Биологические эффекты радиойода

Эквивалентные дозы облучения щитовидной железы от воздействия йода-131 после аварии на ЧАЭС.

Обнаружение йода в организме.

- Спектрометр излучения человека очень чувствителен, порог – 0,8 нКи.

- Непосредственное измерение гамма-излучения над ЩЖ. При наличии 1мкКи в ЩЖ гамма-фон на ней составляет 250мкР/час.

- Косвенный анализ по биопробам, в основном мочи. Имеет малую точность.

Дозы облучения у людей при применении радиойода с диагностической и лечебной целью. Около 1 млн людей с диагностической или лечебной целью получили радиойод. Для исследования функции ЩЖ (гипо- и гипертиреоз) больной внутрь натощак получает 1 мкКи радиойода. В ЩЖ в норме поступает 30% (0,3 мкКи). Дозовый коэффициент для человека до полного распада 60 мЗв на 1 мкКи, на 0,3 мкКи – доза 18 мЗв..

Радиойод применяется также для лечения тиреотоксикоза. У нас этот метод не распространен, в США – основной метод. Больному в лечебных целях дают 2000-6000 мкКи йода-131. В ЩЖ – 30% (600-1800 мкКи), что формирует дозу 36-108 Зв.

В результате аварии на ЧАЭС около 1,5 млн. населения получили дозы облучения щитовидной железы от радиойода (таблица 2).

Таблица 2.

Контингент	Число (тысяч)	% лиц, подвергшихся облучению в дозе:
<0,3 Зв	>0,3 – 1 Зв	>1 – 10 Зв	>10 Зв
Дети до 7 лет (ЩЖ –5 г)					<1
Взрослые и старшие дети					2 случая

Чем меньше ребёнок, тем большую дозу он получает, так как на малую по массе щитовидную железу приходится то же количество йода. Йодная профилактика особенно важна для детей.

1. Ранние.

2. Отдаленные.

Ранние эффекты развиваются до 6 месяцев. Имеют латентный период (время от воздействия до эффекта).

1. Первичный радиационный гипотиреоз. Существует порог дозы, который для взрослого составляет 8-10 Зв и для детей 4-5 Зв. Порог говорит, что если доза меньше, заболевание не наступит. По мере увеличения дозы процент заболевших увеличивается. Время надо для гибели тиреоцитов. Тиреоциты погибают после вхождения в митоз. Так как тиреоциты делятся редко, они отличаются сравнительно высокой радиорезистентностью.

2. Аутоиммунный тиреоидит. Радиация может быть лишь одной из причин аутоиммунного тиреоидита. Небольшие дозы радиации (около 0,3 Зв) не вызывают гипотиреоз, но у хронически больных детей могут запустить аутоиммунный процесс. Возникают аутоантитела к клеткам щитовидной железы. У этих детей в анамнезе обязательно можно обнаружить какую-то вирусную или бактериальную инфекцию с латентным периодом в течение года и более. Заболевание возникает остро с жалобами на боли в щитовидной железе, нормальным уровнем гормонов и антителами к тиреоглобулину. Течение заболевания волнообразное с обострениями и ремиссиями. Лечение заключается в санации очаговой инфекции общеукрепляющей терапии, применении глюкокортикоидов. Иногда наступает спонтанное излечение. Может развиваться вторичный гипотиреоз, как следствие гибели части клеток.

Отдаленные последствия воздействия радиойодом проявляются развитием новообразований. По беспороговой концепции опухоли могут вызываться любыми дозами. С увеличением дозы растет частота возникновения опухолей. Прирост доброкачественных аденом в 20 раз больше злокачественных карцином. После аварии на ЧАЭС в Беларуси наблюдается рост заболеваемости раком ЩЖ у детей.

Радиоактивный цезий. Содержание цезия в организме – 1,5 мг. Встречается в природе в минералах. Существует много изотопов цезия: от цезия-116 до цезия-146. Имеют значение цезий-134 с Т_ф ‑ около 2 лет и цезий-137 с Т_ф ‑ 30,18 года. Это бета - и гамма-излучатели. Радионуклиды цезия применяются в гамма-дефектоскопии, химических исследованиях, радиобиологии, медицине (для контактной и дистанционной лучевой терапии). Цезий-137 может поступать в окружающую среду при испытаниях ядерного оружия и с выбросами промышленных предприятий.

