Обмен радионуклидов в организме животных

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФГБОУ МГАВМИБ

Факультет Ветеринарной Медицины

Кафедра Радиобиологии и вирусологии им. академиков А.Д. Белова и В.Н. Сюрина

Реферат

По дисциплине: Радиобиология

По теме: Обмен радионуклидов в организме животных

Студент:

Орешкина Лада Игоревна

Москва, 2020

Введение

Радионуклиды вызывают патологические изменения при попадании в организм, соответственно каждый радионуклид обладает радиотоксичностью. Радиотоксичность - свойство радиоактивных изотопов вызывать большие или меньшие патологические изменения при попадании их в организм.

1. Источники поступления РН в организм животных

Основным дозообразующим компонентом естественного радиационного фона (ЕРФ) является земное излучение от естественных радионуклидов, существующих на протяжении всей истории Земли. От этих источников человек и животные подвергаются воздействию как внешнего (в результате излучения радионуклидов, находящихся в окружающей среде), так и внутреннего облучения (за счет радионуклидов, попадающих внутрь организма с воздухом, водой и продуктами питания).

Источниками являются:

· Корма

· Радиоактивные частицы

· Почво-грунты

· Вода

· Воздух

Основное значение во внутреннем облучении имеют поступающие с воздухом, водой и продуктами питания радионуклиды семейств урана-238 и тория-232, их многочисленные дочерние продукты, а также изотоп калия - калий-40. Средняя величина эффективной эквивалентной дозы внутреннего облучения при неизменном фоне составляет 0,72 мЗв/год, из которых основная часть приходится на долю семейства урана (56%), калия-40 (25%) и семейства тория (16%). Основным источником природных радиоактивных элементов, поступающих в организм человека и животных, являются пищевые продукты.

2. Пути поступления РН в организм животных

Различают поверхностное (воздушное) и структурное загрязнение пищевых продуктов радионуклидами.

При поверхностном загрязнении радиоактивные вещества, переносимые воздушной средой, оседают на поверхности продуктов, частично проникая внутрь растительной ткани. Более эффективно радиоактивные вещества удерживаются на растениях с ворсистым покровом и с разветвленной наземной частью, в складках листьев и соцветиях. При этом задерживаются не только растворимые формы радиоактивных соединений, но и нерастворимые. Однако поверхностное загрязнение относительно легко удаляется даже через несколько недель.

Структурное загрязнение радионуклидами обусловлено физико-химическими свойствами радиоактивных веществ, составом почвы, физиологическими особенностями растений. Радионуклиды, выпавшие на поверхности почвы на протяжении многих лет остаются в ее верхнем слое, постоянно мигрируя на несколько сантиметров в год в более глубокие слои. Это в дальнейшем приводит к их накоплению в большинстве растений с хорошо развитой и глубокой корневой системой.

Кроме пищевого имеются многие другие пути поступления радионуклидов в организм. К основным путям относят воздушный и кожный. Однако наибольшее значение имеет пищевой (алиментарный) путь. Лишь в период рассеивания радионуклидов после аварии или выброса в атмосферу наиболее опасен воздушный путь из-за большого объема легочной вентиляции и высокого коэффициента захвата и усвоения организмом изотопов из воздуха. В зависимости от природы радионуклида и химических его соединений процент всасывания его в пищеварительном тракте колеблется от нескольких сотых (цирконий, ниобий, редкоземельные элементы, включая лантаниды) до нескольких единиц (висмут, барий, полоний), десятков (железо, кобальт, стронций, радий) и до сотен (тритий, натрий, калий) процентов. Всасывание через неповрежденную кожу, как правило, незначительно. Только тритий легко всасывается в кровь через кожу. Затем радионуклиды распределяются в организме человека в соответствии с их химическими свойствами.

При интратрахеальном введение в организм животных продуктов ядерного распада (ПЯД) биодоступность РН при поступлении через легкие на порядок выше, чем при алиментарном поступлении.

