40. Накопление и выведение радионуклидов из организма. Понятие о критическом органе.

Накопление радионуклидов в органах и тканях животных связано с их физикохимическими свойствами, видом живот ных, их возрастом, физиологическим состоянием, а также с видом самого органа и ткани. Для оценки накопленных радионуклидов используют количественное понятие «содержание» конкретных радио нуклидов или их общую активность в органе, ткани или всем организме, которая выражается в абсолютных едини цах (Бк или Ки) или в относительных единицах (% от суточ ного или общего их поступления в организм). Для оценки скорости накопления в радиоэкологии используют понятие «кратность накопления», под которым понимают полученную активность радионуклидов в органах и тканях по отношению к их ежесуточному поступлению в организм. дионуклида, ежесуточно поступающего в организм, Бк. Наибольшую опасность представляют те радионуклиды, которые имеют высокую кратность накопления. Это, прежде всего, изотопы йода, стронция и цезия. У разных видов животных кратность накопления каждо1 го из радионуклидов различна. Для отложения стронция в скелете животные располагаются в следующем порядке: крупный рогатый скот < козы < овцы < свиньи < куры, а в мышцах и паренхиматозных органах: козы < крупный рогатый скот < овцы < куры. 137Cs тоже наиболее интенсивно откладывается у кур и в меньшей степени в органах овец и крупного рогатого скота. С возрастом животных кратность накопления радионуклидов закономерно снижается (Н. А. Корнеев, А. Н. Сироткин). Всасывание 144Ce, 106Ru и 185V в ЖКТ животных происхо1 дит очень слабо. Поэтому отложение их в органах и тканях животных происходит незначительное. Напротив, продукты нейтронной активации (59Fe, 60Co, 65Zn) интенсивно резорби1 руются в ЖКТ и откладываются в паренхиматозных орга1 нах, тканях и скелете, при этом в печени откладывается мак1 симальное количество. Во время длительного поступления радионуклидов в ор1 ганизм животных скорость их накопления существенно ме1 няется. В начале оно происходит интенсивно, а затем по мере насыщения тканей, постепенно замедляется и наконец насту1 пает такой момент, когда устанавливается равновесие между вновь поступающими радионуклидами и выводимыми. С это1 го периода дальнейшего увеличения их в организме живот1 ных не происходит. Однако если животное станет получать большее количество радионуклидов, то они вновь начнут на1 капливаться до установления нового равновесия, но уже на более высоком уровне. Напротив, если животные станут принимать с кормом меньшее количество радионуклидов, то они начнут выводить1 ся из организма. Это явление имеет важнейшее практическоезначение для получения пригодной в пищу продукции на за грязненных территориях. Время, в течение которого устанавливается равновесие, определяется природой радионуклида, а также сильно зави сит от вида, возраста и физиологического состояния живот ных и напрямую связано со скоростью обмена веществ в ор ганизме. В мышечной ткани и паренхиматозных органах со стояние равновесия для цезия устанавливается у крупного рогатого скота в интервале между 60ми и 150ми сутками, а у овец через 105 суток. Стронций в мягких тканях достигает своего равновесия намного быстрее — на 5...7е сутки. Одна ко в костной ткани он продолжает интенсивно откладывать ся, вследствие своего выраженного к ней тропизма.

