Тема 7. Радиотоксикология

Радиотоксикология, ее предмет и задачи. Радиотоксикологическая характеристика наиболее опасных в биологическом отношении радионуклидов. Пути поступления и типы распределения радионуклидов в организме. Понятие «критического» органа. Периоды биологического и эффективного полувыведения радионуклидов. Пути выведения радионуклидов из организма. Способы, ограничивающие поступление и ускоряющие выведение радионуклидов из организма с.-х. животных при их хроническом поступлении. Токсичность радионуклида и факторы, его определяющие.

Радиотоксикология - наука, изучающая пути поступления радионуклидов в организм, их распределения в органах и тканях, депонирование в «критических» органах и пути выведения из организма. Она изучает биологические эффекты при внутреннем облучении, разрабатывает приемы и способы ускоренного выведения радионуклидов из организма.

Пути поступления радионуклидов: алиментарный, аэрогенный и кожный. Если принять загрязнение организма через кожу за одну условную единицу, то при аэрогенном оно будет в тысячу, а при алиментарном - в миллион раз больше! При поступлении с кормом и водой в пищеварительный тракт водорастворимые изотопы (I¹³¹, Cs¹³⁷, Sr⁹⁰) легко всасываются в начальных отделах желудочно-кишечного тракта и через 15-20 минут их можно зарегистрировать в крови.

Тип распределения радионуклидов, поступивших в кровь, зависит от их валентности. Являясь, по сути, нестабильными изотопами, они участвуют в обменных процессах так же, как и их изотопные и неизотопные химические аналоги, то есть элементы, обладающие той же валентностью (см. приложение 1).

В радиохимии различают изотопный и неизотопный аналоги. В первом случае - это стабильный изотоп данного элемента, химические свойства которого тождественны с его радионуклидом. Например, стабильный изотоп иттрий- 89 является аналогом нестабильного изотопа иттрий- 90. Во втором случае аналогом служит стабильный изотоп химического аналога элемента, к которому принадлежит данный радионуклид. Например, стабильный изотоп кальций-40 является носителем радиоизотопа стронций-90, а стабильный изотоп калий-39 - носителем нестабильного изотопа цезий-137.

Депонирование радионуклида в том или ином органе определяется участием их стабильного химического аналога в метаболизме в органе.

«Критический» орган (ткань) – орган (ткань), в котором наиболее всего аккумулируется определенный радионуклид ввиду его высокой тропности (от греч. tropos – «направление»), то есть его предпочитаемости данным органом (тканью) и, следовательно, испытывающий наибольшую лучевую нагрузку.

По тропности к определенным органам и тканям радионуклиды распределяются на следующие группы:

1). диффузные (равномерные) – одновалентные радиоизотопы;

2). остеотропные («костные») – двухвалентные радионуклиды;

3). ретикулоэндотелиальные и гепатотропные («печеночные») – трех-, четырехвалентные радиоизотопы;

4). нефротропные («почечные») – пяти-, шестивалентные радионуклиды;

5). тиреотропные - все изотопы йода.

В таблице 13 приведены данные о максимальном накоплении радиоактивных изотопов ряда элементов в организме человека.

Таблица 13 – «Критические» органы и ткани человека для радиоактивных изотопов ряда элементов*

*Относящаяся к данному органу доля полной дозы, полученной всем телом человека.

Для некоторых радионуклидов нет четко выраженной тропности их распределения и депонирования. Так, изотопы цинка, цирко-

кония и иттрия могут депонироваться не только в костях, но и мягких тканях, включая скелетные мышцы. Поэтому группу остеотропных радионуклидов подразделяют на чисто остеотропные (стронций, барий, радий) и преимущественно остеотропные (иттрий, цинк, церий).

Время, в течение которого организм выводит половину однократно поступившего радионуклида, называется периодом биологического полувыведения. Суммируясь с независимым от него периодом полураспада, оно составляет величину периода эффективного полувыведения. Это время, в течение которого из организма выводится половина депонированного в нем радионуклида.

Пути выведения радионуклидов: для легкорастворимых, быстро всасывающихся из ЖКТ в кровь и участвующих в обмене веществ – через почки. Труднорастворимые задерживаются в петлях толстого кишечника и выводятся в основном с калом. Моча и кал при этом становятся радиоактивными. Кроме этого радионуклиды выводятся через кожу, лёгкие и с животноводческой продукцией (молоко, яйцо, шерсть, мех, пух, перо).

Способы, ограничивающие поступление радионуклидов с кормом и ускоряющие выведение из организма, основаны на принципе конкурентности. Добавка в корма препаратов, содержащих стабильные химические аналоги радионуклидов, препятствует их участию в обменных процессах органа и ускоряет выведение из организма. Для Sr-90⁺² – это препараты Ca⁺², а для Cs-137⁺ – препараты K⁺.

В процессе эволюции сложилось так, что приоритетное участие в обменных процессах имеют стабильные изотопы или естественные радионуклиды, на фоне которых зарождается жизнь, а затем - только искусственные.

Под токсичностьюрадионуклида, как источника внутреннего облучения, понимают его поражающее действие на организм.

Радионуклиды по их токсичности классифицируют на следующие группы с учетом степени выраженности их биологического действия:

Группа А – радионуклиды с особо высокой степенью радиотоксичности: Po²¹⁰, Ra²²⁶, Th²³⁰ и др.

Группа Б – радионуклиды с высокой степенью радиотоксичности: I¹³¹, Sr⁹⁰, Th²³⁴, U²³⁵.

Группа В – радионуклидысо средней степенью радиотоксичности: P³², S³⁵, Cl³⁶, Ca⁴⁵, Sr⁸⁹, Cs¹³⁷, Fe⁵⁹ и др.

Группа Г – радионуклиды с наименьшей степенью радиотоксичности: С¹⁴, Cr⁵⁷, Fe⁵⁵, Cu⁶⁴, Hg¹⁹⁷ и др.

Группа Д – в эту группу входит H³ (тритий) и его химические соединения (окись трития и сверхтяжелая вода).

Поражающее действие (токсичность) радионуклида зависит от следующих факторов:

– физических: мощности дозы, периода полураспада (пространственно-временные характеристики), вида лучей (альфа, бета, гамма) и их энергии, ионизирующей и проникающей способности, схемы радиоактивного распада, а также физико-химического состо-

яния соединения, в состав которого входит радионуклид;

– биологических: типа распределения в организме, «критического» органа или ткани, пути и скорости полувыведения из организма.

Организм людей и высших животных является последним звеном распространения радионуклидов по «пищевым» цепям в биосфере.