3. Радиотоксичность

Радиотоксичность - свойство радиоактивных изотопов вызывать большие или меньшие патологические изменения при попадании их в организм.

Cуществуют группы радиотоксичности. По степени биологического действия раудионуклиды как потенциальные источники внутреннего облучения разделены на 5 групп.

1) Группа А - радионуклиды особо высокой радиотоксичности. К данной группе относятся радиоактивные изотопы: свинец-210, полоний-210, радий-226, торий-230, уран-232, плутоний-238 и др. Среднегодовая допустимая концентрация (Ки/л) для них в воде установлена в пределах х (10^-10 -10^-80 Ки/л)

2) Группа Б - радионуклиды с высокой радиотоксичностью, для которых среднегодовая допустимая концентрация в воде равна (10^-9-10^-7) Ки/л). Сюда относятся изотопы: рутений-106, йод-131, церий-144, висмут- 210, торий234, уран-235, плутоний-241 и др. К этой же группе отнесен стронций-90, для которого указанная концентрация равна 4х10^-10Ки/л.

3) Группа В - радионуклиды со средней радиотокичностью. Для данной группы среднегодовая допустимая концентрация в воде установлена (10^-8 -10^-7 Ки/л.). В группу включены изотопы: натрий-22, фосфор-32, сера-35, хлор-36, кальций-45, железо-59, кобальт-60, стронций-89, молибден-99, сурьма-125, цезий-137, барий-140, золото- 96 и др.

4) Группа Г - радионуклиды с наименьшей радиотоксичностью. Среднегодовая допустимая концентрация их в воде равна (10^-8 -10^-7 ) Ки/л.В группу входят следующие изотопы: бериллий-7, углерод-14, фтор-18, хром-51, железо55, медь-64, теллур-129, платина-197, ртуть- 197, таллий-200 и др.

5) Группа Д. Эту группу составляет тритий и его химические соединения (окись трития и сверхтяжелая вода). Допустимая концентрация трития в воде установлена 3,2*10^-6 Ки/л.

4. Обмен РН в организме

Главным местом всасывания большинства радионуклидов является кишечник. Более половины всего количества радионуклидов, всосавшихся из ЖКТ, поглощается в подвздошной кишке, так как здесь отмечаются относительно длительное пребывание химуса и сравнительно высокая скорость всасывания нуклидов.

Информацию о месте всасывания и эффективности усвоения радионуклидов в ЖКТ можно получить, установив время максимальной концентрации их в крови после скармливания загрязненного корма. Максимальная концентрация молибдена-99, йода-131 в крови лактирующих коров после однократного перорального введения обнаруживается через 4--6 часов после потребления корма, и, по-видимому, всасывание их происходит главным образом в верхних отделах ЖКТ.

Щелочные элементы и галогены, образуя с электролитами организма хорошо растворимые соединения, практически полностью всасываются в кровь, несколько хуже -- шелочно-земельные элементы. Плохо всасываются элементы III группы и лантаноиды.

Важную роль в процессе всасывания радионуклидов из ЖКТ играет химическая форма соединения, в составе которого радионуклид поступает в организм (например, йод в форме йодида всасывается в кишечнике жвачных на 70%, а в форме йодата -- на 45%).

У растущих животных процесс всасывания радионуклидов протекает более активно, чем у взрослых, что объясняется повышенной проницаемостью мембран клеточной стенки, значительной потребностью организма в минеральных веществах, идущих на построение тканей.

Установлено, что у новорожденных и молодых животных величина всасывания радионуклидов значительно выше, чем у взрослых и старых.

Коэффициент всасывания находится в обратно пропорциональной зависимости от массы животных в связи с более интенсивным обменом у мелких животных.

У животных с однокамерным желудком скорость всасывания радионуклидов из ЖКТ в кровь выше, чем у жвачных животных, имеющих четырехкамерный желудок.

Распределение в организме всосавшихся радионуклидов -- процесс динамичный и зависит не от их радиоактивности, а от физико-химических свойств физиологического состояния организма. Первоначальное распределение радионуклидов в организме может изменяться или возможно их перераспределение. По характеру распределения различают три основные группы элементов: равномерный, скелетный и ретикулоэндотелиальный. Некоторые радионуклиды избирательно накапливаются в отдельных органах.