Выделение. Попавшие в организм радионуклиды участвуют в обмене веществ по принципу, аналогичному своим стабильным носи телям. В связи с этим они выводятся из организма через те же самые выделительные системы, что и их стабильные носители. Основное количество радиоактивных веществ выводится через ЖКТ и почки. В меньшей степени они выводятся через кожу. У беременных и лактирующих животных часть радио нуклидов выводится с новорожденным плодом и молоком. Скорость выведения радионуклидов зависит от их приро ды, а также от вида, возраста, физиологического состояния животных и ряда других факторов. Наиболее быстро из организма выводятся радионуклиды, депонирующиеся в мягких тканях, где высокая скорость об мена веществ. Существенное влияние на этот процесс оказы вает состояние радионуклидов в тканях, то есть находятся они в свободном состоянии или связаны с тканевыми струк турами. Свободные радионуклиды быстрее выводятся из ор ганизма — это 131I, 106Ru, 132Te, 137Cs. Связанные с тканевым белком и находящиеся в коллоидном состоянии радионукли ды выводятся медленнее — это 140La, 142Pr, 144Ce, 147Pm. Остеотропные радионуклиды выводятся из организма хуже всего, потому что в костной ткани гораздо медленнее, чем в мягких тканях, протекает обмен веществ. Кроме того, они способны включаться непосредственно в костную ткань, замещая там кальций (это 90Sr, 90Y, 140Ba и др.) В зависимости от характера, источника и длительности поступления в организм животных может изменяться ско/ рость выведения (экскреция) и роль выделительных систем в этом процессе. Например, при однократном оральном введении 131I в со/ ставе водного раствора и в составе корма оказалось, что в пер/ вом случае скорость его выведения у коров в 1,2 раза боль/ ше. При однократном оральном поступлении коровам строн/ ция/89 с мочой выводится 1,34%, а после внутривенного введения — более 21% от поступившего количества. Однако основным фактором, определяющим пути выве/ дения радионуклидов из организма, являются их физико/хи/ мические свойства. Так, радионуклиды редкоземельных эле/ ментов, независимо от пути поступления, выводятся через ЖКТ и незначительно с мочой. Выведение же 91Y, при разовом по/ ступлении, через почки происходит в 3 раза интенсивнее, чем через ЖКТ. При однократном оральном введении 89Sr с мочой его выделяется в пределах 1,34%, а после внутривенного вве/ дения — более 21%. Для 137Cs различие путей выведения ме/ нее выражено. Так, при разовом внутривенном введении лак/ тирующим коровам 33% его выводится через ЖКТ, при ораль/ ном — 40% (Л. И. Селецкая, В. П. Борисов, И. Я. Панченко, И. А. Сарапульцев и др.) При хроническом поступлении радионуклидов значение путей их экскреции у животных также различно. Во многом они определяются теми же факторами, что и при однократном поступлении. Однако в этом случае большое значение начинает приобретать характер кормления животных, полноценность и качество кормов, наличие кормовых добавок и другие факторы. При хроническом поступлении большая часть 131I и 137Cs выводится через почки, тогда как 60Co, 89,90Sr, 106Ru, 140Ba, 109W экскретируются из организма в основном через ЖКТ. Введение в рацион животных стабильного изотопа не только изменяет скорость экскреции радионуклида, но и роль выделительных систем в этом процессе. Так, добавление в корм поросятам стабильного стронция уменьшает количество выводимого с мочой 89Sr в 2 раза. Напротив, увеличение в рационе животных кальция примерно в 10 раз увеличивало выведение 89Sr с мочой. Наиболее интенсивно с молоком 131I выводится в зимнее время. В конце беременности коров наблюдается увеличение поглощения йода молочной железой, достигающее своего максимума в период наиболее интенсивной лактации. Затем этот процесс снижается параллельно инволюции молочной железы. Экскреция йода у коров связана с продуктивностью. При удое 10,5 л в сутки выведение йода с молоком, мочой и калом составило 6,8; 42,2 и 31,5%, а при удое 5 литров в сутки — 3,6; 46,6 и 14,6% от введенного количества соответ ственно (М. Д. Гольберд). У мелких животных интенсивность поглощения йода щитовидной и молочной железами значительно выше, чем у крупных. Если у коров в щитовидной железе откладывается 10...20%, а с молоком выводится 6...8% от поступившего орально 131I, то у коз и овец эти показатели практически одинаковы и колеблются в пределах 30...40%. 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, назы вается эффективным периодом полувыведения (Тэфф). Снижение концентрации радиоизотопов происходит за счет двух основных факторов: физического их распада и истинного выведения. Для долгоживущих изотопов эффективный период определяется в основном биологическим периодом полувыведения. Для короткоживущих определяющим обычно является физический распад. Эффективный период полувыведения зависит от вида, возраста, функционального состояния организма, особенностей поступления, распределения радионуклидов и других 162 РАДИОБИОЛОГИЯ факторов. Например, цезий137 выводится из организма быстрее стронция90, а йод быстрее, чем цезий. При этом выве дение цезия и стронция у кур происходит быстрее, чем у крупного рогатого скота, овец, коз и свиней за счет более интенсивного обмена веществ. У поросят 20...100суточного возраста полувыведение стронция из костей происходит за 114...124 сут. У поросят в возрасте 200 суток при однократном введении эффективный период полувыведения увеличивается до 280 суток (Н. И. Буров, И. А. Сарапульцев). Снижение концентрации стронция в скелете у молодых животных в основном обуслов лено приростом костной ткани, а у взрослых — выведением его из организма. Выведение 137Cs из организма животных разного возраста происходит в основном за счет его биологи ческого выведения. Среди органов и тканей, имеющих пищевое значение, ско рость выведения из мышц и костей 137Cs и 90Sr всегда наи меньшая. Поэтому эти ткани считают «критическими» и оп ределение пригодности продукции в пищу человека прово дится по этим тканям.