Пути поступления, распределения в организме и выделения радиоактивных изотопов - Концепция взаимодействия энтеросорбентов с внутренней средой организма

Пути поступления радионуклидов в организм. Радиоактивные вещества могут проникать в организм животных через легкие при вдыхании загрязненного воздуха; через пищеварительный тракт с кормом и водой, содержащими радиоактивные вещества; через неповрежденную кожу, слизистые оболочки и раны. Характер распределения радионуклидов в организме зависит от основных химических свойств элемента, формы вводимого соединения, пути поступления и физиологического состояния организма.

Степень проникновения радиоактивного аэрозоля и задержка его в легких зависят от заряда частиц и их размеров. Газообразные радиоактивные вещества быстро всасываются с поверхности легких в кровь и разносятся по всему организму. Частицы диаметром менее 0,5 мкм легко проникают в легкие и так же легко покидают их, не задерживаясь. Частицы размером от 0 5 до 1 мкм задерживаются в легких на 90%, пылинки размером более 5 мкм -- до 20 %. Более крупные частицы оседают в верхних дыхательных путях, отхаркиваются и затем заглатываются и поступают в желудок.

Задержавшиеся в легких радиоактивные частицы быстро всасываются в кровь, однако определенная часть их фагоцитируется макрофагами, в результате чего в легочной ткани может создаваться большая радиоактивность на длительное время.

Медленно покидают легкие плохо растворимые соединения. Высокая концентрация таких радионуклидов часто обнаруживается в лимфатических узлах корней легких. Очень быстро всасываются в легких оксид трития, растворимые соединения щелочных и щелочноземельных элементов, медленно -- плутоний, амерций, церий, кюрий и другие тяжелые металлы.

Основным путем поступления радионуклидов в организм сельскохозяйственных животных следует считать пищеварительный тракт, особенно при пастбищном содержании.

Всасывание радионуклидов у животных. Характер всасывания радиоактивных веществ в желудочно-кишечном тракте животных определяется многими факторами и зависит от пути поступления, физико-химических свойств радионуклидов, вида, возраста, физиологического состояния организма и многих других факторов. Принципиально всасывание подразделяется на активное и пассивное. При активном всасывании радионуклиды избирательно проникают через клеточную мембрану подобно обычным макро - или микроэлементам, при пассивном -- радионуклиды проникают за счет диффузии.

Наиболее важное место активного всасывания -- желудочно-кишечный тракт, а при воздушном пути поступления -- легкие.

У животных с однокамерным желудком скорость резорбции радионуклидов выше, чем у жвачных, имеющих многокамерный желудок. Галогены, щелочные и щелочноземельные элементы всасываются в максимальных количествах (от 5 до 100 %), а тяжелые и редкоземельные элементы (в результате образования в кишечнике слабо растворимых соединений с фосфатами и жирными кислотами) всасываются очень слабо (от 0,001 до 2,3 %).

Трансурановые и редкоземельные элементы в кишечнике образуют труднорастворимые соединения, поэтому степень всасывания их очень низкая. Большинство радионуклидов наиболее интенсивно всасываются в двенадцатиперстной, тощей, ободочной и подвздошной кишках, минимально -- в желудке.

У растущих животных всасывание радионуклидов протекает более активно, чем у взрослых. Возраст организма -- наиболее существенный фактор, изменяющий скорость всасывания радионуклидов в желудочно-кишечном тракте животных. У новорожденных животных вследствие интенсивного обмена веществ и большей скорости их роста всасывание радионуклидов в несколько раз выше.

На величину и скорость всасывания существенно влияет количество поступивших веществ. Чем больше их поступает, тем меньшее процентное количество всасывается.

Распределение радионуклидов в организме. 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.

По типу распределения радионуклидов в организме их разделяют на 4 основные группы, в особую группу выделяют изотопы йода. (Таблица 1)

Таблица 1 - Группы изотопов по типу распределения

Тип распределения

Элементы

Равномерный

Элементы первой основной группы периодической системы - водород, литий, натрий, калий, рубидий, цезий, рутений, хлор, бром и др.

Скелетный

Щелочноземельные элементы - бериллий, кальций, стронций, барий, радий, цирконий, иттрий, фтор и др.

Печеночный

Лантан, церий, прометий, плутоний, торий

Почечный

Висмут, сурьма, мышьяк, уран, селен и др.

Тиреотропный

Йод, астат, бром

Распределение кислорода, азота, водорода и углерода зависит от тех химических соединений, в составе которых они поступают в организм.

