Радиобиология. В 3 частях. Ч.2. Основы биологического действия ионизирующего излучения. Учебное пособие

Как плотноионизирующие излучения, нейтроны вызывают более выраженное, чем при облучении гаммаили рентгеновскими лучами, повреждение биомолекул. При нейтронном воздействии в молекулах ДНК возникает большее число двунитевых разрывов, которые практически не восстанавливаются. Нарушается структура генетического аппарата клеток. Поэтому при нейтронных поражениях значительно чаще развиваются выраженные соматические и генетические последствия.

Тема 5. Радиотоксикология

Радиотоксикология – наука, изучающая пути поступления

радионуклидов в организм, их распределения в органах и тканях,

депонирование в «критических» органах и пути выведения из ор-

ганизма. Она изучает биологические эффекты при внутреннем облучении, разрабатывает приемы и способы ускоренного выведения радионуклидов из организма.

Пути поступления радионуклидов: алиментарный, аэрогенный

икожный. 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

иводой в пищеварительный тракт водорастворимые изотопы (131I, 137Cs, 90Sr) легко всасываются в начальных отделах желудочнокишечного тракта и через 15–20 мин 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.

Врадиохимии 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 ста-

41

бильный изотоп калий-39 – носителем нестабильного изотопа це-

зий-137.

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

«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 («печеноч-

ные») – трех-, четырехвалентные радиоизотопы;

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

5)тиреотропные – все изотопы йода.

В табл. 5.1 приведены данные о максимальном накоплении радиоактивных изотопов ряда элементов в организме человека.

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

42

Таблица 5.1 – «Критические» органы и ткани человека для радиоактивных изотопов ряда элементов*

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

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).

Впроцессе эволюции сложилось так, что приоритетное участие

вобменных процессах имеют стабильные изотопы или естественные радионуклиды, на фоне которых зарождается жизнь, а затем - только искусственные.

Под токсичностью радионуклида, 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: 210Po, 226Ra, 230Th и др.

43

Группа Б – радионуклиды с высокой степенью радиотоксично-

сти: 131I, 90Sr, 234Th, 235U.

Группа В – радионуклиды со средней степенью радиотоксично-

сти: 32P, 35S, 36Cl, 45Ca, 89Sr, 137Cs, 59Fe и др.

Группа Г – радионуклиды с наименьшей степенью радиоток-

сичности: 14С, 57Cr, 55Fe, 64Cu, 197Hg и др.

Группа Д – в эту группу входит 3H (тритий) и его химические соединения (окись трития и сверхтяжелая вода).

Поражающее действие (токсичность) радионуклида зависит от следующих факторов:

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

Список литературы

1.Ярмоненко С.П., Вайнсон А.А. Радиобиология человека и животных: Учеб. пособие. – М.: Высш. шк., 2004 – 549 с.

2.Петин В.Г., Белкина С.В., Жураковская Г.П. Математические модели и реакции клеток на облучение ионизирующими излучениями разного качества. – М.: ГЕОС, 2020. – 263 с.

3.Бутомо Н.В., Гребенюк А.Н., Легеза В.И. и др. Основы медицинской радиобиологии / под ред. И.Б. Ушакова. – СПб.: Фолиант, 2004. – 384 с.

4.Радиация и патология: Учеб. пособие / Под общ. ред.

А.Ф. Цыба. – М.: Высш. шк., 2005. – 341 с.

44