Влияние плутония на костный мозг. Подострое поражение плутонием
Обновлено: 19.04.2024
Для живых организмов все соединения плутония как источники а-излучения являются чрезвычайно опасными при внутреннем облучении. При внешнем облучении плутоний практически не оказывает радиационное воздействие, так как а-частицы обладают относительно малой проникающей способностью: пробег а-частиц 239 Ри в воздухе составляет около 4—5 см, а в мягкой биологической ткани — около 40 мкм и не преодолевает толщину слоя мертвых клеток внешнего кожного покрова животных и человека. Гамма-излучение плутония менее опасно для организма. Следует отметить разную опасность для животных и человека различных изотопов плутония. Так, типичный реакторный плутоний в 8—10 раз токсичнее чистого 239 Ри, так как в нем преобладают нуклиды 240 Ри, который является мощным источником а-излучения. Кроме радиационного воздействия, плутоний — тяжелый металл-ксенобиотик (чужеродный организму элемент) и обладает высокой химической токсичностью.
Плутоний очень интенсивно концентрируется морскими организмами: коэффициент накопления этого радиоактивного металла (отношение концентраций в организме и во внешней среде) для водорослей составляет 1000—9000, для планктона — около 2300, для морских звезд — приблизительно 1000, для моллюсков — до 380, для мышц, костей, печени и желудка рыб — 5, 570, 200 и 1060 соответственно.
Минимальные количества плутония гипотетически могут находиться в человеческом организме, учитывая то, что было проведено огромное количество ядерных испытаний, так или иначе связанных с поступлением плутония в окружающую среду.
Поведение плутония в организме человека схоже по свойствам с поведением трехвалентного железа. Проникая в систему кровообращения, Ри концентрируется в органах и тканях, содержащих повышенные концентрации железа: костный мозг, печень, селезенка. Организм воспринимает плутоний, как железо: белок трансферина поглощает плутоний вместо железа, в результате чего нарушается перенос кислорода. Микрофаги растаскивают элемент № 94 по лимфоузлам. Из организма плутоний выводится очень долго — для выведения 80% Ри требуется около 50 лет. Период полувыведения плутония из печени составляет 40 лет, из костной ткани — 80—100 лет, фактически концентрация Ри в костях постоянна.
При ингаляции плутоний весьма ядовит (его токсичность приблизительно соответствует парам ртути), обладает канцерогенными свойствами и способен вызвать рак легких. Так, вдыхание 100 мг плутония в виде частиц оптимального для удержания в легких размера (1 —3 мкм) ведет к смерти от отека легких за 1 — 10 дней. Доза в 20 мг приводит к смерти от фиброза примерно за месяц. Меньшие дозы приводят к хроническому канцерогенному отравлению. Опасность ингаляционного проникновения плутония в организм увеличивается вследствие того, что плутоний склонен к образованию аэрозолей. Попавший в организм ингаляционным путем плутоний частично оседает на поверхности легких, частично переходит в кровь, а затем в лимфу и вещество костного мозга. Большая часть Ри (приблизительно 60%) попадает в костную ткань, 30% — в печень и всего 10% выводится естественным путем. Количество попавшего в организм плутония зависит от величины аэрозольных частиц и растворимости в крови.
При поступлении плутония пероральным путем, с водой и пищей, он менее ядовит. Это связано с тем, что данный элемент плохо всасывается желудочно-кишечным трактом, даже при попадании в организм в виде растворимой соли. Однако поглощение 500 мг плутония в мелкодисперсном или растворенном состоянии может привести к смерти от острого облучения пищеварительной системы за несколько дней или недель (для цианида это значение составляет 100 мг).
Влияние плутония на костный мозг. Подострое поражение плутонием
В половых железах всегда видны признаки подавления их функции в виде гибели сперматид в яичках и разрушения фолликулов в яичниках.
