Поражения радиоактивными веществами при их попадании внутрь организма

Представления о патогенезе и клинической картине поражений большими количествами продуктов ядерного деления (ПЯД) основываются на экспериментальных данных. В реальных условиях собственно ПЯД могут оказаться смешанными в разных соотношениях с продуктами наведенной радиоактивности и нераспавшейся частью урана или плутония.

В результате поступления радиоактивных веществ в организм могут развиться:

- острая лучевая болезнь от внутреннего облучения;

- хроническая лучевая болезнь;

- злокачественные новообразования;

Лучевые поражения в результате алиментарного и
ингаляционного поступления продуктов ядерного деления

Радиоактивность поступивших в организм молодых ПЯД быстро снижается в первое время за счет распада короткоживущих изотопов, и интенсивность облучения организма со временем падает. Во всех органах, кроме костей, 30–50% всей накопленной дозы формируется в течение 1 сут. после поступления ПЯД в организм, в течение недели – практически вся доза.

При распаде ПЯД испускают β‑, а во многих случаях и γ‑излучение. Характерна резкая неравномерность в распределении поглощенных доз (до 3 порядков) между различными органами и тканями, что зависит прежде всего от тропности отдельных радионуклидов к различным органам и низкой проникающей способности β‑частиц. Более равномерно действующее γ‑излучение поглощается различными участками тела. Соотношение поглощенных доз в щитовидной железе, кишечнике, печени и скелете может составлять 1000: 100: 10: 1 соответственно, а радионуклиды накапливаются неравномерно даже в пределах одного органа. Вначале наиболее интенсивно облучаются органы дыхания и пищеварения, через которые ПЯД поступают в организм. Далее следуют органы преимущественного депонирования: щитовидная железа, печень, почки. В этих органах основная часть дозы формируется в ближайшие дни после загрязнения. В костях доза формируется гораздо медленнее по причине накопления в них долгоживущих радионуклидов (стронций).

В клинической картине лучевой болезни при алиментарном поступлении больших количеств ПЯД доминируют проявления поражения кишечника, вызванные контактным β‑облучением. Повреждения кишечника имеют очаговый характер, особенно при поступлении радионуклидов, длительно задерживающихся в криптах и регионарных лимфатических узлах, при этом местно формируются высокие дозы. Нарушается баланс жидкостей и электролитов, развиваются интоксикация, бактериемия, страдают секреция и ферментообразование в желудке, кишечнике. Клинически для тяжелой степени поражения характерны рвота, понос, тенезмы, слизь и кровь в кале, обезвоживание организма, общее угнетение, что можно обозначить как острый геморрагический гастроэнтероколит. Состояние тонкой кишки напоминает поражение при кишечной форме острой лучевой болезни от внешнего облучения.

Ингаляционное поступление ПЯД опаснее, чем алиментарное, что связано с облучением легких радионуклидами, задержавшимися в них и попавших в лимфатические узлы. В результате высоких местных доз, формирующихся вокруг задержавшихся в легких радиоактивных частиц, развиваются очаги кровоизлияний, переходящие в фибринозно-геморрагическую пневмонию со слабо выраженной клеточной реакцией. Наблюдаются проявления радиационного ожога верхних дыхательных путей. Наряду с органами дыхания при ингаляционном поступлении ПЯД поражается и кишечник. В остром периоде болезнь можно определить как бронхопневмонию с гастроэнтероколитом.

Гематологические изменения при поступлении ПЯД внутрь организма зависят от их количества, изотопного состава (меняется в зависимости от их «возраста») и растворимости. Если поступление невелико, а продукты мало растворимы, обычно наблюдают умеренный лейкоцитоз, моноцитоз, сдвиг лейкоцитарной формулы влево, иногда лейкемоидную реакцию костного мозга. При поступлении больших количеств радионуклидов появляются признаки угнетения лейко- и эритропоэза. Значимость гематологических изменений для прогноза тяжести лучевой болезни в случае внутреннего поступления ПЯД значительно меньше, чем при внешнем облучении.

Из органов депонирования ПЯД на первом месте стоит щитовидная железа, в которой концентрируется до 30% всех всосавшихся молодых продуктов деления.

До 15% всосавшихся ПЯД депонируются в печени (⁹⁹Мо, ¹³²Те, ^131‑135I, ¹⁴⁰Ва и др.). Выделяющиеся с желчью изотопы могут повторно всасываться в кишечнике и вновь служить причиной облучения печени.

Так же как и при ОЛБ от внешнего облучения, при внутреннем заражении ПЯД развиваются существенные расстройства иммунологической реактивности: повышается чувствительность к инфекции, развиваются аутоиммунные реакции. Поражения кишечника, печени, щитовидной железы при внутреннем заражении ПЯД обусловливают нарушения углеводного, липидного и белкового обмена, активности ферментов, накопление токсичных метаболитов.

Причиной смерти при острых поражениях ПЯД чаще всего являются повреждения желудочно-кишечного тракта и органов дыхания, развивающиеся на фоне глубоких нарушений кроветворной функции и приводящие к обезвоживанию, потере электролитов, интоксикации, генерализации инфекции.

