КИНЕТИКА ОБМЕНА В ОРГАНИЗМЕ ТИМИДИНА, МЕЧЕННОГО ТРИТИЕМ Текст научной статьи по специальности «Биотехнологии в медицине»

УДК 615.917:547.963.3].033/.034

Н. С. Каляаина, В. Ф. Журавлев, Ю. И. Москалев

КИНЕТИКА ОБМЕНА В ОРГАНИЗМЕ ТИМИДИНА, МЕЧЕННОГО

ТРИТИЕМ

Тритированный тимидин широко используется при изучении кинетики клетки. Однако из-за специфической инкорпорации меченого тимидина в DNA ядра клетки этот препарат даже в малых количествах очень опасен для экспериментатора.

Данные литературы о токсикологии трнтиро-ванного тимидина противоречивы. Guild, Oliver и Lajtha предсказали, что токсичность тритиро-ванного тимидина будет на несколько порядков выше, чем окиси трития. По хромосомным аберрациям окись трития и тритированный тимидин обладают практически одинаковой эффективностью (Devey). Тритированный тимидин только в 4 раза интенсивнее, чем окись трития убивает клетки (Lambert и Clifton). Wade и Shaw заключили, что тритированный тимидин как внутренний облучатель в 20 раз опаснее, чем такие неорганические молекулы, как НТО, газообразный тритий.

Из немногочисленных литёратурных данных следует, что при попадании в организм меченого тимидина тритий концентрируется главным образом в DNA органов и тканей (Garder и Devik; Devik и Halvorsen; Samuels и Kisieleski; Lambert). Однако сведения о кинетических параметрах накопления тритированного тимидина в органах и тканях и выведении его из организма отсутствуют, а они необходимы для расчета доз, накапливаемых в организме, и установления ПДК тимидина, меченного тритием. В связи с этим в данной работе приводятся результаты изучения кинетики обмена в организме трития при внутрибрюшинном и перо-ральном введении крысам тритированного тимидина.

Опыты проводили на белых крысах-самцах, массой 140—160 г. Тимидин, меченный тритием, вводили внутрибрюшинно й перорально по 0,5 мл водного раствора в дозе 0,32 мКи. В первом случае срок наблюдения составлял 128 сут, во втором — 16 сут. На каждый срок забивали по 3 крысы и извлекали органы для анализа на активность. Тритий определяли следующим образом. Органы высушивали на вакуумно-термической установке, сжигали в атмосфере кислорода и воду, получаемую при сушке и сжигании органов, исследовали методом жидких сцннтилляторов (Ю. И. Москалев и соавт.).

Результаты экспериментов показали, что после внутрибрюшинного введения вещества максимальное накопление трития в организме (56,9%) обнаружено через 1 ч (табл. 1), а после перорального (65,3%) — через 15 мин (табл. 2). Наибольшее количество трития выявлено в коже, мышцах, крови, печени через 15 мин после внутрибрюшинного введения тимидина. Через 15 мин после перораль-

ного поступления максимальное содержание трития установлено в мышцах (32,5%), желудке (19,5%), печени (10,1%). Следует отметить, что уровень всасывания трития зависит незначительно от пути поступления в организм тритированного тимидина. Так, через 1 ч после внутрибрюшинного введения тимидина в органах и тканях накапливается 56,9% поступившего трития, а за 15 мин из желудка всасывается 65,3%. При изученных путях поступления в организм тимидина тритий накапливается как в водной фазе, так и в структурных элементах органов и тканей. При этом 40,5 и 44,8% введенного трития обнаруживается в водной фазе организма, а в структурных элементах — через 15 мин после перорального и внутрибрюшинного поступления его — 24,6 и 12,2% соответственно.

Полученные результаты показали, что тритий из структурных элементов органов и тканей при внутрибрюшинном поступлении практически не выводится за весь период исследования (128 сут). Через 15 мин после внутрибрюшинного введения тритированного тимидина содержание трития в структурных элементах печени, легких, селезенки, скелета, мышц, крови равно соответственно 0,39, 0,076 , 0,061, 0,81, 2,9 и 0,84% от введенного. Через 128 суг в структурных элементах этих органов содержится соответственно 0,34, 0,067 , 0,05, 1,2, 9,2 и 1,0%. Прочно удерживается тритий в структурных элементах органов и тканей и при перо-ральном поступлении тимидина. Через 1 сут после затравки в структурных элементах организма обнаруживается его 7,9%, а через 16 сут — 7,5%.