Цезий подвижен в биологической цепочке: почва ® растения ® животные ® человек. Много цезия в пластинчатых грибах. Накапливается в горохе, кукурузе, фасоли, картофеле. В листьях, соломе, ботве цезия больше, чем в корнеплодах. Из песчаных почв переход цезия активнее, чем из других почв, так как в них мало калия.

Распределение в организме равномерное, накапливается, в основном, в мышцах. Суточное поступление стабильного цезия составляет 1,3-11,2 мкг. По химическим свойствам цезий близок к калию и рубидию. Цезий быстро покидает кровеносное русло. До 30% поступившего в кровь цезия захватывается печенью и с желчью снова поступает в кишечник, где значительная часть его вновь реабсорбируется. В печени накапливается до 5-10% инкорпорированного радиоцезия с периодом полувыведения 90 суток. Наибольшее количество цезия (до 50%) накапливается в мышечной ткани с периодом полувыведения до 140 суток. Для других тканей период полувыведения цезия короче – до 40 суток. Выводится цезий из организма в основном с мочой.

Для измерения в радиоцезия в организме используют спектрометр излучения человека (СИЧ). Реальное содержание цезия-137 в организме 25-100 нКи. Выведению способствует ферроцин. Ферроцин наиболее эффективен при одновременном введении с цезием, он также ускоряет выведение цезия, выделяющегося в ЖКТ вместе с пищеварительными соками. Для выведения цезия из организма надо использовать пищевые продукты, содержащие калий (изюм, курага), пектины (морковь, яблоки). Рекомендуется много пить. Отвар шиповника форсирует диурез. Т_эф для цезия ‑ 90-110 дней.

Радиоактивный стронций. Стронций-90 образуется при распаде промежуточных продуктов деления урана-235 и является одним из основных дозообразующих радионуклидов при авариях на АЭС. Стронций-90 – бета-излучатель с энергией частиц 5,5 МэВ и Т_ф – 28 лет. Процент резорбции стронция-90 из ЖКТ составляет от 5 до 100% в зависимости от растворимости химического соединения и из легких – 40-50%. После поступления в организм быстро распределяется в межклеточной жидкости, после чего более 90% накапливается в костной ткани. Выведение стронция происходит преимущественно с мочой и калом, где и производится их прижизненное определение.

Радиоактивный плутоний получен в США в 1940 году. В СССР получен независимо радиохимиком Курчатовым, после чего в 1946 году началось строительство Челябинска-40 (предприятие "Маяк"), где стали получать плутоний в промышленных масштабах. У плутония ‑ 18 изотопов, дочерних продуктов урана. Наибольшее значение из них имеют долгоживущие плутоний-239 и 238, остальные изотопы короткоживущие. Существует в виде растворимых солей и нерастворимых (окись, двуокись, гидроокись) соединений. У плутония-239 Т_ф ‑ 24360 лет, у плутония-238 – 90 лет.

В естественных условиях в природе плутоний не существует и в организме его не должно быть. В результате аварии на ЧАЭС плутоний загрязнил территории преимущественно в 10 км зоне. Плутоний-239 – альфа-излучатель. Пробег альфа-частиц небольшой, опасен только при поступлении внутрь. На СИЧ пораженных плутонием-239 посылают, так как спутником плутония является a-, g-излучатель америций, и по последнему пытаются определить присутствие плутония.

При попадании растворимых соединений в организм критическими органами являются печень (накапливает 45%), скелет (45%), легкие (10%), в которых возможно развитие опухолей. Нерастворимые соединения плутония откладываются, главным образом, в легких. Плутоний не выводится из организма. Радиоактивный плутоний очень токсичен. Первой реагирует кровь. Через 5 лет с момента инкорпорации в легких развивается плутониевый пневмосклероз. Конечный исход – развитие новообразований.

В печени развивается гепатит с исходом в цирроз и гепатокарциному. Плутоний – остеотропный изотоп, вызывает развитие оссалгий, усиливающихся под действием тепла и ночью. Страдают внутрикостные сосуды и нервные окончания. Теряется вибрационная и тактильная чувствительность. При трепанобиопсии находят изменения структуры кости и наличие плутония.

Для выявления инкорпорации плутония используют комплексон пентацин. Его вводят внутривенно и в течение 3 суток исследуют мочу и кал.. Пентацин эффективен при раннем использовании и при ранениях. Края раны иссекают. Плутоний-239 значительно токсичнее цезия-137.

Уран существует только в виде радиоактивных изотопов. Естественный уран – смесь урана-238, 235, 233, все из них альфа-излучатели, получено еще 9 искусственных изотопов. При естественном распаде образуется цепь радиоактивных элементов, которая завершается стабильным свинцом.