Восстановительные процессы при внутреннем загрязнении ПЯД протекают аналогично таковым при общем внешнем облучении: репарация молекулярных повреждений, клеточная регенерация, восстановление функций на органном и организменном уровнях. Кроме них наблюдаются процессы эвакуации ПЯД из организма. Мешает течению восстановительных процессов продолжающееся облучение инкорпорированными радионуклидами и изменения гормональной регуляции, связанные в первую очередь с повреждением щитовидной железы радиоактивным йодом.

Отличия ОЛБ от внутреннего поступления ПЯД заключаются в слабой выраженности первичной реакции и гематологического синдрома, в отсутствии четких границ между периодами течения, рано появляющимися признаками поражения критических органов (кишечника, легких), замедлении восстановительных процессов.

Длительное присутствие в организме радионуклидов с низкими константами распада и выведения, (⁹⁰Sr), обусловливает возникновение хронических форм заболевания, многообразных опухолевых и неопухолевых отдаленных последствий.

При поступлении молодых ПЯД в количествах, не приводящих к развитию острой лучевой болезни, наиболее значимым радионуклидом является радиоактивный йод. При поступлении в организм 1 мКи молодых ПЯД доза на щитовидную железу взрослых может достичь 0,4‑1 Гр, а у детей в 2‑10 раз больших величин. После распада радиоактивного йода на первое место по биологической значимости перемещаются радионуклиды цезия и стронция. При поражении ПЯД возрастом 1 месяц – 1 год относительная доза в щитовидной железе оказывается значительно меньше, а в других органах, особенно в скелете, значительно больше.

Отдаленные последствия при внутреннем загрязнении ПЯД принципиально такие же, как и при внешнем облучении, однако выше вероятность опухолей желез внутренней секреции (особенно щитовидной железы), которую рассматривают как критический орган в формировании отдаленной патологии при поступлении в организм ПЯД.

Оценка поражающего действия радиоактивных продуктов
ядерных взрывов и аварий на атомных энергетических установках
при внутреннем загрязнении

Влияние на развитие поражения особенностей распределения
инкорпорированных радионуклидов

Специфика биологического действия отдельных радионуклидов определяется в первую очередь поражением определенных (критических) органов, нарушение деятельности которых может проявиться относительно рано, когда общие реакции и изменения в других системах выражены значительно слабее или могут вовсе отсутствовать.

Орган называют критическим, если в условиях внутреннего радиоактивного заражения определенным радионуклидом он отвечает следующим условиям:

- в этом органе преимущественно накапливается данный радионуклид;

- поступившая в орган активность выше пороговой повреждающей для данного органа;

- функционирование данного органа играет важную роль в жизнедеятельности организма.

По способности преимущественно накапливаться в тех или иных органах выделяют следующие основные группы радиоактивных элементов.

1. Радионуклиды, избирательно откладывающиеся в костях («остеотропные»). Это щелочноземельные элементы: радий, стронций, барий, кальций. Остеотропность проявляют некоторые соединения плутония. Поражения, развивающиеся при поступлении в организм остеотропных радионуклидов, характеризуются изменениями, прежде всего, в кроветворной и костной системах. В начальные сроки после массивных поступлений патологический процесс может напоминать острую лучевую болезнь от внешнего облучения. В более поздние сроки, в том числе и после инкорпорации сравнительно небольших активностей, обнаруживаются костные опухоли, лейкозы.

2. Радионуклиды, накапливающиеся в органах, богатых элементами ретикулоэндотелиальной системы («гепатотропные»). Это изотопы редкоземельных элементов: лантана, церия, прометия, празеодима, а также актиний, торий, некоторые соединения плутония (лантаноиды). Наблюдаются поражения печени, проксимальных отделов кишки (эти элементы, выделяясь с желчью, реабсорбируются в кишечнике и поэтому могут неоднократно контактировать со слизистой оболочкой тонкой кишки). В более поздние сроки наблюдаются циррозы, опухоли печени. Могут проявиться также опухоли скелета, желез внутренней секреции и другой локализации.

3. Радионуклиды, равномерно распределяющиеся по организму. Это изотопы щелочных металлов: цезия, калия, натрия, рубидия; изотопы водорода, углерода, азота, а также некоторых других элементов, в частности полония. При их поступлении поражения носят диффузный характер: атрофия лимфоидной ткани, в том числе селезенки, атрофия семенников, нарушения функции мышц (при поступлении радиоактивного цезия). В поздние сроки наблюдаются опухоли мягких тканей: молочных желез, кишечника, почек и т.п.

4. В отдельную группу выделяют радиоактивные изотопы йода, избирательно накапливающиеся в щитовидной железе. При их поступлении в большом количестве вначале наблюдается стимуляция, а позже угнетение функции щитовидной железы. В поздние сроки развиваются опухоли этого органа.

5. Плохо резорбирующиеся радионуклиды являются причиной возникновения местных процессов, локализующихся в зависимости от путей поступления РВ.

В зависимости от физико-химической формы соединения, в состав которого входит радионуклид, особенно от его растворимости, в роли критических могут выступать разные органы. Так, при ингаляционном поступлении нерастворимых соединений элементов из группы остеотропных или равномерно распределяющихся по телу критическим органом оказываются легкие. В разные сроки после поступления радионуклида в организм распределение его по органам может быть различным, т.е. роль критических могут выполнять различные органы.