Розподіл інкорпорованих радіонуклідів в організмі
Типи розподілу ізотопів деяких хімічних елементів в організмі ссавців
Як видно, значна частина радіоактивних ізотопів не мають певної локалізації, а розподіляються по всіх тканинах організму (дифузний шлях). Цим шляхом відбувається розподіл ізотопів калію, натрію, рубідія, цезію, водню, азоту, вуглецю. Ізотопи лужноземельних елементів (кальцій, фтор та ін) накопичуються в кісткових тканинах (скелетний шлях). У печінці та нирках відбувається акумуляція лантаноїдів, актиноїдів та трансуранових елементів. В особливу групу виділяються ізотопи йоду та брому, які переважно накопичуються в щитовидній залозі.
Слід зазначити, що розподіл у організмі елементів, які стосуються однієї групи періодичної системи Д. І. Менделєєва, відбувається однотипно. Так, елементи першої групи таблиці (Li, Na, K, Rb, Cs) повністю всмоктуються з кишківника, порівняно рівномірно розподіляються по всіх органах і виділяються переважно із сечею. Елементи другої групи добре всмоктуються з кишківника і вибірково відкладаються в скелеті, виділяються з організму з калом. Елементи третьої та четвертої груп, що практично не всмоктуються з кишечника, відкладаються в печінці, виділяються переважно з калом. Елементи п'ятої та шостої груп, порівняно добре всмоктуються з кишечника, за винятком полонію, і виводяться із сечею протягом першої доби після надходження. У разі вибіркової концентрації радіонуклідів у певній тканині чи органі вони стають критичними органами. При надходженні йоду критичним органом буде щитовидна залоза, для кальцію, стронцію – кістки. Найбільше радіочутливі органи - статеві залози і кровотворна система - можуть стати критичним органом при вступі в організм будь-яких типів радіоізотопів.
Токсичність інкорпорованих радіонуклідів
Біологічна ефективність інкорпорованих радіонуклідів визначається їх
фізичними властивостями (доза, період напіврозпаду, вид та енергія випромінювання) та біологічними властивостями (тип розподілу, швидкість виведення). Крім того, ефект дії радіонуклідів визначається і радіочутливістю організму. За ступенем біологічної дії (радіотоксичності) радіонукліди як потенційні джерела внутрішнього опромінення поділяються на 5 груп (табл. 5).
Класифікація радіонуклідів за їх токсичністю для людини та ссавців
Відповідно до ступеня радіотоксичності та типу розподілу радіонукліду в організмі пред'являються санітарні вимоги та правила при роботі з ізотопами різної токсичності.
Для ізотопів з рівномірним типом розподілу характерна мала відмінність у дозах, що викликають гострий та хронічний перебіг хвороби. При надходженні таких ізотопів у тварин відзначається зниження маси селезінки сім'яників, сильне придушення лімфоїдного кровотворення, виникнення у віддалені терміни пухлин м'яких тканин.
При ураженні ізотопами зі скелетним типом розподілу спостерігається збільшення селезінки, сильне пригнічення кістковомозкового кровотворення, переважне виникнення пухлин кісток.
При дії ізотопів з печінковим та нирковим типами розподілу істотні зміни структури та функцій відбуваються в печінці, нирках, сечовивідних шляхах.
Істотним фактором, що визначає перебіг та результат променевої хвороби при інкорпорованому опроміненні, є ефективний період напіввиведення. Для радіонуклідів з коротким ефективним періодом напіввиведення (90 Y, 137 Cs, 140 Ba, 96 Au та ін.) при одноразовому танетривалому надходженні в організм спостерігається швидка нормалізація кровотворення та загального стану організму. Тривале надходження цих радіонуклідів викликає гострі реакції та має віддалені наслідки для організму. При попаданні в організм радіонуклідів з ефективним тривалим періодом напіввиведення (210 Po, 226 Ra, 232 U, 239 Pu та ін) спостерігається інша картина. Відновлювальний період хворих при цьому є дуже тривалим, функції організму відновлюються повільно, часто виникають злоякісні пухлини. Такі порушення в організмі, як тромбоцитопенія, анемія, безплідність можуть виявлятися протягом кількох років після опромінення.