При поступлении в организм 239Рu в остроэффективных дозах (0,05 мкКи/г — для крысы и 0,005—0,0026 мкКи/г — для собаки) рано обнаруживаются признаки поражения костного мозга и селезенки. В костном мозге трубчатых и плоских костей к концу первой недели почти полностью отсутствуют кроветворные клетки. Наблюдается отек и полнокровие ретикулярной стромы, кровоизлияния, встречаются немногочисленные ретикулярные клетки. Однако через 7—10 сут в костном мозге начинают обнаруживаться признаки восстановления кроветворения. Появляются очажки из гемоцитобластов, эритробластов и нормобластов. В дальнейшем, примерно к концу месяца, клеточный состав костного мозга почти нормализуется за счет незрелых форм эритробластического и миелобластического ряда, а также в результате увеличения ретикулярных и плазматических клеток. Такие же изменения наблюдаются и в селезенке, с той лишь разницей, что в последней нормализация лимфопоэза наступает несколько раньше, что связано с особенностями внутриорганного распределения 239Рu. Как показывают гисторадиоавтографические исследования, большая часть задержанного в селезенке плутония (так же, как и 210Ро) содержится в ретикулярных клетках красной пульпы.
Полного восстановления кроветворения в костном мозге и селезенке, нормализации количества форменных элементов в периферической крови не происходит даже в поздние сроки болезни.
В костях возникают значительные нарушения, сходные в известной мере с изменениями при остром поражении 90Sr. Вначале также определяются признаки усиленного рассасывания костной ткани с одновременным образованием незрелой кости и развитием клеточно-волокнистон остеогениои ткани. В дальнейшем, к концу первой недели, выявляется задержка эн.хондрального окостенения, гибель остеогенной ткани, почти полное исчезновение остеобластов и остеокластов [Литвинов II. П., 1959]. 239Рu обладает наиболее выраженным действием на кость по сравнению с другими остеотропнымн радиоактивными веществами. Поэтому он скорее вызывает более выраженное патологическое костеобразование в диафизах трубчатых костей, в позвонках и ребрах.
При попадании 90Sr в организм остеосаркомы развиваются в зонах роста трубчатых костей, на месте наибольшего скопления излучателя [Литвинов Н. Н., 1964]. тогда как после однократного инкорпорирования 239Ри возникают множественные опухоли в различных участках костей. Средний латентный период для возникновения остеосарком у собак, которые наиболее близки по характеру распределения 239Рu к человеку, равен 46 мес.
При подостром поражении 239Рu (0,02—0,0003 мкКн/г) явления геморрагического диатеза и нарушения гемодинамики выражены значительно слабее. В этом случае на первый план выступают атрофнческие, дистрофические и восстановительные процессы [Стрельцова В. Н., 1960].
В печени наблюдаются прогрессирующая атрофия паренхиматозных клеток, очаги некроза, локализующиеся главным образом в центральных частях долек и по ходу собирательных вен, что скорее всего свидетельствует о связи некротических изменений с нарушением оттока крови по системе нижней полой вены, а не с очаговым скоплением радиоактивного вещества. В поздние сроки отмечается пролиферация соединительнотканных клеток и образование волокнистых структур вокруг центральных вен, но ходу синусоидов, в перипортальной ткани и на месте очагов некроза паренхиматозных клеток. Становятся более выраженными атрофия паренхиматозных клеток и дискомплексация долек, появляются крупные гепатоциты с двумя или одним гигантскими вакуолизированиыми ядрами с низким содержанием ДНК.
Информация на сайте подлежит консультации лечащим врачом и не заменяет очной консультации с ним.
См. подробнее в пользовательском соглашении.
Остеосаркомы под действием плутония. Всасывание плутония через кожу
239Pu обладает значительно большей остеосаркомогенной активностью, чем 241Аm. При инкорпорировании 239Рu в дозе 2,95 мкКи/кг саркомы возникают у 77,3% крыс, а при введении 241Аm в дозе 2,5 мкКи/кг— только у 20%. 239Рu вызывает саркомы во всех костях, а 241Am — преимущественно в бедренной, нижнечелюстной кости и позвонках.
