CC BY
6
УДК е 17-001.37-02:546.175-323)092.9
Л. А. Ильин, А. Т. Иванников, И. К. Беляев, А. Г. Бажин, Г. А. Алтухова
ПЕРКУТАННОЕ ПОСТУПЛЕНИЕ 239Ри В ОРГАНИЗМ КРЫС ПРИ ОЖОГАХ КОЖИ АЗОТНОЙ КИСЛОТОЙ
В ряде сообщений описаны случаи поступления радионуклидов, в том числе 2S9Pu, в организм человека при химических ожогах кожи, вызываемых кислотой (Lagerquist и соавт.; 1965, 1967; König и Schifierdecter). Экспериментальные исследования о проникновении23 "Ри в организм при его аппликации на кожу в растворах кислот немногочисленны и их результаты противоречивы. При нанесении на кожу ладони человека раствора 23 sPu в 0,4 н. HN03 установлено (Langham), что средняя скорость резорбции в течение 8 ч составляет 0,0002 %/ч. Согласно данным Oakley и Thompson, за 1 ч контакта с кожей раствора 239Ри в 10 н.-HN03 в организм крыс поступает 0,05% аппли-цированного количества нуклида. Установлено также (Weeks и Oakley), что с повышением кислотности загрязняющего раствора поступление 23 9Ри в организм крыс увеличивается от 0,1—0,3 % (при
0.1 н. HN03) до 0,5% (1 н. HN03) и достигает 1—2% за 5 сут в случае использования 10 н.-кислоты.
Имеющихся литературных данных явно недостаточно, чтобы составить определенное представление об особенностях метаболизма Ри, попадающего на кожу в растворах HN03 различной концентрации и обоснованно подойти к разработке мер защиты организма при химических ожогах, загрязненных радионуклидом.
Целью настоящей работы являлось изучение закономерностей перкутанного поступления 239Pu в организм на фоне развития деструктивных и некротических процессов в коже, вызываемых HN03.
Исследования выполнены на крысах-самках линии Вистар массой 180—250 г. Выбор, подготовку и фиксацию животных во время эксперимента осуществляли, как описано ранее (Л. А. Ильин и соавт.). Растворы 239Ри в 0,1, 1, 2, 5 и 10 н. HN03 в 0,15 мл наносили в количестве 1110 кБк и равномерно распределяли на площади 6 см2. Через 5 мин,
1, 3, 6, 24, 48 или 72 ч после нанесения растворов животных забивали декапитацией под эфирным
наркозом. Об уровне резорбции 239Ри судили пс содержанию радионуклида в крови, печени, скелете и почках. Содержание Ри в органах н тканях определяли после их озоления (Ю. А. Беляев) с последующим соосаждением нуклида на фосфате висмута. Относительное измерение ос-активности проводили в слое твердого сцинтиллятора ФС-4 (Г. П. Новоселова и соавт.) на установке ПП-8. Микролокализацию 23®Ри в слоях кожного покрова изучали методом гистоавторадиографии. Загрязненный участок кожи предварительно промывали 2—3% раствором мыла и водой. Срезы толщиной 5—6 мкм экспонировали 1 сут на фотопластинках типа МР. Последовательные горизонтальные срезы кожи толщиной 20 мкм приготовляли и определяли их а-активность, как описано ранее (И. К. Беляев и соавт.).
Как видно из таблицы, на содержание 239Ри в организме крыс существенное влияние оказывает концентрация 1"Ш03 и время, прошедшее после ее накожной аппликации. При нанесении слабокислого раствора Ри (в 0,1 н. ЬШ03) содержание радионуклида в организме крыс через 24 ч составило 0,017% от нанесенного количества. Увеличение концентрации кислоты заметно повышало поступление Ри в организм. При этом установлены определенные различия в скорости его всасывания и динамике накопления в организме крыс в зависимости от морфологических изменений в коже под воздействием азотной кислоты.
При нанесении на кожу 239Ри в 0,1 н. НЫ03 возникающие деструктивные изменения эпидермиса не приводят к заметному увеличению кожной проницаемости, такой раствор не ведет к выраженным изменениям кожи. Исследование, выполнен-ноё через 5 мин после нанесения на кожу раствора, показало, что гистологическое строение ее остается нормальным. Увеличение времени аппликации кислоты на коже до 1 ч обусловило лишь незначительные изменения в эпидермисе в виде его утолщения и набухания клеток; к 24 ч развивались оча-
Содержание 23,Ри (в % от нанесенного количества) в организме крыс при поступлении его через кожу после аппликации
в растворах НