Распределение инкорпорированных радионуклидов в организме

Распространение и распределение в организме попавших в кровь радионуклидов определяется следующими факторами. Во-первых, биогенной значимостью стабильных изотопов данного элемента, тропностью этого элемента к определенным тканями органам. Например, ионы кальция выполняет специфические функции в организме и входят в состав всех типов тканей. Однако, высоким содержанием кальция характеризуются кости, соответственно, кальций проявляет большую тропность к костной ткани. Изотоп иода характеризуется высокой тропностью к щитовидной железе. Во-вторых, поведение инкорпорированного радинуклида в организме зависит от его физико-химических свойств, массового числа, заряда валентности, растворимости соединения, в составе которого он находится и т.д. По типу распеределения в организме, радионуклиды можно разделить на 5 основных групп (табл. 4).

Таблица 4

Типы распределения изотопов некоторых химических элементов в организме млекопитающих

Тип распределения	Радиоизотопы элементов
Диффузный (равномерный)	Водород, натрий, литий, калий, рубидий,цезий, рутений, хлор, бром, углерод, азот
Скелетный (остеотропный)	Кальций, стронций, барий, радий, цирконий, иттрий, бериллий, фтор, медь и др.
Печеночный	Церий, лантан, марганец, плутоний, торий, прометий и др.
Почечный	Сурьма, мышьяк, висмут, уран, селен и др.
Тиретропный	Йод, бром, астат

Как видно, значительная часть радиоактивных изотопов не имеют определенной локализации, а распределяются по всем тканям организма ( диффузный путь). По этому пути происходит распределение изотопов калия, натрия, рубидия, цезия, водорода, азота, углерода. Изотопы щелочноземельных элементов (кальций, фтор и др.) накапливаются в костных тканях (скелетный путь). В печени и почках происходит аккумуляция лантаноидов, актиноидови трансурановых элементов. В особую группу выделяются изотопы иода и брома, которые в основном, накапливаются в щитовидной железе.

Нужно отметить, что распределение в организме элементов, относящихся к одной группе периодической системы Д. И. Менделеева, происходит однотипно. Так, элементы первой группы таблицы (Li, Na, K, Rb, Cs) полностью всасываются из кишечника, сравнительно равномерно распределяются по всем органам и выделяются преимущественно с мочой. Элементы второй группы хорошо всасываются из кишечника и избирательно откладываются в скелете, выделяются из организма с калом. Элементы третьей и четвертой групп, практически не всасывются из кишечника, откладываются в печени, выделяются преимущественно с калом. Элементы пятой и шестой групп, сравнительно хорошо всасываются из кишечника, за исключением полония, и выводятся с мочой в течение первых суток после поступления. В случае избирательной концентрации радионуклидов в определенной ткани или органе, они становятся критическим органами. При поступлении йода критическим органом будет щитовидная железа, для кальция, стронция – кости. Самые радиочувствительные органы - половые железы и кроветворная система - могут стать критическим органом при поступлении в организм любых типов радиоизотопов.

Инкорпорированные радиактивные элементы, так же как и стабильные изотопы, выводятся из организма с продуктами метаболизма через выделительные системы. Период времени, в течение которого из организма выводится половина поступишего количества элемента, называется биологическим периодом полувыведения. Уменьшение содержания радиоактивного изотопа в организме ускоряется и вследствие радиоактивного распада. Чем меньше период полураспада изотопа, тем быстрее снижается содержание этого нуклида в организме. Следовательно, уменьшение количества радиоактивных изотопов в организме происходит по биологическим закономерностям и по закону радиоактивного распада. Фактическое время убыли их в организме принято выражать эффективным периодом полувыведения.

Токсичность инкорпорированных радионуклидов

Биологическая эффективность инкорпорированных радионуклидов определяется их

физическими свойствами (доза, период полураспада, вид и энергия излучения) и биологическими свойствами (тип распределения, скорость выведения). Кроме того, эффект действия радионуклидов определяется и радиочувствительностью организма. По степени биологического действия (радиотоксичности) радионуклиды, как потенциальные источники внутреннего облучения, разделяются на 5 групп (табл. 5).

Таблица 5

Классификация радионуклидов по их токсичности для человека и млекопитающих животных

Группа токсичности	Характеристика группы
Группа А	Радионуклиды особо высокой токсичности. Среднегодовая допустимая активность Х этих нуклидов в питьевой воде установлена в пределах Х= 3,7 - 370 Бк/л (10-10 - 10-8 Ки/л). К этой группе относятся изотопы: 210Pb, 210Po, 226Ra, 230Th, 232U, 238Pu и др.
Группа Б	Радионуклиды высокой токсичности. Х= 37 - 3700 Бк/л (10-9 - 10-7 Ки/л) К этой группе относятся изотопы: 106Ru, 131I, 144Ce, 210Bi, 234Th, 235U, 241Pu и др.
Группа В	Радионуклиды средней токсичности. Х= 370 - 37000 Бк/л (10-8 - 10-6 Ки/л). В эту группу входят изотопы: 22Na, 32P, 35S, 36Cl, 45Ca, 59Fe, 60Co, 89Sr, 90Y, 92Mo, 125Sb, 137Cs, 140Ba, 96Au и др.
Группа Г	Радионуклиды небольшой токсичности. Х= 370 - 37000 Бк/л (10-8 – 10-6 Ки/л). Изотопы этой группы: 7Be, 14C, 18F, 57Cr, 55Fe, 64Cu, 129Te, 195Pt, 197Hg, 200Tl и др.
Группа Д	Нетоксичные радионуклиды. В эту группу входит тритий и его химические соединения (окись трития, тяжелая вода). Х = 148 кБк (4 ·10-6 Ки/л )

В соответствии со степенью радиотоксичности и типа распределения радионуклида в организме предьявляются санитарные требования и правила при работе с изотопами различной токсичности.

Для изотопов с равномерным типом распределения характерно малое различие в дозах, вызывающих острое и хроническое течение болезни. При поступлении таких изотопов у животных отмечается снижение массы селезенкии семенников, сильное подавление лимфоидного кроветворения, возникновение в отдаленные сроки опухолей мягких тканей.

При поражении изотопами со скелетным типом распределения наблюдается увелечение селезенки, сильное подавление костномозгового кроветворения, преимущественное возникновение опухолей костей.

При воздействии изотопов с печеночным и почечным типами распределения существенные изменения структуры и функций происходят в печени, почках, мочевыводящих путях.

Существенным фактором, определяющим течение и исход лучевой болезни при инкорпорированном облучении, является эффективный период полувыведения. Для радионуклидов с коротким эффективным периодом полувыведения (⁹⁰Y, ¹³⁷Cs, ¹⁴⁰Ba, ⁹⁶Au и др.) при однократном и непродолжительном поступлении в организм наблюдается быстрая нормализация кроветворения и общего состояния организма. Длительное поступление этих радионуклидов вызывает острые реакции и имеет отдаленные последствия для организма. При попадании в организм радионуклидов с эффективным длительным периодом полувыведения (²¹⁰Po, ²²⁶Ra, ²³²U, ²³⁹Pu и др.) наблюдается иная картина. Восстановительный период больных при этом очень продолжительный, функции организма восстанавливаются медленно, часто возникают зллокачественные опухоли. Такие нарушения в организме, как тромбоцитопения, анемия, бесплодие могут проявляться в течение нескольких лет после облучения.