В позднем и отдаленном периодах хронического поражения 239Рu могут развиваться злокачественные новообразования; остеосаркомы [Литвинов И. Н., 1965], лейкозы, рак печени (гепатоцеллюлярный), толстого кишечника (аденокарциномы, солидный рак), гипофиза [Лемберг В. К., 1959; Стрельцова В. Н., Москалев Ю. И., 1964; Бухтоярова З. М.]. Однако при хроническом течении поражения после однократного введения 239Рu остеосарком развивается значительно меньше, чем при хроническом поражении 90Sr или 144Се.
Как известно, многие радиоактивные вещества всасываются в организм через неповрежденную кожу. Наибольший практический интерес в этом отношении представляют сведения о характере местных тканевых изменений и их значении в резорбции излучателей, образующих в тканях организма коллоидные соединения (239Рu, 210Ро и др.). Литературные данные по этому вопросу весьма ограничены. Тем не менее установлено, что уже в первые часы после попадания 239Рu на неповрежденную кожу излучатель обнаруживается в крови.
Однако скорость всасывания и величина всосавшейся фракции во многом зависят от дозы радиоактивного вещества, попавшего на единицу поверхности кожи, и от химической активности его соединений.
Если не происходит непосредственного грубого повреждения эпидермиса в результате действия альфа-частиц или растворов, в которых находится радиоактивное вещество, то значительная часть излучателя относительно долго задерживается в поверхностных слоях кожи [Ходырева М. А., 1965]. Это подтверждается как радиометрическими исследованиями, так и с помощью гистоавтографического изучения тангенциальных и сагитальных срезов через всю толщу кожи и подлежащих тканей.
Исследования показывают, что содержание альфа-частиц 239Рu в поверхностных слоях эпидермиса и в подкожной клетчатке через 3—4 ч после нанесения излучателя на неповрежденную поверхность кожи существенно различается. Около 20% всосавшегося количества радиоактивного вещества задерживается в поверхностных слоях на глубине 200 мкм и 80% — в глубоких слоях кожи [Швыдко Н. С. и др., 1967]. В подкожной клетчатке содержание плутония в таких случаях бывает очень незначительным.
Соответственно с интенсивностью всасывания и первоначальной дозой излучателя на поверхности кожи возникает и местная тканевая реакция, которая тоже развивается медленно. Например, при нанесении на 1 см2 кожи нитрата 239Pu в количестве 0,4—4 мкКи морфологические изменения в коже и подкожной клетчатке к концу 2-й недели ограничиваются только небольшой инфильтрацией из лейкоцитов и фибробластов [Ходырева М. А., 1965].
Лучевая болезнь костного мозга под действием плутония. Хроническая лучевая болезнь плутония
В желудке, тонком и толстом кишечнике отмечаются атрофнческие изменения в слизистой оболочке и интрамуральных лимфатических образованиях. В тонком, а чаще в толстом кишечнике обнаруживаются обширные язвы, проникающие через слои кишечной стенки.
В половых железах тоже выявляются глубокие изменения со стороны спермато- и овогенеза.
В начале подострого заболевания (0,003 мкКи/r) гибель кроветворных клеток в костном мозге и селезенке бывает выражена значительно, хотя и в меньшей степени, чем при остром поражении. При подсчете клеток в отпечатках костного мозга обращает внимание уменьшение клеток эритропоэтического и увеличение количества клеток гранулопоэтического ряда.
При этом бывает снижено количество мегакариоцитов, появляются дегенеративно измененные клетки, возрастает число аномальных митозов, особенно в конце первой недели, и в то же время в целом число делящихся клеток увеличивается.
Восстановление клеточного состава костного мозга и селезенки наступает примерно через месяц после начала заболевания и происходит за счет незрелых клеток обоих ростков кроветворения. Причем в красной пульпе селезенки лимфопоэз восстанавливается только к концу 2—3-го месяца, а в фолликулах остается подавленным в течение более длительного времени. Характерно также отставание нормализации клеточного состава периферической крови от кроветворных органов.
Аналогичным образом костный мозг изменяется при подостром поражении 90Sr с той лишь разницей, что при действии 239Рu отсутствует ранняя гиперэргическая фаза, больше изменяются ретикулярные и гистиоцитарные клетки, медленнее восстанавливается клеточный состав кроветворной ткани [Царапкин С. Р., Сыч 3. Г., 1961]. В костях в отличие от острого заболевания наблюдается период некоторого восстановления остеогенеза (0,04—0,02 мкКн/г — для крыс).