Терапія променевої хвороби
Під час лікування різних форм променевої хвороби використовують різноманітні медичні прийоми. Способи та методи лікування можуть бути віднесені або до замісної чи функціональної терапії. Використання методів замісної терапії передбачає відшкодування частини вбитих опроміненням клітин неопроміненими тканинними або клітинними трансплантатами. При лікуванні променевої хвороби використовується насамперед заміщення клітин червоного кісткового мозку. Методи і методи функціональної терапії представляють типовий набір прийомів, вкладених у підтримку і поліпшення роботи всіх органів прокуратури та систем, уражених опроміненням.
Експериментально показано, що при гомологічних та гетерологічних пересадках миші добре переживають ранній період (1,5 – 2 місяці після опромінення). Однак, потім спостерігається їх масова загибель відвторинної хворобині, або від так званоїхвороби виснаження. Ця хвороба має імунологічний характер і проявляється внаслідок тканинної несумісності.
Як відомо, у реакціях несумісності у ссавців, насамперед, беруть участь імунокомпетентніклітини, переважно лімфоїдного ряду. У нормі ці клітини знаходяться в червоному кістковому мозку, лімфатичних органах та в крові. Навіть незначна кількість цих клітин здатна викликати реакцію відторгнення чужорідної тканини. Опромінення організму тимчасово пригнічує вироблення природних лімфоцитів і тому стає можливим приживання чужорідних клітин та їхнє розмноження. Пригнічення власної імунної відповіді залежить від поглиненої дози опромінення. Як не парадоксально, з підвищенням дози опромінення реципієнта ефективність гомологічної та гетерологічної пересадок підвищується. При відносно малих дозах опромінення пересадка кісткового мозку навіть збільшує смертність опромінених тварин внаслідок імунологічної реакції між донорськими клітинами і не пригніченими імуннокомпентентними клітинами реципієнта.
Доопрацювати цей відрізок.
Необхідно відзначити, що чим довше донор і реципієнт знаходяться один від одного в генетичному відношенні, тим більша доза необхідна придушення імунологічної відповіді при пересадці. Наприклад, мінімальна поглинена доза рентгенівського випромінювання, достатня для приживання у мишей червоного кісткового мозку, взятого від щурів, становить 5 Гр, від хом'яків – 9 Гр, від морських свинок – 12 Гр, від кроликів – 15 Гр.
Мал. 4. Залежність ефективності пересадки ізологічного та гетерологічного червоного мозку від дози опромінення
Достовірні відомості про ефективність різних кількостей введених клітин отримано на мишах, щурах, мавпах. Щодо людини можна говорити про мінімальні кількості пересаджених клітин, що викликають будь-який позитивний ефект. Дослідники відзначають, що для практичних лікувальних цілей мінімальна доза ізологічної та аутологічної пересадки має бути не менше 2 10 8 клітин/кг маситіла, при гомологічній пересадці – не менше 109 клітин/кг маси. Однак, пересадка гомологічного червоного мозку опроміненій людині практично марна, оскільки летальний результат неминучий внаслідок важких імунологічних розладів. Слід зазначити, що у час ведуться інтенсивні дослідження з розпізнавання механізмів прояви генетичної несумісності тканин людини. Знайдені методи та способи відбору та підбору донорів за головним антигеном (HLA) людини. Тому можна припускати, що гомологічні пересадки кісткового мозку надалі можна використовувати при лікуванні опромінених людей.
У медичній практиці посилено розробляються і різні способи подолання імунологічного бар'єру, такі як вироблення імунологічної толерантності, імунодепресія фармокологічними засобами, використання змішаного препарату клітин від декількох донорів, використання як донорів близьких родичів опроміненого. Використання цих підходів значною мірою підвищує ймовірність сприятливого результату при пересадці.
