CC BY
10
За период наблюдения (с 1968 по 1970 г.) отмечается тенденция к повышению содержания Се137 и в меньшей мере Бг90 глобального происхождения в молоке, картофеле и капусте.
Поступила 11 /V111 1971г.
УДК 612.79.015.31:546.24.02.132
К ВОПРОСУ О МЕХАНИЗМАХ СВЯЗЫВАНИЯ ТЕ132 ОТДЕЛЬНЫМИ БИОКОМПОНЕНТАМИ КОЖИ
Н. С. Швыдко, Л. А. Ильин, Т. А. Норец, В. А. Антонова
Научно-исследовательский институт радиационной гигиены Министерства здравоохранения
РСФСР, Ленинград
В качестве меченых атомов радиоактивные изотопы теллура широко применяются в различных отраслях химической промышленности, а значит, они могут быть причиной радиоактивного загрязнения организма работающих и, в частности, их кожных покровов. Поведение попавших на кожу радиоизотопов теллура практически не изучено, данные о взаимодействии этого нуклида с биохимическими компонентами кожных тканей отсутствуют. Известно лишь, что измеряемое количество нанесенного на поверхность кожи радиоактивного теллура проникает в толщу кожи и на некоторое время задерживается в ней, являясь источником облучения различных ее структур (Т. А. Норец и соавт.).
Отсутствие каких-либо сведений в этой области послужило основанием для выполнения нами работы, основной задачей которой было определить, какие биохимические структуры кожи ответственны за инкорпорирование радиоактивного теллура в ней. Объектом исследования служила кожа поросят 4-недельного возраста,. на область живота которых наносили раствор, содержащий радиоактивный изотоп теллура — Те132 (без носителя). Через 15 мин. и 24 часа после аппликации радиоактивного раствора поросят забивали и очищенные адгезивным методом участки кожи резали на замораживающем микротоме на последовательные горизонтальные слои. Поскольку отдельные слои кожи (эпидермис, дерма, подкожная клетчатка) имеют отличающийся друг от друга химический состав, их анализировали отдельно, причем эпидермис условно рассматривали как сумму отдельных слоев толщиной 90 мк и дерму — толщиной 1500 мк\ подкожную клетчатку отделяли визуально. В каждом полученном слое кожи выделяли жиро- и водорастворимую, а также остаточную фракции.
Характер фиксации нанесенного на кожу теллура, как и других радиоактивных изотопов, в первую очередь определяется его физико-химическим состоянием в исходном растворе. Прочность связи в значительной мере является функцией агрегатного состояния радионуклида. Поведение коллоидно-дисперсных частиц определяется в основном механической задержкой и действием сил адсорбции. При ионодисперсном состоянии наносимого на кожу радиоизотопа характер взаимодействия и высокая прочность связи обусловлены хемосорбцией и возможностью ионного обмена с поверхностными структурами кожи.
Состояние Те132 в растворе, используемом для аппликации, изучали диализом, ультрафильтрацией и электродиализом. Установлено, что Те132 в исходном рабочем растворе находится в ионодисперсном состоянии; при электродиализе радиоактивный теллур мигрирует как в анодное, так и катодное пространство, т. е. существует в виде отрицательно и положительно заряженных ионов. Очевидно, поведение теллура определяется реакцией:
ТеОГ~^:Те+4.
В коже химические формы поступившего радиоизотопа могут быть, по-видимому, видоизменены в соответствии с химической природой самого элемента и биохимическим составом отдельных ее слоев. Ввиду способности ионов теллура к восстановлению, которая особенно отчетливо проявляется при попадании его в организм, близости химических свойств элемента к свойствам селена, замещающего серу во многих ее органических соединениях и дающего устойчивые соединения с белками (МсСоппеП, 1955, 1957), а также присутствия в кожных структурах большого количества серусо-держащих составляющих, можно ожидать, что нанесенный на кожу Те132 будет взаимодействовать с ее различными биохимическими соединениями.
Данные о содержании Те132 в отдельных фракциях кожи через 15 мин. и 24 часа после нанесения его на кожу приведены в табл. 1.
Представленные величины свидетельствуют о том, что 81—83% зафиксированного кожей радиоактивного теллура приходится на водонерас-творимые белковые структуры. Около 12% радиоактивного теллура находится в соединении с жирорастворимыми биокомпонентами и лишь 6—7% — в водорастворимой фракции. При этом, как видно из приведенных экспериментальных данных, характер распределения и уровни включения Те132 не меняются в течение суток после накожной аппликации. По-видимому, процесс фиксации теллура составляющими кожи происходит быстро, практически сразу же после проникновения радиоизотопа внутрь кожи, и дальнейшего перераспределения его между этими соединениями не наблюдается.
Главнейшими нерастворимыми в воде белками кожи являются коллаген, кератин, эластин и мукоид. Хотя основная часть таких белков представлена коллагеном, определенное количество, особенно в ороговевшем эпидермисе, связано с наличием керетиновых структур, богатых серой. Как отмечалось выше, в исходном растворе часть Те132 находилась в виде положительно заряженных ионов, вероятно, Те+4. Известно, что, выступая в роли координирующего центра, ион Те+4 обладает наибольшей (по сравнению с его химическими аналогами Б"1-4 и 5е+4) способностью к комплексообразова-нию (А. А. Гринберг). В частности, есть сведения о комплексонатах теллура с аминами и кислородсодержащими органическими соединениями.
По этой причине наличие в белках разнообразных функциональных радикалов, в том числе 1ЧН2- и СООН-групп, может способствовать присоединению теллура к этим соединениям. Определенную роль в связывании теллура белками кожи, вероятно, можно приписать БН — Б—Б-группам. Правда, в литературе отсутствуют данные о том, что попавший в организм теллур активно включается в обмен серы, вытесняя ее из ряда биологически активных соединений. Однако имеются сведения, указывающие на то, что одной из форм нахождения в тканях селена, химического аналога теллура, являются ¿е-замещенные аналоги соединений серы (1?05епГе1с1, и др.). Учитывая близость химических свойств селена и теллура, можно полагать, что высокий процесс Те132, обнаруженный в белковых фракциях кожи, отчасти может быть объяснен специфическим сродством элемента к серу-содержащим соединениям. Наличие 7% Те 132 в водорастворимых экстрактах кожи можно связать с присутствием свободных ионных форм не вступившего во взаимодействие с биокомпонентами элемента и включением Те132 в серусодержащие и другие аминокислоты.
Таблица 1
Содержание Те132 в отдельных фракциях кожи (в % от суммы во всех фракциях)
Фракция Через 15 мин. Через 24 часа
Жирорастворимая 12,8^1,6 10,8=5=3,6 11,8—2,6
Водорастворимая 6,2=5=1,4 6,7— 1,9 6,5=2=1,6
Остаточная . . . 81,6—13,5 82,5=Ь9,3 81,7— 11,4
Примечание. Приведенные величины яв ляются средними из 6 образцов.
Жирорастворимые составляющие кожи связывают около 12% Те132. Недостаточное количество данных пока не позволяет объяснить механизм связывания радиоизотопа этими соединениями. Если принять во внимание результаты наших предварительных исследований, свидетельствующие об обменном замещении фосфатных групп минерального матрикса костной ткани ионами ТеО^-, то можно лишь предполагать, что при фиксации Те132 липидами наиболее активными будут фосфолипиды, в молекуле которых присутствует фосфорная кислота.
Материалы, характеризующие распределение Те132 в отдельных составляющих эпидермиса, дермы и подкожной клетчатки, представлены в табл. 2.
Таблица 2
Распределение Те132 между составляющими слоев кожи (в % от суммы в каждом слое)
Фракция Время контакта Эпидермис Дерма Подкожная клетчатка
Жирорастворимая 15 мин. 24 часа 10,7—3,1 12,5—4,1 13,8—0,6 9,1^3,5 14,3— 1,5 10,8—2,7
Водорастворимая 15 мин. 24 часа 4,3—2,2 3,5—1,0 6,7—0,7 8,4—2,3 11,2— 1,3 8,7—2,7
Остаточная 15 мин. 24 часа 85,0^18,3 84,0—6,4 79,5—7,9 82,5—9,5 74,5—14,0 80,5—14,0
Из табл. 2 видно, что количественные соотношения Те132 между жиро- и водорастворимыми, а также остаточными фракциями различных слоев кожи и подкожной клетчатки существенно не отличаются. Везде основная масса (около 80%) Те132 приходится на нерастворимые в воде белковые фракции, 11 —12% его находится в жирорастворимых экстрактах и от 4 до 10% — в водных вытяжках.
Следует отметить, что при переходе от эпидермиса к подкожной клетчатке наблюдается некоторое уменьшение (от 84 до 77%) доли Те132, связанного с белками. Возможно, что это объясняется меньшим количеством серусодержащих аминокислот в более глубоких слоях кожи. Концентрация, например, цистина в эпидермальных белках (Rothman) в 3 раза превышает концентрацию его в белках дермы. Тем не менее предположение, что, по-видимому, основным фактором, определяющим фиксацию Те132 кожными структурами, являются серусодержащие компоненты, требует подтверждения в опытах in vivo и in vitro, которые количественно могли бы показать способность Те132 замещать серу в ее соединениях.
Увеличение количества Те132, обнаруженного в водорастворимых фракциях более глубоких слоев кожи, на наш взгляд, связано с переходом рНот кислой реакции на поверхности кожи до явно щелочной реакции подкожной клетчатки. Изменение концентрации водородных ионов в отдельных слоях кожи может изменять химические формы нанесенного на кожу радиоактивного теллура, при этом в щелочной области будут преобладать анионы ТеО^—. Вероятность существования анионов теллурата в свободной форме больше, чем у Те+4. С этой точки зрения одной из основных форм нахождения Те132 в водных вытяжках должны быть несвязанные анионы, хотя нельзя исключить возможность образования различных соединений с биохимическими компонентами, перешедшими в водный раствор. Для окончательного выяснения этого вопроса необходимы дополнительные исследования.
Оценка сравнительной степени сродства Те132 к белкам и липидам, основанная на сопоставлении величин отношений удельной активности этого изотопа в белках к удельной активности его в липидах (та(хт. 3), показала больший аффинитет радионуклида к белковым соединениям во всех слоях кожи.
Таблица 3
Сравнительная степень сродства Те132 к белкам и липидам кожи и отдельных ее слоев
Объект исследования Фракция мнкрокюри микрокюри микрокюри .мнкрокюри
мг липадов мг азота мг азота мг липидов
Жирорастворимая 0,0009 _ 99
Кожа Остаточная — 0,089
Жирорастворимая 0,054 _ 8
Эпидермис Остаточная — 0,44
Жирорастворимая 0,003 — 17
Дерма Остаточная — 0,052
Подкожная Жирорастворимая 0,00021 _ 300
клетчатка Остаточная 0,07
В коже целиком, без разделения ее на эпидермис, дерму и подкожную клетчатку, относительное сродство Те132 к белкам в 99 раз превышает величину, характеризующую липиды. В отдельных слоях удельная радиоактивность белков также намного превышает удельную радиоактивность липидов.
Абсолютное значение этих величин, по-видимому, определяется соотношением количества белков и лииидов, реакционно способных в отношении Те132. Высокое значение величин в подкожной клетчатке, вероятно, связано с резко повышенным содержанием в ней нейтральных жиров, не обладающих функциональными радикалами, принимающими участие в фиксации радиоизотопа.
Выводы
1. После накожной аппликации 82% проникшего Те132 фиксируется нерастворимыми вводе белками кожи, 12%оказывается связанными с жирорастворимыми веществами и 6% переходит в водные экстракты.
2. Подобные количественные соотношения в распределении Те132 между отдельными фракциями кожи характеризуют и отдельные ее слои — эпидермис, дерму и подкожную клетчатку. В течение суток перераспределения Те132 между этими биокомпонентами не происходит.
3. В коже целиком и таких ее морфологически и физиологически различных системах, как эпидермис, дерма и подкожная клетчатка, Те132 наибольшее сродство проявляет к белкам.
ЛИТЕРАТУРА. Гринберг А. А. Введение в химию комплексных соединений. М. — Л., 1945. —Н о р е ц Т. А., Ильин Л. А., Швыдхо Н. С. и др. В кн.: Всесоюзн. научно-техническая конференция «20 лет производства и применение изотопов ядерных излучений в народном хозяйстве ОССР. «Секция «Радиационная медицина». М„ 1968, с. 72. — Мс Connell К. P., Van Loon Е. I., J. Biol Chem, 1955, v. 212, p. 747. Idem, Ibid., 1957, v. 226, p. 765. —Rosenfeld Y., Selenimm. New York, 1964. — R о t h m a n S., Physiology and Biochemistry of the Shin. Chicago, 1955.
Поступила 6/1X 1971 r.
THE MECHANISM OF ТЕ13- BINDING BY INDIVIDUAL SKIN BIOCOMPONENTS N. S. Shvydko, L. A. tlyin, T. A. Norets, V. A. Antonova
The paper deals with the quantitative data on the distribution of the radioactive tellurium in fat — and watersoluble and «residual» fractions of epidermis, dermis and subcutaneous cellular tissue. A comparative assessment of the relative connection of Те-32 with the skin proteins, lipides and other components was accomplished.