При хроническом течении заболевания, вызванном однократным попаданием в организм 239Рu в количествах 0,003 мкКu/г и менее, описанные выше нарушения завершаются развитием склеротических и атрофических изменений в паренхиматозных органах и костях. Особенно грубые и распространенные склеротические изменения обнаруживаются в печени, где, как известно, задерживается значительная часть попавшего в организм плутония, и в почках, через которые в основном происходит его выведение.
В печени наблюдается гиалиноз и утолщение стенок центральных вен, огрубение базальной мембраны синусоидных капилляров за счет образования аргирофильных и коллагеновых волокон, разрастание соединительной ткани по ходу междольковых перегородок и перипортальной ткани, образование очагов склероза на месте гибели гепатоцитов. Встречаются участки полной гибели паренхиматозных клеток или островки регенерирующих клеток. В сохранившейся ткани отмечается большой полиморфизм гепатоцитов. и большое количество двуядерных клеток.
Обращает внимание большое количество звездчатых ретикулоэндотелиоцитов, содержащих зерна гемосидерина и бурого пигмента, на месте которого гисторадиоавтографически определяются конгломераты а-излучателя.
Токсикология радиоактивных веществ - Клиника острых, подострых и хронических поражений радием
Клиническая картина интоксикации радием или солями радия представляет собой лучевое поражение с острым или хроническим течением в зависимости от количества поступившего в организм радия. ЛД50/30 для крыс при введении 226 Ra составляет 55,5 кБк/г.
Ввиду того, что Ra в основном откладывается в скелете, одним из выраженных признаков радиевой интоксикации являются лучевые поражения костной ткани. В результате воздействия α-частиц, испускаемых радием и продуктами его распада, развивается деструкция костной ткани — радиационный остеит, сопровождающийся болевыми ощущениями, который приводит к повышенной хрупкости и патологическим переломам кости. Радиационный остеит челюстных костей, как правило, осложняется инфекцией и протекает как хронический остеомиелит, трудно поддающийся лечению.
В первых работах Эванса о действии Ra на организм человека упоминаются случаи тяжелой интоксикации с развитием анемии, иногда со смертельным исходом. Подробная клиническая картина поражения радием описана при обследовании работников, изготовлявших светящиеся циферблаты. Наблюдались острые случаи заболевания, когда больные погибали при явлениях тяжелой анемии, некрозе челюстных костей, а также хронические формы поражения с повреждением костей и со слабо выраженной анемией.
Характерным для поражения радием являлась патология костного мозга. На вскрытии костный мозг был темно-красного цвета с большими скоплениями незрелых стволовых клеток. Такая патология костного мозга расценивается как первая стадия лучевого остеита. Вторая стадия представляет собой «замещающий фиброз», когда ткань костного мозга замещается фиброзной тканью. Нарушение пролиферации наблюдалось у больных с большим количеством Ra в организме (10— 180 .мг), которые погибли в течение 3—8 лет после окончания работы с радием. При опустошении костного мозга в селезенке и печени развиваются очаги экстрамедуллярного кроветворения [121]. Наряду с изменением гемопоэза, у работниц радиевых производств нарушается овариально-менструальная функция. Патология со стороны яичников характеризовалась дисфункцией с явлениями депрессии фолликулярного аппарата, нарушением цикличности.
В работе А. В. Козловой [60] приводятся данные о случаях поражения кожи и ее придатков, ломкости ногтей, выпадения волос у людей, проработавших в контакте с радием в течение 1—2 лет. Отмечены также изменения функции вегетативной нервной системы в виде вегетативной дисфункции.
О ранних изменениях в состоянии здоровья лиц, работающих с радием, указывается в работе [60], где автор отмечает развитие макроцитарной гиперхромной анемии, лейкопении, тромбоцитопении и склонность к кровоизлияниям.
