных блюд, но после первой воды необходимо удалить из кастрюли и отделенные от мяса кости. Так мы выведем до 50 % радиоактивного цезия.
При засолке и мариновании овощей и грибов можно уменьшить содержание радионуклидов в них в 1,5-- 2 раза.
2. Усилить выведение радиоактивных веществ.
При помощи вышеперечисленных мер мы не защитим полностью организм от попадания радионуклидов внутрь. Поэтому следующим этапом является активизация выведения радиоактивных веществ. Этого можно добиться, регулярно употребляя большое количество жидкости -- соков, морсов, компотов. Следует пить настои трав, обладающих слабым мочегонным действием (ромашки, шиповника, мяты, бессмертника, зверобоя, зеленого чая). Необходимо регулярно опорожнять кишечник.
Существуют продукты, содержащие пектины, которые "связывают" радионуклиды и затем выводят их из организма. К таким продуктам относятся соки с мякотью, клюква, слива, черная смородина, яблоки, вишня, клубника, а также мармелад, джемы и зефир.
3. Использовать радиопротекторные свойства пищи.
Радиопротектор -- вещество, которое снижает поглощение радионуклидов и повышает устойчивость организма к облучению. Этими свойствами обладают и некоторые продукты питания: растительные масла, орехи, семена тыквы и подсолнуха, молочные продукты, рыба, мясо, яйца, морепродукты и бобовые. Ярко выраженными радиопротекторными свойствами обладает грецкий орех. Толченые ядра ореха с медом к тому же способствуют выведению из организма радионуклидов, особенно цезия.
Необходимо добавить, что радиопротекторы наиболее эффективны, если принимаются до момента радиоактивного воздействия.
4. Обогащать рацион минеральными солями.
У химических элементов есть свои двойники -- аналоги. Аналогом радиоактивного цезия является калий, а стронция -- кальций. Если в организме будет недостаток калия и кальция, то их место сразу же займут известные нам радионуклиды: цезий появится в мягких тканях и органах человека, стронций -- в костном аппарате. Чтобы не допустить этого, необходимо обогащать рацион минеральными солями. В первую очередь надо потреблять продукты, содержащие калий и кальций. Богаты калием изюм, курага, чернослив, фасоль, горох, картофель, свинина, сливочное масло. Усвоению кальция способствуют молочные продукты, яйца и бобовые.
Токсикология радиоактивных веществ - Пути поступления радиоактивных веществ в организм
1.2. ПУТИ ПОСТУПЛЕНИЯ РАДИОАКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ В ОРГАНИЗМ
Рис. 1.1. Основные пути обмена радионуклидов в организме
Определение путей проникновения радионуклидов в организм имеет важное практическое значение. Для некоторых радиоактивных веществ путь ведения существенно влияет на характер всасывания, распределение, выведение и биологическое действие.
Необходимо знать: какие количества могут проникнуть тем или иным путем, как быстро происходит всасывание, как изменяется скорость всасывания с течением времени.
Радиоактивные вещества могут поступать в организм через органы дыхания, пищеварительный тракт, кожу. При аварийных ситуациях и в чрезвычайной обстановке возможно проникновение радионуклидов через царапины, раны и ожоговую поверхность. На рис. 1.1 схематически показаны возможные пути поступления, обмен и выделение радионуклидов из организма.
Наиболее вероятным источником возможного поступления радиоактивных веществ в организм человека являются воздух, загрязненный радиоактивными газами и аэрозолями, а также продукты питания. Загрязнение окружающей среды радионуклидами может быть при взрывах атомных бомб, а также в результате выброса отходов предприятий атомной промышленности: АЭС, заводов по переработке ядерного горючего, экспериментальных установок и научно-исследовательских лабораторий. Поступление радионуклидов во внешнюю среду может быть при аварии ядерных установок, реакторов.
С вдыхаемым воздухом в организм человека могут попадать газы, пары и взвешенные в воздухе жидкие и твердые частицы. Дисперсные системы, представляющие собой взвесь твердых и жидких частиц в воздухе или в другой газообразной среде, называются аэрозолями. По размеру частиц аэрозоли условно разделяют на пыль, туман и дым. Диаметр частиц пыли — более 10 мкм, тумана — от 10 до 0,1 мкм, дыма — от 0,1 до 0,001 мкм. Последние частицы легко диффундируют, участвуют в броуновском движении и не осаждаются в воздухе.
По своему происхождению аэрозоли подразделяют на дисперсные, образующиеся при измельчении радиоактивных веществ, и конденсационные, возникающие вследствие конденсации при испарении веществ.
Рис. 1.3. Дыхательный тракт: носоглотка, трахеобронхиальный и пульмональный отделы легких:
a, b, c, d, е, f, g, h, i — доли переноса активности из легких в кровь. ЖКТ и лимфатические узлы
Рис. 1.2. Схема отложения аэрозольных частиц в дыхательном тракте
По своим физико-химическим свойствам аэрозоли разделяют на заряженные (уни- и биполярные) и незаряженные. По однородности размеров частиц их делят на моподисперсные и полидисперсные.
По степени проникновения в легочные альвеолы различают респирабельную фракцию, 5—10 мкм и ниже, и нереспирабельную более 15—20 мкм (Фукс, Быховский).
«Судьба» отложившихся аэрозолей в легких во многом зависит от физико-химических свойств вещества. Хорошо растворимые соединения радиоактивных веществ быстро всасываются в дыхательные пути и поступают в кровяное русло. В отличие от растворимых аэрозольных частиц, нерастворимые в значительном количестве осаждаются на стенках органов дыхания, затем удаляются из легких с помощью слизи и ресничек мерцательного эпителия бронхов.
Для оценки количественной задержки и отложения пылевых частиц в легких применяют коэффициент отложения, представляющий собой отношение количества частиц, отложившихся в дыхательных органах, к содержанию их во вдыхаемом воздухе. На рис. 1.2 показана зависимость между размером частиц и их отложением в верхнем и нижнем отделах органов дыхания (Морроу).
Мелкодисперсные аэрозоли с диаметром частиц 0,1 — 0,001 мкм в значительных количествах задерживаются в альвеолах, более крупные (1 —10 мкм) —в трахее и легких, а аэрозоли с диаметром частиц более 10 мкм — в носоглотке.
Дисперсность аэрозольных частиц во вдыхаемом воздухе может быть различной — от тысячных долей микрона до десятков микрон. Для размера радиоактивных аэрозолей имеет значение характер их образования. При коагуляции активность аэрозольных частиц прямо пропорциональна их радиусу. Если частицы абсорбируются на субмикроскопических пылинках, то активность каждой пылинки пропорциональна ее поверхности. При распылении твердого или жидкого радиоактивного вещества активность обычно пропорциональна объему пылинки [84].
В реальных условиях часто приходится иметь дело с полидисперсными аэрозолями, где не всегда объем частицы характеризует ее активность. В этом случае для оценки биологического эффекта — задержки частиц в органах дыхания — важное значение имеет не счетный медианный диаметр (СМАД), а массовый медианный аэродинамический диаметр (ММАД), или медианный аэродинамический диаметр распределения аэрозолей по активности (АМАД) (В. И. Бадьин).
При ингаляционном пути поступления радиоактивные аэрозоли всасываются не только легкими, но и желудочно-кишечным трактом (ЖКТ). В зависимости от размера аэрозольных частиц, их растворимости величина всасывания в легких или ЖКТ меняется. При ингаляции нерастворимых радионуклидов или короткоживущих аэрозолей органы дыхания могут быть критическими вследствие большой лучевой нагрузки. Всасывание труднорастворимых радионуклидов легкими происходит в значительно меньшей степени, чем ЖКТ. Аэрозольные частицы диаметром 10 мкм и больше почти полностью задерживаются в носоглотке и поступают не в легкие, а в ЖКТ. Так, около 50% всех радиоактивных аэрозолей в ближайший час поступает в желудок и кишечник (Кон и др.), поэтому при ингаляции труднорастворимых радиоактивных веществ определяющим является их всасывание из ЖКТ.