Существует определенная связь между валентностью элемента и типом распределения. Одновалентные катионы (Ма, К, Ru, Сs) равномерно распределяются в организме, двухвалентные катионы (Ве, Са, Sr, Ва, Rа) преимущественно накапливаются в скелете. По степени накопления в костной ткани щелочноземельные элементы можно расположить в слелующий ряд: Са > Sr > Ва > Rа. В скелете депонируются и многие другие радионуклиды: редкоземельные элементы, актиноиды, элементы IV группы (Pb, Sn, Zr), элементы V группы (V, Bi, Nb). Указанные элементы накапливаются и в печени. Для них характерен печеночно-скелетный тип распределения. Трех- и четырехвалентные катионы (La, Ce, Pm, Th, Am) накапливаются преимущественно в печени, селезенке, лимфатическихузлах, а пяти-, шести- и семивалентные (Те, No, Sm, Po) либо распределяются относительно равномерно, либо накапливаются в почках, печени, селезенке. Йод преимущественно концентрируется в щитовидной железе, молибден -- в радужной оболочке глаза, цинк -- в поджелудочной железе.

Ралионуклилы, поступившие в кровь, находятся в свободном состоянии и форме различных комплексов. С белковыми соединениями крови связано 76-98% циркулирующих в ней радионуклидов.

Радионуклиды, всосавшиеся в кровяное русло, транспортируются к органам и тканям, в которых частично задерживаются и избирательно накапливаются.

5. Обмен цезия-137

Усвоение цезия-137 осуществляется в основном в тонком кишечнике. Степень всасывания его в желудочно-кишечный тракт достигает 100%, так как он образует хорошо растворимые соединения. У молодых животных цезий усваивается больше, чем у старых. У животных с однокамерным желудком он всасывается быстрее, чем у животных с многокамерным. Это, очевидно, обусловлено более быстрой эвакуацией химуса из однокамерного желудка в кишечник. Отмечена исключительно высокая скорость обмена радиоизотопа в звене кровь - органы- ткани.

Характер метаболизма цезия-137 своеобразен, сходен обменом калия и определяется физико-химическим свойствами. Накапливается цезий-137 в основном в мышцах и паренхиматозных органах, меньше- в крови, жировой ткани и коже. В условиях длительного непрерывного поступления с кормами и водой накопление его в организме происходит постепенно, а затем наступает состояние равновесия, (поступление = выведение). В мышцах овец накопление цезия-137 продолжается более 105 дней, а во внутренних органах- 8-18. Величина перехода его в мясо у травоядных выше, чем у всеядных. Концентрация цезия-137 в белке яйца в 2-3 раза выше, чем в желтке, а в скорлупе- лишь 1-2% от общего содержания в яйце. Цезий-137, как и другие радиоизотопы, выводится из организма с калом, мочой, а у продуктивных животных- с молоком, яйцами и другими путями. Скорость выведения зависит от уровня продуктивности животных.

6. Обмен йода-131

Йод- активный биогенный элемент и, попадая в организм, в результате хорошей растворимости на 100% всасываются в кровь. Через 13-14 часов концентрация его в крови уменьшается в 2 раза, т. к. он быстро перераспределяется по органам и тканям. От 20 до 60% изотопов йода откладывается в щитовидной железе, которая является критическим органом для йода. Концентрация йода-131 в тканях животных по отношению к концентрации его в крови (условно взята за единицу) и распределяется в следующем порядке: кровь-1, почки, печень, яичники-2-3, слюнная железа, моча-5-15, щитовидная железа-10000. Радиотоксикологическое действие радиоактивного йода проявляется, прежде всего, в поражении щитовидной железы. Малые дозы не вызывают заметных нарушений в тиреоидной ткани. Большие дозы йода- 131 у всех животных приводят к разрушению щитовидной железы и замещению паренхимы соединительной ткани.