Наряду с жалобами на общую слабость, головную боль, головокружение, боли в сердце у лиц, контактирующих с радием, отмечаются специфические жалобы на боли в костях рук или ног, грудине, ребрах, иногда в позвоночнике. Эти боли могут усиливаться в ночное время. У таких больных наблюдаются изменения в нервной, сердечно-сосудистой и эндокринной системах, ЖКТ, обмене веществ [60].
В литературе описано несколько случаев острых поражений радием [121, 124]. В организм женщины поступило однократно 53,65· 10 7 Бк 221 Ra. Больная на 15-е сутки умерла. Причиной смерти явилось разрушение пищеварительного тракта и кроветворной ткани.
Имеются сведения и о профессиональном отравлении радием [188]. Химик в возрасте 48 лет имел контакт с радием и мезоторием последние 19 лет. Через 15 лет работы стал отмечать быструю утомляемость, потерю веса, одышку. Затем состояние больного резко ухудшилось, и при явлениях прогрессирующего фиброза легких он погиб. Радиометрические исследования органов показали наличие продуктов распада радона.
Два случая острой лучевой болезни от внутреннего облучения 225 Ra приводятся в работе [124]. Больной 3., дозиметрист геофизической лаборатории, принял внутрь содержащийся в стандартных эталонах порошок RaBr2 общей активностью 7,51 · 10 7 Бк. γ-Излучение при наружной радиометрии в области различных участков тела составляло 0,51—1,93Х10~' Кл/(кг-ч). Суммарная активность промывных вод кишечника была равна 57,3-10* Бк 226 Ra. Суточные выделения кала 13,6—2,22, мочи — (2,88—1,88)·101 Бк. Проведенные расчеты показали, что содержание 221 Ra в костной ткани к четвертому году после поступления было около 5,55· 10 6 Бк. Это составляло примерно 7,5% поступившего количества.
При рентгенографических исследованиях через 1,5 года после заражения были установлены нарушения структуры отдельных участков скелета. Доза на костную ткань к этому времени достигала 1400 Зв У больного развился секвестрирующий остеомиелит нижней челюсти. Через 4,5 года у больного появилась деформация грудины, обусловленная опухолью с прорастанием в переднее средостение. Содержание гемоглобина снизилось до 22,8 ед., эритроцитов—1, 14 млн., лейкоцитов — 800, РОЭ — 84 мм/ч. Появились отеки на ногах, кахексия. На 1755-й день после заражения радием при явлениях нарастающей сердечно-легочной недостаточности больной скончался. Исследование органов показало наличие треков α-частиц радия. Наибольшее количество треков отмечалось в почках, печени, легких, меньше их было в головном мозге, желудке, яичке и в различных отделах кишечника. Из исследованных костей наибольшая концентрация радия наблюдалась в грудине, подвздошных костях, ребрах. Несколько меньше радия содержалось в позвоночнике, пяточных костях и бедре.
Второй случай произошел с больной С., 16 лет. За 27 ч до поступления в клинику она приняла внутрь 0,37· 10 7 Бк RaBrz, содержавшегося в виде порошка в стандартном эталоне. У больной наблюдалось снижение количества нейтрофилов, лимфоцитов и тромбоцитов. Однако эти изменения в крови не были стойкими. Была отмечена повышенная эмоционально-сосудистая и вегетативная неустойчивость. Расчеты показали, что содержание 226 Ra в организме в 7 раз превышало предельно допустимое 0,37·10 4 Бк. Через 4,5 года поглощенная доза на скелет составляла 9,6 Зв. В организме к этому сроку определялось не более 2,47· 10 4 Бк 226 Ra. Самочувствие больной удовлетворительное, через 5 лет после заражения у нее родился здоровый ребенок.
В связи с улучшением условий труда, техники безопасности и личной гигиены случаи острых поражений радием в настоящее время практически отсутствуют. В ряде случаев возможно воздействие малых доз радия. В работе [124] приводятся данные по обследованию 20 работающих, имеющих непосредственный контакт с радием в течение ряда лет. Автор наблюдал отдельные изменения в периферической крови: повышенное содержание тромбоцитов, эозинофилия, моноцитоз, базофилия.