Уран присутствует в почве, воде, организме. В урановой руде его содержание составляет до 1-3%. Ежесуточное поступление в организм ‑ 1-6 мкг, может быть до 300 мкг. Среднее содержание в организме достигает 90 мкг урана, из них 59% накапливается в костях. Длительное время уран не находил широкого промышленного применения (только при изготовлении стекла и красок), пока не стал использоваться как ядерное топливо. Профессиональный контакт с ураном в настоящее время имеют 2,5 млн. человек (добыча и обогащение руды, промышленное использование, лабораторные работы). Чаще страдают работники лабораторий.

Поступление соединений урана в организм происходит ингаляционным, пероральным, раневым путями. Через неповрежденную кожу соединения урана не всасываются. Так как изотопы урана имеют низкую удельную радиоактивность, он не вызывает ОЛБ. Его токсическое действие проявляется, главным образом, как тяжелого металла. В организме депонируется в скелете, печени, почках. Для нерастворимых соединений Т_эф из легких составляет 6 лет, из скелета ‑ 300 дней, из почек ‑ 15 дней. Т_эф для организма в целом составляет 50-140 суток.

При хроническом поступлении урана критическими органами являются почки, легкие, скелет. Степень поражения почек зависит от урановой нагрузки. 3 мкг урана в сутки выделяется у человека без профессионального контакта с ураном. У лиц, профессионально контактирующих с ураном, выделяется до 30-50 мкг в сутки. На значительно повышенное поступление указывает экскреция 200-300 мкг урана и требует освобождения от работы. Если экскретируется более 500 мкг/л развивается протеинурия. При депонировании урана-235 в легких и костях могут развиться злокачественные новообразования.

Для развития острой урановой интоксикации опасно пероральное поступление растворимых соединений урана. Всасывается до 50% нитрата уранила, вызывая в дозах 0,5-1,0 мг на кг веса токсический эффект. Поступление в почки быстрое. В течение суток до 50% содержащегося в крови количества выделяется почками. За 3-5 суток развивается клиника нефропатии, которая сопровождается отеками лица, конечностей, болями в пояснице. В моче наблюдаются глюкозурия, аминоацидурия, протеинурия, цилиндрурия, могут быть лейкоциты, эритроциты. В тяжелых случаях повышается остаточный азот крови. В почках развиваются некрозы, очаговая дистрофия проксимальных канальцев, изменения в капсуле клубочков. В крови ‑ нейтрофильный лейкоцитоз, моноцитоз, повышенное СОЭ. Симптомы обратимы, при прекращении поступления соединений урана наступает выздоровление.

Не известно случаев острой интоксикации мало или нерастворимыми соединениями урана. При пероральном поступлении могут быть также изменения в желудочно-кишечном тракте в виде эрозивного эзофагита, гастрита, язвенного энтероколита. В печени могут развиться дистрофические изменения.

При ингаляционном поступлении 25% накапливается в альвеолярных макрофагах и регионарных лимфоузлах, 35% при участии мерцательного эпителия транспортируется в ротовую полость и заглатывается, остальные 40% поступают в кровоток.

Из соединений урана наиболее токсичен летучий шестифтористый уран (UF₆). При растворении в воде образуется фтористый водород (HF) и фтористый уран (UF). Фтористый водород вызывает глубокие ожоги. Шестифтористый уран поступает через неповрежденную кожу и легкие. Были аварийные ситуации, когда больные погибали. Надо мгновенное промывание кожи. Причина отсроченной гибели – ожоги, осложненные раневой инфекцией. При благоприятном течении – воспалительная клеточная инфильтрация бронхиального дерева, геморрагии, отек легких.

Для уточнения диагноза производят исследование мочи и кала на уран и фтор. В первые сутки исследуют каждую порцию мочи и суточный кал, во вторые сутки и далее исследуют суточные мочу и кал. В норме у урана 4,5 распада в минуту, фтор выделяется в количестве 1 мг в суточной моче.

Неотложная помощь заключается в срочной дезактивации кожи теплой водой с мылом. При пероральном поступлении необходимо промывание желудка, внутривенное введение хлористого кальция. Больных госпитализируют. Назначают диету №1, слизистые отвары, молоко, яйца, солевые слабительные. Внутривенно капельно вводят до 200 мл 3,2% бикарбоната натрия. При раневом поступлении производят хирургическую обработку раны без специального лечения.

Лекция 7.