При внутрибрюшинном поступлении тритированного тимидина тритий из организма выделяется с двумя периодами полу выведения: 7\=8,6 сут, Г2 =272 сут. На долю первой фракции приходится 61,7%, на долю второй — 38,3%. Выделение трития из водной фазы организма при внутрибрюшинном пути поступления тимидина описывается двумя экспонентами: 7\ = 2,8 сут, Тг= 37,4 сут. Эти скорости аналогичны периодам полувыведения окиси трития.

Кровь медленно освобождается от трития при попадании в организм тритированного тимидина. Через 128 сут после внутрибрюшинного введения тимидина содержание трития в крови такое же, как через 15 мин после затравки. За 16 сут при перо-ральном поступлении тритированного тимидина количество трития в крови уменьшается в 21/2 раза.

Наибольшее количество трития в селезенке (0,42%) наблюдается через 1 сут после внутрибрюшинного введения. Уменьшение активности селезенки описывается двумя экспонентами. С первым периодом пол у вы ведения, равным 2,4 сут, выделя-

сч — —

и о +1

г-©

о о +1 00 о о

о о +1 00 о о

§ 3

¿' +1 о

о —

+1 10

о>

ю о +1

о +1 О

о

+1 00 о

о о о*

+1 ю

о о*

о

+1 00 о о

■л о

+1

со со

+1 +1 10 сч"

о

+1 со

О)

о

о о

+1

ю о о

+1 (О

о

§ 2 Я +1

о со

о сч"

сч_ о

СО_

о

+1

о +1 О)

<2 о

о +1 о

сч см о о +1 +1

_ _ О —

и» сч" +1 со

о

+1

о о +1 оо

о +1 10

•ч- — —

00

о- 5

я ?|

— 00

о —

10 СО +1 со оо

о +1 о сч"

о +1 00

о

+1

сч — —

О чг

о о +1 +1 00 00 еч

СО

о" +1

о

+1 <71

со

00 о_ о +1 о сч

СО

о

й о

СО

со о .+1

со о" +1 со сч"

о +1 СО

О)

о

+1

сч

— СО

о" о"

+1 +1 (О 10 0<?_

о о

о

СО

о +1 ОО

о +1 сч со о

о

+1 о 00 о

о

+1 00 о

о

+1 со_ сч"

о"

+1

о +1 сч сч_ о"

+1

о оо_

о о*

+1 +1

сч со

СЧ О)

о о"

со со +1 оо

ю

о

+1 I-

00 о о"

+1 00

о +1

СО ^ СО ~Г|

со о +1

£8 V о

£ 9

ГГ 0> с

о»

с;

к %

с

а я 3

I

I

10 о +1

о» о +1 о

о

со сч"

+1 +1 О СО

— сч" Ч-"

о

+1 СО

со о" +1 со

О) о +1 О) сч"

(О

о +1

оо сч*

СО

- СЧ 10 +1

/тС — ^

10

сч со

ТГ . сч"

±' £ +1

ч-" о ®

сч — со

о> —

+' +1 +1

- 10 10 со

сч со ч-

о со

10

СО

& +1 +1 СП -

сч О) г-

о

со

+1 СО

+1 о»

СО

со со

сч" ч-"

+1 +1 оо о +1 сч

л ш

о

ется 78,5% накопленного в органе трития, а с периодом, равным 240 сут, — 21,5%. В печени/максимальное количество трития накапливается за сутки после внутрибрюшинного введения тимидина. Выделяется тритий из печени с двумя скоростями. Первый период полувыведения равен 2,4 сут, второй — 130 сут, причем с первым выводится 41,8%, а со вторым — 58,2% накопленного радионуклида.

Значительное количество трития (29,3%) накапливается в мышцах. Уменьшение содержания трития в них характеризуется двумя экспоненциальными кривыми с Г, =7,2 сут и Г2=174 сут. На долю медленно выводящейся фракции приходится 42,7% накопленного изотопа.