Выведение йода-131 с молоком в определенной мере уменьшает накопление его в щитовидной железе, так как установлено, что у лактирующих коров концентрация йода- 131 в щитовидной железе ниже, чем у сухостойных. На уровень усвоения животным йода-131 влияет содержание в кормах изотопных (стабильный йод) и неизотопных(хлор) носителей.

7. Обмен стронция-90

У изотопов стронция скелетный тип распределения. При любом поступлении в организм они более чем на 90% избирательно откладываются в костях. Содержание его в мышцах обычно не превышает 10% суточного поступления. радиотоксичность изотоп животное химический

Отмечена высокая скорость обмена радиоизотопа в звене кровь - органы - ткани. Быстрое снижение концентрации его в крови после поступления в нее объясняется интенсивным включением радиоизотопа в органы и ткани и выведением через экскреторные органы и молочную железу (у лактирующих животных). Стронций-90 накапливается в участках костей, обладающих наибольшей зоной роста (в диафизе больше, чем в эпифизе). В компактном веществе кости имеется всегда большая его концентрация, чем в губчатом. С возрастом животных эта разница сглаживается. Накопление стронция-90 в костях приводит к радиоактивному облучению не только костей и костного мозга, но и окружающих тканей. При пероральном поступлении стронция-90 в организм главным каналом выведения является желудочно-кишечный тракт, а при ингаляционном мочевыделительная система. Стронций-90 выделяется и с молоком, но в меньшем количестве. При увеличении содержания кальция в рационе переход стронция в молоко снижается.

8. Выведение радионуклидов из организма

Радиоактивные вещества, которые всосались и депонировались в тех или иных органах, выводятся главным образом через почки и ЖКТ, а у лактирующих коров, кроме того и с молоком. Размеры экскреции радионуклидов определяются прежде всего путем их поступления в организм и физико-химическими свойствами радионуклидов, влияющими на всасывание, задержку в организме и интенсивность обмена между кровью и органами.

Йод-131, цезий-137 экскретируются в значительных количествах почками, тогда как стронций-90, Ru¹⁰⁶, Ce¹⁴⁴ и Ba¹⁴⁰ удаляются из организма через ЖКТ, что связано с их низкой усвояемостью. Сравнительно высокое выделение Cs¹³⁷ с фекалиями после перорального введения объясняется значительной экскрецией радионуклида в просвет ЖКТ.

На выведение РН влияет кормление животных. Например, добавки кальция значительно снижают содержание стронция-90 в организме животных. Недостаточное количество калия в корме приводит к уменьшению выделения цезия-137 с мочой и фекалиями.

Также РН выводятся с помощью желчи, однако в кишечники может происходить рециркуляция.

Заключение

Попадание радионуклидов в организм вызывает необратимые патологические изменения, которые могут привести к летальному исходу. Чтобы предотвратить это нужно соблюдать нормы радиобиологической безопасности и основные санитарные правила обеспечения радиобиологической безопасности.

Библиографические ссылки

1. Ю.А. Ястребков - Метаболизм радионуклидов в организме сельскохозяйственных животных

2. Гребенюк, А. Н., Основы радиобиологии и радиационной медицины: учебник/ А.Н. Гребенюк О. Ю. Стрелова, В. И. Легеза. - Спб.: Фолиант, 2012 - ISBN 5-93929- 223-2

3. Лысенко, Н. П. Радиобиология: учебник/ Н.П. Лысенко, В.В. Пак, Л.В. Рогожина. - СПб.: Лань, 2012 - ISBN 978-5-8114-1330-0 5.

4. Фокин, А. Д. Сельскохозяйственная радиобиология: учебник/ А. А. Лурье, С. П. Торшин. - СПб: Лань, 2011- ISBN: 978-5-8114-1123-8

5. Ярмоленко, С.П. Радиобиология человека и животных: учебник для биологических спец. ВУЗов / С.П. Ярмоленко. - М.: Высшая школа, 1988. - 424 с.

Размещено на Allbest.ru