Заміна периферичної крові.Як зазначалося, безпосередньою причиною смерті від променевої хвороби при прояві кістковомозкового синдрому є інфекційні ускладнення та кровотечі. Як відомо, основна роль захисту організму людини від патогенних мікроорганізмів належить нейтрофільних гранулоцитів. Геммарогічні явища, в основному, зумовлені зниженням у плазмі крові кількості тромбоцитів. Зменшення кількості гранулоцитів та тромбоцитів у периферичній крові після опромінення відбувається майже одночасно. Тому інтенсивні кровотечі та інфекційні процеси в організмі супроводжують та обтяжують один одного. На багатьох видах тварин показано можливість протипроменевого захистуорганізму трансфузією формених елементів донорської крові Хоча основна маса введених гранулоцитів швидко зникає (період напівжиття цих клітин становить 6-8 годин), але все ж, навіть одноразова трансфузія клітин крові дозволяє нормалізувати стан хворого на кілька діб. Повторна трансфузія лейкоцитарної маси ще ефективніша.
Переливання цільної крові під час лікування променевої хвороби використовують рідко, т.к. ця процедура малоефективна. По-перше, з кров'ю може бути введено невелику кількість формених елементів порівняно з використанням концентрацій клітин. По-друге, при переливанні свіжої крові можуть проявлятися реакції несумісності типу «трансплантант проти господаря», що індукуються імунокомпентентними клітинами крові. За деякими даними, реакції несумісності у людини виявляються при введенні 0,5 л донорської периферичної крові. Тому при переливанні цільної крові її попередньо опромінюють для придушення імунокомпетентних клітин.
До засобів замісної терапії належать також введення в організм сольових розчинів, розчинів глюкози та інших розчинів. Ці кошти компенсують втрату води, електролітів, цукрів, внаслідок порушення роботи кишечника. В експериментах показано, що використання цих розчинів у комбінації антибіотиками значно знижують ранню загибель тварин.
Додати по функціональній терапії
Контрольні питання та завдання.
1. Які зміни в організмі можна віднести до віддалених наслідків опромінення?
2. Яка залежність існує між поглиненою дозою та скороченням тривалості життя опромінених тварин?
3. Запропонуйте Ваше пояснення механізмів індукування та прояву канцергенних ефектів іонізуючих випромінювань.
4. Яка залежність між появою злоякісних новоутворень та велетиною поглиненої дози у тварин?
5. Які, на вашу думку, механізми виникнення та прояви віддалених ефектів опромінення?
6. Якими шляхами в організм людини можуть потрапити радіонукліди?
7. Від яких факторів залежить транспортабельність радіонуклідів в організмі людини?
8. Опишіть шлях розподілу в організмі людини наступних нуклідів, що потрапили в шлунково-кишковий тракт:
а) 45 Cа б) 65 Zn в) 22 Na
9. Поясніть механізми прояву “вторинної хвороби” при гетерологічній пересадці червоного кісткового мозку.
10. Поясніть, чому найбільший ефект при замісній терапії досягається у разі пересадки опроміненої ізологічної тканини?
11. В організм людини з питною водою потрапила радіоактивна сполука з 226 Ra (α-випромінювання, Е = 4,76 Мев, Т1/2 = 1620 років). Початкове значення Декз = 1 мГр/год. Які наслідки для здоров'я викличе це опромінення?
12. Із зараженою радіоктивною їжею в організм потрапило з'єднання з 14 С (β-випромінювання, Е = 165 кеВ, Т1/2 = 5500 років). Початкове значення Декз = 1 мкГр/хв. Які наслідки для здоров'я викличе це опромінення?
13. Протягом тижня з водою та їжею в організм надходила суміш радіонуклідів, що містять (в % від загальної кількості) 3 H – 30 , 14 С – 30 , 131 I – 30, 40 К – 10. Який орган у даному випадку з найбільшою ймовірністю може стати критичним органом? Відповідь обґрунтуйте
14. Внаслідок аварії на АЕС у водогін потрапила надважка вода, що містить 2 H, 3 H. Сумарна активність цих нуклідів у питній воді склала 2 · 10 -6 Кі/л. Люди пили цю воду протягом 2-х діб. Які наслідки здоров'ю цих людей мав цей випадок.
15.Мінеральна вода з нової свердловини характеризується наступною активністю ізотопів: 22 Na = 3,5 10 -7 Кі/л, 36 Cl = 2 10 -7 Кі/л. Чи допускається використання цієї свердловини для питної мінеральної води? Відповідь обґрунтуйте.