Факторы, определяющие степень биологического действия радиоактивных изотопов

Биологическая эффективность радионуклидов определяется:

фи­зическими свойствами (доза, период полураспада, вид и энергия излучения),

биологическими (тип распределения, пути и скорость выведения) свойствами,

видовой и индивидуальной радиочувствительностью животных.

Изотопы с равномерным типом распределе­ния в организме характерно малое различие в дозах, вызывающих ос­трое, подострое и хроническое течение болезни. При их поступлении - уменьшение массы селезенки и семенников, сильное подавление лимфоидного кроветворения, преимуществен­ное возникновение в отдаленные сроки опухолей мягких тканей.

Изотопы со скелетным типом распределения - увеличение селезенки вследствие эктопического кро­ветворения, относительно более сильное подавление костномозго­вого кроветворения, отсутствие резкой атрофии семенников, пре­имущественное возникновение опухолей костей.

Изотопы с печеночным и почечным типами рас­пределения - максимальные изменения наблюдаются соответственно в печени и желудочно-кишечном тракте, почках и мочевыводящих путях.

Продолжительность эффективного пе­риода полувыведения.

Животные в пищевой цепочке человека служат звеном, умень­шающим радиационную опасность, так как они обладают способ­ностью к фильтрации и «захвату в ловушку» радиоактивных нуклидов, и, таким образом, несколько снижают поступление последних в организм человека с пищей.

Характеристика путей поступления радионуклидов и их смесей в организм

Пути поступления радионуклидов в организм:1) через легкие при вды­хании загрязненного воздуха; 2)через пищеварительный тракт с кор­мом и водой, содержащими радиоактивные вещества; 3)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 и задержка в легких зависят от заряда частиц и их размеров.

Особенности всасывания радионуклидов у организмов в ЖКТ. Всасывание подразделяется на активное и пассивное. Наиболее важное место активного всасывания — желудочно-ки­шечный тракт, а при воздушном пути поступления — легкие.

1) Скорость резорбции ра­дионуклидов у животных с однокамерным желудком выше, чем у жвачных, имеющих многокамерный же­лудок. По скорости всасывания в желудочно-кишечном тракте ра­дионуклиды располагаются в ряд: ¹³¹I >¹³⁷Cs > ⁴⁵Са > ⁸⁹- ⁹⁰Сг > > ⁶⁵Zr > ⁶⁰Со > ⁵⁹Fe > ⁵⁴Mn > ¹⁴⁰Ва > ^I06Ru > ⁹⁵Zr > ¹⁴⁴Ce > ⁹⁰Y > ²³⁹Pu. 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 (табл. 4).

2) Наиболее интенсивно всасываются в двенадца­типерстной, тощей, ободочной и подвздошной кишках, минималь­но—в желудке.

3) Всосавшиеся в кровь радиоактивные изотопы уча­ствуют в обмене веществ организма точно так же, как стабильные изотопы данного элемента.

4) Чем больше масса животных, тем мед­леннее всасываются радионуклиды. Т.к. у теп­локровных животных с меньшей массой интенсивнее протекает об­мен веществ для компенсации потери теплоты вследствие увеличе­ния относительной поверхности тела.

5) У растущих животных всасывание радионуклидов протекает бо­лее активно, чем у взрослых.

6) Количе­ство поступивших веществ. Чем больше их поступает, тем меньшее процентное количество всасывается.

7) Агрегатное состояние поступающего радионуклида в организм животного.

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;

• 5 групп по типу распределения радионуклидов в организме

Тип распределения	Элементы
Равномерный	Элементы 1группы ПС— водород, литий, натрий, калий, рубидий, цезий; рутений, хлор, бром и др.
Скелетный (остеотропный)	Щелочноземельные элементы — бериллий, кальций, стронций, барий, радий; цирконий, иттрий, фтор и др.
Печеночный	Лантан, церий, прометий, плутоний, торий, марганец и др.
Почечный	Висмут, сурьма, мышьяк, уран, селен и др.
Тиреотропный	Йод, астат, бром

Тип распределения элемента в неко­торых случаях может меняться. В частности, распределение кисло­рода, азота, водорода и углерода зависит от тех химических соеди­нений, в составе которых они поступают в организм.

• 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.

Элементы первой основной группы (Li, Na, К, Rb, Cs) полностью всасываются из кишечника, сравнительно равномерно распределя­ются по органам и выделяются преимущественно с мочой.

Элементы второй основной группы (Са, Sr, Ba, 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, актинои-ды 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.

• Типы распределения радионуклидов в организме млекопитаю­щих всех видов в принципе одинаковые, и они мало меняются с воз­растом животных.

Неравномерность распределения:1) у беременных самок радиоактивные изотопы про­ходят через плаценту и откладываются в тканях плода,2) у молодых животных - более интенсивное всасывание и депони­рование радионуклидов в тканях, неравномерность распределения по от­дельным частям (участкам) органа, 3) при воспалительных процессах. В очагах воспа­ления обычно отмечается повышенное, иногда в десятки раз, отло­жение их.

Орган, в котором происходит избирательная концентрация ра­дионуклида и вследствие чего он подвергается наибольшему облу­чению и повреждению, называют критическим. 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.