Из скелета накопившийся тритий практически не выводится. Много его обнаруживается в коже. Через 15 мин и 1 ч содержание трития в коже равно 18,9 и 21,6% соответственно. На долю быстро выводящейся фракции приходится 78,5% накопленного трития. Это количество активности выделяется с 7\ = 2 сут. За 240 сут выводится 21,5%. В легких больше трития (0,46%) обнаруживается через 1 сут после внутрибрюшинного поступления три-тнйсодержащего тимидина. Очищение легких от радионуклида происходит с 7, =3,2 сут и Г2= =158 сут. При этом с большей скоростью выделяется 76% трития.

Максимальное количество трития в почках (0,46) также резорбируется через 1 сут после внутрибрюшинного поступления его в организм. Выводится тритий из почек по экспоненциальному закону с Г, =2,4 сут и Т2=164 сут. Быстро выводящейся фракции — 78,5%, медленно <... выводящейся — 21,5%.

Распределяется тритий по органам и тканям при внутрибрюшинном поступлении тимидина, меченного тритием, равномерно. Через 15 мин после затравки животных наибольшая концентрация его обнаружена в коже (0,57%), печени (0,21%), наименьшая — в селезенке (0,087%) и мышцах (0,094%).

При всасывании тимидина из желудочно-кишечного тракта тритий распределяется в организме равномерно. Концентрация изотопа при Перораль-ном поступлении изменяется от 0,31% (в коже) до 1,9% в селезенке. Исключение составляет желудок, где концентрация трития равна 9,3% через 15 мин после поступления тимидина.

Выделение трития из организма при внутрибрю-шинном и пероральном путях поступления в организм тимидина, меченного тритием, происходит главйым образом через почки; основное количество его удаляется из организма с мочой за 2 сут. При внутрибрюшинном поступлении в 1-е и 2-е сутки с мочой выделяется 27,7 и 27,4% введенного трития соответственно. За 1-е сутки при пероральном поступлении тимидина выделяется 40,2%, за 2-е— 20,9%. С калом при обоих путях затравки за 2 суток удаляется не более 2%.

Выделение изотопа с мочой описывается двумя экспонентами: 7\=4,1 сут, Т2=30,0 сут. Скорости

Таблица 2

Содержание трития в органах н тканях (в % от введенного) при пероральном введении тритированного тимидина (М ± <я)

Объект исследования Время после введения

15 мин 1 сут 2 сут 4 сут 8 сут 16 сут

Желудок 19,5+2,3 0,23+0,04 0,24+0,04 0,26+0,03 0,14+0,03 0,15+0,02

Печень 10,1 + 1,5 3,0+0,5 1,8+0,3 1,8±0,4 1.5±0,4 1,4+0,4

Легкие 2,5±0,5 0,3+0,05 0,3±0,1 0,4+0,1 0,25+0,06 0,09+0,02

Селезенка 1.2+0,3 0,26+0,03 0,24+0,04 0,28+0,02 0,11+0,02 0,06+0,01

Почки 1,2+0,4 0.45+0,1 0,34+0,05 0,23+0,04 0,52+0,1 0,09+0,02

Кости 4,7+1,2 1,3±0,3 1,3±0,2 0,8+0,2 i,o±q,2 0,7+0,1

Мышцы 32,5±5,3 18,6+3,5 22,6+4,5 17,9±3,4 8,1 + 1,7 5,7+1,3

Кожа 7,2+2,1 3,5+0,9 6,2±1,5 4,2+1,2 5,9± 1,3 2,7±0,8

Кровь 5.9± 1,7 5,8+1,2 3,0+1,0 4,4+1,5 2,4±0,5 2,4+0,4

Таблица 3

Периоды полувыведения трития из организма при поступлении меченных тритием соединений

Вещество Т, т. Т. Литературный источник

сут % сут % сут %

Тимидин 8,6 61,7 272 38,3 Результаты

собствен-

ных иссле-

довании

Окись три- А. Г. Исто-

тия 0,2 23 4 77 17 0,95 мина

выделения трития аналогичны периодам полувыведения из организма окиси трития. После 2-х суток количество трития, выделяемого с мочой, уменьшается на 2—3 порядка.