Описан случай хронического поражения радием работницы, занимающейся окраской циферблатов часов [124]. На протяжении 14 мес больная подвергалась внутреннему заражению солями Ra. После этого в течение 11 лет была практически здорова. Затем у больной появилась повышенная ломкость костей — перелом правого бедра. Содержание 226 Ra в организме составляло 455 кБк. Через два года вновь повторный перелом бедра, появились боли в нижней челюсти, перелом левого бедра. Через 9 лет секвестрация нижней челюсти. Через 12 лет перелом левой и правой ключицы. Через 26 лет полная слепота, перелом левой лопатки. Через 40 лет после поражения радием больная скончалась от карциномы сфеноидального синуса, в трупе обнаружено 281,2 кБк 226 Ra.
Таким образом, при воздействии Ra, наряду с выраженными клиническими симптомами лучевого поражения центральной нервной системы, желез внутренней секреции, функции внутренних органов, является характерным специфическое поражение костной ткани и органов кроветворения, особенно при хроническом воздействии малых доз [121, 124].
В отдаленные сроки после поражения радием возможно развитие злокачественных новообразований — остеогенных сарком. Клинические и экспериментальные исследования [121] свидетельствуют о том, что отложение радия в организме в количестве 0,5—0,8 мкг ведет к образованию остеогенных сарком. Латентный период до появления опухолей составлял около 20 лет.
В работе Е. И. Сафронова [124] приводятся данные о рабочих радиевой промышленности США, где наблюдались многочисленные случаи внутреннего заражения 226 Ra и 228 Ra. Из 180 умерших у 55 были обнаружены злокачественные новообразования, у 17 — системные заболевания крови. Значительный процент костных опухолей 16 из 55. Из 17 случаев заболевания крови в 11 случаях наблюдалась анемия, лейкозы были в меньшем количестве и протекали в хронической форме.
В работе Вогена приводятся сведения о том, что в результате воздействия 226 Ra и 228 Ra в отдаленные сроки развиваются остеосаркомы и карциномы черепа и сравнительно мало случаев заболеваний крови. Так, из 250 человек — носителей радия обнаружено 12 остеосарком и три заболевания системы крови. Причем у трех последних больных содержание радия в организме составляло от 1,18 до 12-10е Бк. При анализе данных в отдаленные сроки после поражения следует учитывать возможное влияние не только инкорпорированного радия, но и внешнего облучения. При накоплении в организме человека 226 Ra в количестве 0,18·10 4 Бк доза на скелет составит 8 Зв. Изучение отдаленных эффектов поражения радием в эксперименте также подтверждает высокую бластомогенную эффективность этого радионуклида.
По данным Доугерти и других в отдаленные сроки после воздействия 226 Ra у животных развивались остеосаркомы, у мышей опухоли РЭС и остеосаркомы. В опытах на собаках при введении 226 Ra за 17 лет наблюдения не обнаружено увеличения числа лейкемий или других заболеваний крови по сравнению с контролем. В работе [187] приводятся данные о том, что введение Ra в организм в дозе 0,074· 10 4 Бк через 180—210 сут. вызывает образование остеосарком.
Таким образом, литературные данные свидетельствуют о том, что радий, обладая избирательным отложением в костной ткани, способен в отдаленные сроки после воздействия вызвать развитие остеосарком. Сроки возникновения новообразований могут быть различными в зависимости от вида животных, продолжительности их жизни и количества депонированного радия. Наряду с образованием остеогенных сарком в отдаленные сроки после воздействия радия возможны случаи возникновения заболеваний крови — апластической анемии, миелоидной и лимфоидной лейкемии.
Клинические и экспериментальные исследования свидетельствуют о том, что важное значение в развитии опухолей имеет не только дозовая зависимость, но также влияют местные условия, общее состояние организма, индивидуальная чувствительность.
Механизм действия радиевой интоксикации, ее этиология, как правило, являются следствием комбинированного воздействия на организм аэрозолей Ra, Rn и его продуктов распада.
Неотложная помощь при остром поражении Ra.
Читайте также: