Введение в «Ветеринарную радиологию»

 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:

Тэ  =  Тб · Т½  :  (Тб  +  Т½),

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.

 

7. Реакции организма  на облучение. Радиочувствительность  животных

Несмотря на отсутствие рецепторов, воспринимающих действие радиоактивных излучений, организм животного отвечает определенными реакциями на облучение. Реакции организма на радиоактивное воздействие могут быть в виде трех значений: радиочувствительности, радиопо-ражаемости и компенсаторности.

Радиочувствительность. Под ней понимают минимальную дозу облучения, которая в организме вызывает функциональные расстройства, сопровождающиеся обычно кратковременным изменением функций органов и систем организма.

Радиопоражаемость. Под ней понимают минимальную дозу облучения, которая в организме в целом, или в отдельных системах его  или органах вызывает не только функциональные, но и структурные изменения.

Компенсаторность. Сущность этой реакции организма заключается в пролиферативных явлениях тканей и органов за счет клеточных элементов, сохранивших свою жизнедеятельность после облучения.

Для оценки радиочувствительности и радиопоражаемости организма животных принято использовать термины – ЛД50/30  и ЛД50/30 – дозы облучения, которые вызывают смерть (гибель) соответственно 50 и 100% животных в течение 30 суток.

Диапазон  ЛД50/30   для разных видов сельскохозяйственных животных сравнительно невелик и составляет 1,25 – 3,9 Гр. Так, для крупного рогатого скота поглощенная полулетальная доза составляет 1,25 – 1,6 Гр, а средняя продолжительность жизни животных, с момента облучения до момента гибели – 20 суток; для коз соответственно – 2,4-3,5 Гр и 27 суток, свиней – 1,4-2,7 Гр и 35 суток.  При облучении людей ЛД50/30 составляет приблизи-тельно 6 Гр.

Радиочувствительность зависит от возраста. Молодняк животных более чувствителен к облучению, чем взрослые животные. Так, телята радиочувствительнее взрослых животных в 2 раза. Зависит радиочув-ствительность и от пола, наиболее чувствительны самцы. Различают и индивидуальную радиочувствительность.

При действии радиоактивных излучений в живых организмах сразу же после облучения, одновременно с развитием поражения тканей и органов, происходят процессы восстановления. Все это можно сформулировать следующим образом: «Лучевое поражение развивается  пропорционально интенсивности облучения, а процессы восстановления идут со скоростью, пропорциональной величине конкретного данного поражения. При этом остается необратимая часть поражения, которая пропорциональна величине общей накопленной дозы».

Для мышей, крыс, морских свинок и собак необратимая часть поражения составляет 10% от общей полученной организмом дозы, а восстановление – 12,5%. На основании этих данных выведены периоды полувосстановления: для мышей он равен 5,5 суток, крыс – 7,5 суток, свиней – 3 суток, овец – 13 суток, собак – 16 и ослов – 60 суток. Для человека необратимая часть поражения составляет 10% от общей полученной организмом дозы, а восстановление – 2,5 - 3%. Чем крупнее животное, и чем больше продолжительность его жизни, тем длиннее период полувос-становления.

Различие в радиочувствительности проявляется и в органах. Разные органы животных и их ткани по разному реагируют на действие ионизирующих излучений. Степень радиочувствительности тканей характеризуют по функционально-биохимическим и морфологическим признакам.

Органы по  функционально-биохимическим показателям радиочувстви-тельности располагаются в следующем убывающем порядке: большие полушария и стволы головного мозга, мозжечок, гипофиз, надпочечники, семенники, тимус, лимфоузлы, спинной мозг, желудочно-кишечный тракт, печень, селезенка, легкие, почки, сердце, мышцы, кожа, костная ткань.

По морфологическим признакам радиочувствительности органы делят на три группы:

1. Органы, чувствительные к радиации: лимфоузлы, лимфа-тические фолликулы, желудочно-кишечный тракт, красный костный мозг, вилочковая железа, селезенка, половые железы. Изменения в них регистрируются при дозах в 25 Рентген (0,25 Гр).
2. Органы, умеренно чувствительные: кожа и глаза.
3. Органы, устойчивые к действию излучений: печень, легкие, почки, мозг, сердце, кости, сухожилия, нервные стволы и др. Изменения в них отмечаются при дозах в 100 Рентген (1 Гр) и более.

Для исхода радиоактивного воздействия большое значение имеет, какая часть тела животного облучена. Наибольший радиобиологический эффект вызывается при общем равномерном облучении организма.

 

Лекция  №4

Тема: «Основы радиотоксикологии. Группы токсичности радионуклидов.         Характеристика радиоактивных продуктов ядерного деления: стронций-90, йод-131, цезий-137, плутоний-238 и др. Лучевые поражения животных. Синдромы лучевых поражений»

 

План

 Введение 

1. Факторы и группы токсичности радионуклидов.
2. Радиотоксикология наиболее опасных для биосферы искусственных продуктов ядерного деления.
3. Лучевые поражения животных. Синдромы лучевых поражений.

 

Введение

В результате техногенной аварии на Чернобыльской АЭС (26 апреля 1986 года) территория Республики Беларусь подверглась загрязнению долгоживущими радионуклидами.

Цезием-137 загрязнено 46,45 тыс. км2, или более 22% территории, стронцием-90 загрязнено 21,1 тыс. км2, что составляет 10% территории. Загрязнение почвы изотопами плутония-238, 239, 240 составило около 4,0 тыс.  км2, или почти 2% территории.

На загрязненных территориях проживает 1,8 млн. человек, а дозовые нагрузки на население  в ряде населенных пунктов составляют свыше 5 мЗв в год.

Радиотоксикология - предмет, который занимается изучением путей поступления, распределения радионуклидов, а также их выведения из организма человека и животных. Радиотоксикология изучает непосредственное действие радионуклидов на организм, их отдаленное последствие, методы и средства, препятствующие всасыванию радионуклидов и ускоряющие их выведение из организма, а также химию радионуклидов.

Радионуклиды, попав в организм, действуют как точечные источники излучения, оказывают выраженное биологическое действие. Степень выраженности этого действия на организм называется радиотоксичностью. Надо иметь в виду, что понятие «токсичность радиоактивных веществ» не совсем соответствует и совпадает смысловому содержанию термина «токсичность». Например, связанному с действием на организм химических веществ.

По данным ученого В. Ковалевского организм человека содержит до 68 химических элементов, 47 из которых являются для организма постоянными. Тело человека массой 70 кг состоит из 45,5 кг кислорода, 7 кг водорода, 2,1 кг азота, 12,6 кг углерода, 1,4 кг кальция, 0,7 кг фосфора, 200 г магния, 200 г хлора, 175 г серы, 150 г натрия, 165-130 г калия, 5 г железа и др. В организме человека содержится около 50 кг воды.

 

1.Факторы и группы  токсичности  радионуклидов

Радиотоксичность радионуклидов обусловлена видом излучения  (наиболее опасными для организма являются альфа-излучатели, менее опасны бета-излучатели и еще меньше – гамма-излучатели); интенсивностью излучения, что определяется величиной энергии (ЛПЭ – линейной передачей энергии) и периодом полураспада радионуклида; типом распределения радионуклида в организме (равномерный, скелетный, щитовидный и др.); скоростью выведения радионуклида из организма (период полувыведения) и кумулятивным эффектом. Основным показателем радиотоксичности радионуклида является суммарная доза, создаваемая им в организме.

Радионуклиды как потенциальные источники внутреннего облучения разделяются (в убывающем порядке) по степени радиационной опасности на четыре группы с индексами А,Б,В,Г:

Группа А – радионуклиды с минимально значимой активностью (МЗА) 3,7 кБк (0,1 мкКи) – полоний-210, радий-226, плутоний-238, свинец-210, уран-232 и др.

Группа Б – радионуклиды с МЗА 37кБк (1мкКи) - стронций-90, йод-131, церий-144, уран-235, торий-234 и др.

Группа В – радионуклиды с МЗА 370 кБк (10 мкКи) – фосфор-32, кобальт-60, стронций-89, цезий-137, барий-140 и др.

Группа Г – радионуклиды с МЗА 3700кБк (100 мкКи) – тритий, углерод-14, фтор-18, хром-51, железо-55 и др.

Под минимально значимой активностью понимают наименьшую активность открытого источника на рабочем месте, при которой еще требуется разрешение органов Государственного санитарного надзора для работы. Если активность источника ниже МЗА, названной в Нормах радиационной безопасности, специального разрешения для работы не требуется.

Принадлежность радионуклидов к группе радиационной опасности определена Нормами радиационной безопасности. Каждая группа характеризуется степенью токсического действия: группа А имеет особо высокую степень токсичности; группа Б – большую или высокую токсич-ность; группа В – среднюю токсичность; группа Г – малую токсичность.

  

2. Радиотоксикология наиболее опасных  для биосферы искусственных продуктов  ядерного деления

 

Появление искусственных радионуклидов в биосфере Земли связано с деятельностью человека. Радионуклиды искусственного происхождения подразделяют на три группы:

1. Радиоактивные продукты ядерного деления, возникающие в реакциях деления ядер 235U, 238U, 239Pu  и др.
2. Продукты наведенной активации, образующиеся в результате ядерных реакций элементарных частиц (в основном нейтронов) с ядрами атомов стабильных элементов, входящих в состав конструкционных материалов ядерных реакторов, боеголовок и др.
3. Радиоактивные трансурановые элементы, возникающие в ядерно- энергетических установках и при ядерных взрывах. Они в основном альфа-активны, высоко радиотоксичны и имеют большой период полураспада.