Полученные кинетические данные о выведении трития из органов и тканей позволили рассчитать тканевые дозы, накапливаемые в организме за срок исследования, равный 128 сут (Д. П. Осанов и И. А. Лихтарев). Они оказались следующими: в печени — 186 рад, в легком — 57 рад, в селезенке — 36 рад, в почках — 45 рад, в мышвдх — 75 рад, в коже — 23 рад, в целостном организме— 111 рад. Таким образом, наибольшую дозу за исследованный период получила печень, а наименьшую — кожа и селезенка. Рассчитав дозу на весь организм, получили показатель 111 рад. При этом в водной фазе организма создается доза, равная 25,2 рад.

Полученные результаты указывают на значительные различия в кинетике обмена в организме крыс тритированного тимидина и окиси трития. Последний медленнее выводится из организма при затравке крыс тритированным тимидином, чем окисью трития. Из табл. 3 видно, что у тимидина отсутствует короткий период полувыведения трития из организма. Для окиси трития этот период равен 0,2 сут. Кроме того, первый период полувыведения меченого тимидина в 2 раза длиннее второго периода выделения окиси трития. Вторая скорость

выведения меченого тимидина в 16 раз меньше» чем окиси трития. При этом на долю малой ско" рости выделения тритированного тимидина прихо" дится в 40 раз больше изотопа, чем окиси трития.

Анализ данных о кинетике обмена тритированного тимидина показал, что тритий водной фазы присутствует в виде окиси трития, а органически связанный прочно удерживается в организме. В связи с этим медленно выводящаяся фракция характеризуется более длинными периодами полувыведения (по сравнению с окисью трития), изменяющимися для различных органов и тканей от * 130 сут (печень) до 240 сут (селезенка, кожа).

Значительные различия в кинетике поведения в организме крыс тритированного тимидина и окиси трития обусловливают накопление в организме неодинаковых тканевых доз. За 30 сут при первоначальной концентрации трития 1 мкКи после попадания в организм окиси трития и меченого тимидина кумулируются дозы 2,7 и 47,5 рад соответственно. Следовательно, доза тритированного тимидина в 28 раз выше, чем окиси трития, что наглядно подтверждает влияние химической формы трития на кинетику его обмена в организме.

Выводы ^

1. При попадании в организм тритированного тимидина тритий распределяется по органам и тканям равномерно. Наибольшее количество его обнаруживается в мышцах (32,5%), желудке (19,5%), печени (10,1%) при пероральном и в коже (18,9%), мышцах (10,3%), крови (2,2%) и печени (1,7%) — при внутрибрюшинном введении крысам. При этом 44,8% изотопа накапливается в водной фазе организма и 12,2% — в структурных элементах.

2. Основной путь выделения трития из организма — через почки.

3. Тритий в виде тимидина выделяется медленнее, чем в виде окиси трития.

4. Тканевая доза тритированного тимидина в 28 раз выше, чем окиси трития.

ЛИТЕРАТУРА

4

Истомина А. Г. — В кя.: Окись трития. М., 1968, с. 114— Москалев Ю. И., Калязина Н. С., Журавлев В. ф. и др.— 125. Мгд. радиол., 1973, № 10, с. 28—33.

Осанов Д. П., Лихтарев И. А. Дозиметрия излучений инкорпорированных радиоактивных веществ. М., 1977, с.32—

Devey R. С., Humphrey В., Jones В. А. — Radial. Res.,

1965, v. 24, p. 214—238. Devik F., Halvorstn К. — Nature, 1963, v. 197, p. 148— 149.

Lambert В. E. — Hlth Phys., 1969, v. 17, p. 547—557.

Lambert В. E., Clifton K. J■ — Ibid., 1968, v. 15, p. 3—9. Garder R. H., Devik F. — Int. J. radiat. Biol., 1963, v. 6,

p. 157—172. Guild W. — Science, 1958, v. 128, p. 1308. Oliver R., Lajtha L. G. — Nature, 1960, v. 185, p. 91—92. Samuels L. D., Kisieleski W. E. — Radiat. Res., 1963,

v. 18, p. 620—632. Wade L., Shaw E. I. — Ibid., 1970, v. 43, p. 403—415.

Поступила 24/1 1980 г.