Распределение в организме элементов, относящихся к определенной группе периодической системы Менделеева, имеет много общего. Элементы первой основной группы (Li, Na, K, Rb, Cs ) полностью всасываются из кишечника, сравнительно равномерно распределяются по органам и выделяются преимущественно с мочой. Элементы второй основной группы (Са, Sr, Ва, Ра) хорошо всасываются из кишечника, избирательно откладываются в скелете, выделяются в несколько больших количествах с калом. Элементы третьей основной и четвертой побочной групп, в том числе легкие лантаноиды, актиноиды и трансурановые элементы, практически не всасываются из кишечника, откладываются в печени и в меньшей мере в скелете, выделяются преимущественно с калом. Элементы пятой и шестой основных групп периодической системы, за исключением Ро, сравнительно хорошо всасываются из кишечника и выводятся почти исключительно с мочой в течение первых суток, благодаря чему в органах обнаруживаются в сравнительно небольших количествах.

Орган, в котором происходит избирательная концентрация радионуклида и вследствие чего он подвергается наибольшему облучению и повреждению, называют критическим. При поступлении нерастворимых соединений радионуклидов через органы дыхания, пищеварения и кожу критическими органами будут соответственно легкие, желудочно-кишечный тракт и кожа. Для некоторых радионуклидов критическими всегда являются одни и те же органы: например, для йода -- щитовидная железа, для стронция, кальция и радия -- кости. Для всех радионуклидов критическими органами будут кроветворная система и половые железы. Эти органы выделены как критические потому, что они являются наиболее уязвимыми, даже при малых дозах радиации в них происходят существенные изменения.

Попавшие в организм радионуклиды участвуют в обмене веществ по принципу, аналогичному тому, как это происходит для их стабильных изотопов: они выводятся из организма через те же самые выделительные системы, что и их стабильные носители.

Основное количество радиоактивных веществ выводится через желудочно-кишечный тракт и почки, в меньшей степени - через легкие и кожу. У беременных и лактирующих животных часть радионуклидов выделяется с плодом и молоком.

Скорость выведения радионуклидов зависит от их природы, а так - же от вида, возраста, физиологического состояния животных и ряда других факторов.

Наиболее быстро из организма выводятся радионуклиды, депонирующиеся в тканях, где скорость обмена веществ высокая. Существенно влияет на этот процесс состояние радионуклидов в тканях, т. е. находятся ли они в свободном состоянии или связаны с тканевыми структурами. Свободные радионуклиды быстрее выводятся из организма, связанные с тканевым белком и находящиеся в коллоидном состоянии радионуклиды выводятся медленнее. В зависимости от вида химического соединения, пути и длительности поступления радионуклидов в организм животных может изменяться скорость их выведения из организма и изменяться роль выделительных систем в этом процессе.

Однако основным фактором, определяющим пути выведения радио нуклидов из организма, являются их физико-химические свойства. Так, радионуклиды редкоземельных элементов независимо от пути поступления выводятся через желудочно-кишечный тракт и незначительно с мочой.

При хроническом поступлении радионуклидов пути их экскреции у животных также различны. Во многом они определяются теми же факторами, что и при однократном поступлении. Однако при хроническом поступлении большое значение начинают приобретать характер кормления животных, полноценность и качество кормов, наличие кормовых добавок и другие факторы. При хроническом поступлении большая часть изотопов йода выводится через почки, тогда как изотопы кобальта, стронция, рутения, бария, вольфрама удаляются из организма в основном через желудочно-кишечный тракт.

Введение в рацион животных стабильного изотопа изменяет не только скорость экскреции радионуклида, но и роль выделительных систем в этом процессе. Так, добавление в корм поросятам стабильного стронция уменьшает количество выводимого с мочой Sr 89 в 2 раза. Напротив, увеличение в рационе животных кальция примерно в 10 раз усиливало выведение Sr 89 с мочой.

У мелких животных интенсивность поглощения йода щитовидной и молочной железами значительно выше, чем у крупных.

Поскольку различные ткани организма по-разному связывают один и тот же радионуклид, то и скорость выведения из этих тканей будет различна. Время, в течение которого исходное количество радионуклида уменьшится вдвое, называют эффективным периодом полувыведения Т эфф. Снижение концентрации радиоизотопов происходит за счет двух основных факторов: физического их распада и истинного выведения. Значение эффективного периода полувыведения вычисляют по формуле:

Т эфф = Тфиз*Тбиол/(Тфиз + Тбиол),

Тфиз - период полураспада радионуклида,

Тбиол - период его биологического полувыведения.

Эффективный период полувыведения долгоживущих изотопов определяется в основном биологическим периодом полувыведения, Короткоживущих - периодом полураспада. На эффективный период полувыведения влияют вид, Возраст, Функциональное состояние организма, Особенности поступления, Распределения радионуклидов и другие факторы. При этом выведение цезия и стронция у кур происходит быстрее, чем у крупного рогатого скота, овец, коз и свиней, за счет более интенсивного обмена веществ.

Похожие статьи




Пути поступления, распределения в организме и выделения радиоактивных изотопов - Концепция взаимодействия энтеросорбентов с внутренней средой организма

Предыдущая | Следующая