Таблица 1.1. Резорбция радиоактивных веществ из легких и ЖКТ по отношению к введенному количеству [37]
Примечание. Данные по резорбции значительно варьируют в зависимости от дисперсности частиц и вида соединения, в составе которого радионуклид поступает в организм.
Легочная динамика «метаболизма» аэрозолей показана на рис. 1.3 (Морроу). Видно, что значительное количество аэрозолей может поступать из носоглотки и трахеобронхиального отдела легких в ЖКТ. Несмотря на те что легкие играют меньшую роль в процессе всасывания труднорастворимых радиоактивных веществ, ингаляционный путь поступления для растворимых радионуклидов считается одним из основных и наиболее опасных.
Поступление радиоактивных веществ в ЖКТ может происходить с пищей и водой. При попадании радионуклидов во внешнюю среду они могут по пищевым биологическим цепочкам поступать в организм человека. Поэтому путь поступления радиоактивных веществ в ЖКТ и их продвижение в основном такой же, как и обычных химических веществ, содержащихся в пищевых продуктах. На процессы всасывания радионуклидов из ЖКТ существенно влияют pH среды, физико-химический состав соединения, состояние пищеварительного тракта. Для количественной оценки всасывания радиоактивного вещества из ЖКТ в кровь и лимфу в токсикологии используют величину, называемую коэффициентом резорбции или всасывания. Это — доля радионуклида, обнаруженная в организме за определенное время наблюдения по отношению к исходному количеству.
По значению коэффициента всасывания все радионуклиды подразделяются на четыре группы: обладающие высокой степенью резорбции в легких и ЖКТ (75—100%); со значительной резорбцией в легких (25—50%) и в ЖКТ (10—30%); с умеренной резорбцией в кишечнике (1 —10%) и значительным всасыванием в легких (25—30%); практически не всасывающиеся в кишечнике (0,1—0,00001%) и хорошо резорбируемые из легких (20—25%) (табл. 1.1).
Существенно влияет на резорбцию химическая форма поступающего в организм соединения. Так, цитратный комплекс плутония всасывается до 0,2—0,3%, а нитрата плутония — всего 0.005—0,0005%. Щелочные металлы в ионной форме всасываются в ЖКТ очень быстро. Плохо резорбируются радионуклиды, которые в кишечнике образуют труднорастворимые комплексы, микроколлоиды и нерастворимые соли. Важное значение для всасывания радионуклидов имеют стабильные изотопы: Fe, Са, Zn, Со и др. Так, с увеличением в пище концентрации стабильного Fe, Са, Ζn и Со уменьшается резорбция в кишечнике 59 Fe, 49Са, 65Ζn, 60Со. Пища, богатая кальцием, понижает резорбцию 90 Sr в кишечнике и уменьшает отложение его в скелете. Однако стабильные изотопы некоторых щелочноземельных элементов, содержащиеся в пище, не существенно влияют на всасывание радия и бария.
На величину всасывания радиоактивных веществ влияет характер пищи и скорость продвижения ее по кишечнику. Поступление стронция с молоком, например, значительно увеличивает его всасывание в организме. Резорбция радионуклида в кишечнике зависит также от возраста животного. У молодых, растущих животных больше всасывается радиоактивного стронция, чем у взрослых. Это связано с большим потреблением организмом минеральных солей, которые необходимы для построения скелета. На величину всасывания радионуклида также влияет количество вводимого вещества в единицах активности, особенно при повторных введениях и хроническом поступлении в организм.
Помимо перечисленных факторов, влияющих на резорбцию радионуклидов, важное значение имеет исходное функциональное состояние организма (центральной нервной системы, вегетативных отделов и нейроэндокринной системы). Возбуждение нервной системы способствует повышению всасывания радионуклидов в организме, торможение резко замедляет этот процесс. Часть радиоактивных веществ после всасывания в кровь и лимфу разносится по организму, а оставшееся количество радионуклидов через некоторое время удаляется из кишечника. За время прохождения по ЖКТ радиоактивные вещества облучают стенку кишечника на всем его протяжении. Таким образом, при поступлении радиоактивных веществ через рот отдельные участки ЖКТ могут получать значительную дозу облучения, и в некоторых случаях ЖКТ становится критическим органом.
