Величина всасывания некоторых радиоактивных веществ из желудочно-кишечного тракта
ХАРАКТЕРИСТИКА ПУТЕЙ ПОСТУПЛЕНИЯ РАДИОНУКЛИДОВ И ИХ СМЕСЕЙ В ОРГАНИЗМ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЖИВОТНЫХ
Радиоактивные вещества могут проникать в организм животных через легкие при вдыхании загрязненного воздуха; через пищеварительный тракт с кормом и водой, содержащими радиоактивные вещества; через неповрежденную кожу, слизистые оболочки и раны. Газообразные радиоактивные вещества быстро всасываются с поверхности легких в кровь и разносятся по всему организму. Частицы диаметром менее 0,5 мкм легко проникают в легкие и так же легко покидают их, не задерживаясь. Частицы размером от 0,5 до 1 мкм задерживаются в легких на 90 %, пылинки размером более 5 мкм – до 20 %. Более крупные частицы оседают в верхних дыхательных путях, отхаркиваются и затем заглатываются и поступают в желудок. Очень быстро всасываются в легких оксид трития, растворимые соединения щелочных и щелочноземельных элементов, медленно – Pu, Am, Се, Cm и другие тяжелые металлы. Основным путем поступления радионуклидов в организм сельскохозяйственных животных следует считать пищеварительный тракт, особенно при пастбищном содержании.
Всасывание радионуклидов у животных. Всасывание подразделяется на активное и пассивное. При активном всасывании радионуклиды избирательно проникают через клеточную мембрану подобно обычным макро- или микроэлементам, при пассивном – радионуклиды проникают за счет диффузии. Наиболее важное место активного всасывания – желудочно-кишечный тракт, а при воздушном пути поступления – легкие. У животных с однокамерным желудком скорость резорбции радионуклидов выше, чем у жвачных, имеющих многокамерный желудок. По скорости всасывания в желудочно-кишечном тракте радионуклиды располагаются в ряд: 131I >137Cs >45Са >89,90Cr >65Zr >60Со >59Fe >54Мп >140Ва >106Ru >144Се >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. 1).
Радионуклиды всасываются в разных отделах ЖКТ. В верхних отделах главным образом всасываются 3H, 18F, 22Na, 99Mo, 131I, 45Ca, 59Fe, 89, 90Sr, 137Cs. В среднем отделе кишечника всасывается преимущественно 140Ва. Радионуклиды 32Р, 45Са, 89, 90Si всасываются в преджелудках и кишечнике.
Таблица 1
Элемент | Всасывание, % | Элемент | Всасывание, % |
Натрий | Полоний | ||
Рубидий | Барий | ||
Цезий | Рутений | ||
Йод | Уран | 3…6 | |
Стронций | 9…40….60 | Иттрий | 0,01 |
Кобальт | Цирконий | 0,01 | |
Магний | Лантан | 0,01 | |
Цинк | Церий | 0,01 | |
Свинец | Плутоний | 0,01 |
Однако большинство радионуклидов наиболее интенсивно всасываются в двенадцатиперстной, тощей, ободочной и подвздошной кишках, минимально – в желудке. Всосавшиеся в кровь радиоактивные изотопы участвуют в обмене веществ организма точно так же, как стабильные изотопы данного элемента. Чем больше масса животных, тем медленнее всасываются радионуклиды. Это объясняется тем, что у теплокровных животных с меньшей массой интенсивнее протекает обмен веществ для компенсации потери теплоты вследствие увеличения относительной поверхности тела. У растущих животных всасывание радионуклидов протекает более активно, чем у взрослых. Возраст организма – наиболее существенный фактор, изменяющий скорость всасывания радионуклидов в желудочно-кишечном тракте животных. У новорожденных животных вследствие интенсивного обмена веществ и большой скорости их роста всасывание радионуклидов в несколько раз выше.
На величину и скорость всасывания существенно влияет количество поступивших веществ. Чем больше их поступает, тем меньшее процентное количество всасывается.
Различия скорости всасывания определяются иногда валентностью радиоактивных изотопов. При прочих равных условиях интенсивность всасывания радионуклидов в кровь распределяется в следующем возрастающем порядке в зависимости от места введения – пероральное, подкожное, внутримышечное, ингаляционное, внутрибрюшинное.
Распределение радионуклидов в организме. Поведение всосавшихся в кровь радионуклидов определяется:
· биогенной значимостью для организма стабильных изотопов данных элементов; тропностью (предпочитаемость, тяга к чему-либо) их к определенным тканям и органам. Например, кальций выполняет специфическую роль, всегда входит в состав почти всех тканей, проявляет большую тропность к костной системе, йод имеет высокую тропность к щитовидной железе;
· физико-химическими свойствами радионуклидов – положением радионуклидов в периодической систеие Д.И. Менделеева, валентностью радиоизотопа и растворимостью, способностью образовывать коллоидные соединения в крови и тканях и другими факторами.
По типу распределения радионуклидов в организме их разделяют на четыре основные группы, в особую группу выделяют изотопы йода (табл. 2).
Таблица 2
Тип распределения | Элементы |
Равномерный | Элементы первой основной группы периодической системы — 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 |
Распределение в организме элементов, относящихся к определенной группе периодической системы Менделеева, имеет много общего. 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, Pa) 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, актиноиды 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. У беременных самок радиоактивные изотопы проходят через плаценту и откладываются в тканях плода. Для молодых животных свойственно более интенсивное всасывание и депонирование радионуклидов в тканях. В связи с этим четче проявляется у некоторых радионуклидов неравномерность распределения по отдельным частям (участкам) органа. Например, у растущего молодняка поступающий в организм 90Sr вначале в большом количестве откладывается в губчатых, а в последующем — в компактных частях костей. Неравномерность распределения радионуклидов в ткани может наблюдаться 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. При поступлении нерастворимых соединений радионуклидов через органы дыхания, пищеварения и кожу критическими органами будут соответственно легкие, желудочно-кишечный тракт и кожа.
Для некоторых радионуклидов критическими всегда являются одни и те же органы: например, 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.
Попавшие в организм радиоактивные изотопы, так же как и стабильные изотопы элементов, выводятся в результате обмена из организма с калом, мочой, молоком, яйцом и другими путями. Период, в течение которого из организма выводится половина поступившего количества элемента, называют биологическим периодом полувыведения. Убыль радиоактивных изотопов элемента из организма ускоряется вследствие радиоактивного распада. Следовательно, уменьшение радиоактивных изотопов в организме происходит по биологическим закономерностям и по закону радиоактивного распада.