EXCHANGE KINETICSfcOF TRITIUM-LABELED THYMIDINE N. S. Kaliazina, V. F. Zhuravlev, Yu. /. Moskalev

The distribution of tritium in organs and tissues of rats and the elimination kinetics of tritiated thymidine as compared to that of tritium oxide following their intraperitoneal and peroral administration were studied, and the accumulation and the exchange kinetics of the radionuclide from the

aqueous phase and from structural elements of the organs and tissues were determined. From the results obtained, cumulated tissue doses for animal organs and tissues were calculated. The tissue dose of tritiated thymidine was found to be 28 times as high as of tritium oxide.

УДК 628.396:628.1.036:646.38.02.137 г

Е. И. Орлова, В. А. Смиренная, Р. А. Челышева

МИГРАЦИОННАЯ СПОСОБНОСТЬ "'Се В ВОДОВМЕЩАЮЩИХ ГОРНЫХ ПОРОДАХ

С развитием атомной энергетики появилась потенциальная опасность загрязнения подземных вод радиоактивными жидкими отходами. Основным источником загрязнения могут быть среднеактив-ные отходы, которые в настоящее время удаляются в специальные герметичные емкости, оборудованные в хранилищах, устроенных вблизи или на поверхности земли (ХЖО). В случае аварийного нарушения их герметичности опасность радиоактивного загрязнения подземных вод в районе расположения ХЖО будет определяться способностью радионуклидов мигрировать в горных породах. Основным радионуклидом в жидких отходах атомных электростанций является 1,7Сб.

Миграция 1870> будет зависеть от ряда физико-химических и гидрогеологических факторов: сорб-ционной способности горных пород, механизма поглощения ими цезия, скорости движения подземных вод и др.

При исследовании в качестве показателя сорбции "'Се горными породами выбран коэффициент распределения (/СР), который определялся в статических условиях. Соотношение между твердой и жидкой фазой в большинстве опытов в основном равнялось 1 : 3. Предварительными исследованиями установлено, что увеличение этого соотношения даже в 30 раз практически не влияло на коэффициент распределения 187Сз для аллювиального среднезернистого песка и мореного суглинка. Время контакта горной породы и раствора было выбрано 3 ч с последующим 20-часовым отстаиванием, так как этой продолжительности было достаточно для условно равновесной сорбции цезия. Исходные рабочие растворы содержали 1—5х Х10"8 Ки/мл.

Жидкие отходы АЭС могут иметь различные рН от кислых до щелочных. Исследования влияния

рН на сорбцию 137Сб выполнены на среднезернистом песке. Поглощение 137Сз проводилось из 0,1 н. хлористого натрия, рН которого изменялся с помощью щелочи и кислоты от 1,0 до 12,0. Поскольку песок обладает нейтрализующей способностью, рН равновесных растворов долгое время приближался к 7,0. При этом /Ср независимо от рН исходного раствора был равен около 300.

С изменением рН равновесных растворов наблюдалось резкое уменьшение Кр для кислых и щелочных сред. Так, при рН 3,0, 10,0 и 12,0 он равен 22,4, 46,6 и 15,5 соответственно.

Солевой состав подземных вод изменялся в широких пределах — от слабоминерализованных грунтовых вод севера, имеющих плотный остаток менее 100 мг/л, до высокоминерализованных грунтовых вод юго-востока страны, имеющих плотный остаток, достигающий десятков граммов на 1 л. Поэтому исследование влияния основных катионов, присутствующих в природных водах и жидких отходах АЭС, на поглощение 187Сз песком и суглинком, выполнено при различных концентрациях растворов хлоридов солей кальция, магния, натрия, калия, аммония и цезия. Их концентрация изменялась от 1 до 1000 мг-экв/л. Увеличение концентрации в растворе указанных ионов приводило к уменьшению К 137Сз между суглинком и раствором. Аналогичные показатели получены и для песка, но в данном случае наблюдалось более резкое снижение Лр с ростом концентрации конкурирующих ионов. При этом катионы по их способности уменьшать поглощение 137Сз горными породами располагались в следующий ряд: С5>МН4>Ыа>А^;>Са.

Этот ряд показывает, что наибольшее влияние на сорбцию 137Сз оказывает стабильный цезий. Необходимо отметить, что в этом исследовании растворы содержали повышенные концентрации