До недавнего времени многие исследователи недооценивали кожный путь поступления радиоактивных веществ в организм. В экспериментах па животных и клиническими наблюдениями было показано, что большинство радионуклидов может проникать через неповрежденную кожу [111].
Несмотря на то что при поступлении веществ через кожу определяющими факторами являются закономерности клеточной проницаемости, кожа имеет ряд специфических особенностей. Проникновение радионуклидов кроме клеточных слоев происходит через межклеточные сочленения клеток кожи. Следует также подчеркнуть исключительно сложную гистологическую структуру кожи, наличие сальных и потовых желез, волосяных фолликулов, которые в значительной степени определяют специфику кожной проницаемости. При наличии на коже механических, химических или термических повреждений (ссадин, трещин, царапин, ран) — проницаемость ее по отношению к радионуклидам резко увеличивается. Это объясняется тем, что главную роль в барьерной функции кожи играет роговой слой эпидермиса. При повреждении или удалении рогового слоя радиоактивные вещества могут свободно проникать в нижележащие слои кожи и в кровь.
На всасывание радионуклидов через кожу существенно влияет внешняя температура. При повышении температуры происходит расширение кровеносных сосудов кожи, раскрытие сальных и потовых желез, что способствует всасыванию радионуклидов. При поступлении радиоактивных веществ, находящихся в воздухе, при всасывании через кожу важное значение имеют давление пара и отложение вещества на поверхности кожи. Проникновение радиоактивных веществ через кожу зависит от физико-химических свойств соединения, pH среды, растворимости в воде, жирах и физиологического состояния кожи. Жирорастворимые соединения могут быстро и в больших количествах всасываться через кожу, и скорость их проникновения вполне сравнима со скоростью всасывания через пищеварительный тракт. Большинство исследователей считает, что всасывание электролитов из водных растворов через кожу происходит трансфолликулярным путем.
Для количественной оценки величины поступления радионуклидов через кожу используют термин «коэффициент всасывания». Это количество активности, обнаруженное в организме за определенное время наблюдения, по отношению к исходному количеству, нанесенному на кожу. Процесс всасывания характеризует также скорость поступления радионуклида через кожу, которая выражается количеством радиоактивного вещества, поступившего через определенный участок поверхности кожи за единицу времени. Значения коэффициента всасывания различных радионуклидов при поступлении их через неповрежденную кожу приведены в табл. 1.2. Видно, что поступление радионуклидов в организм зависит от химического состава наносимого на кожу соединения. Эти данные показывают, что проницаемость кожи человека и различных видов животных к одному и тому же нуклиду не одинакова. Из сравнения данных по величине поступления радиоактивных веществ через органы дыхания и ЖКТ (см. табл. 1.1 и 1.2) видно, что через кожу они проникают в значительно меньших количествах.
Таблица 1.2. Поступление некоторых радионуклидов через неповрежденную кожу
Примечание. Данные по всасыванию значительно варьируют в зависимости от величины загрязненного участка кожи, времени воздействия, вида животных и формы соединения.
При поступлении радиоактивных веществ через кожу происходит облучение как самой кожи, так и внутренних органов. Наиболее чувствительным к действию радионуклидов является базальный слой кожи, где находятся ростковые клетки эпидермиса.
Кроме рассмотренных путей поступления радиоактивные вещества могут проникать в организм через конъюнктиву глаз. В медицинской практике применяется внутримышечное введение радионуклидов с целью диагностики и терапии некоторых заболеваний. Резорбция радионуклидов при различных путях поступления неодинаковая. Быстрее всего радиоактивные вещества резорбируются при внутрибрюшинном, внутримышечном введении, значительно медленнее — при подкожном.
Экспериментальными исследованиями установлено, что радиоактивные вещества могут поступать через плаценту в организм развивающегося плода. В значительных количествах проникают через плаценту НТО, 131 I, 59 Fe, 137 Cs, 32 P и др.
Радионуклиды могут поступать с молоком кормящих самок к потомству. С молоком хорошо выделяются НТО, 131 I, 90 Sr и др.
Читайте также: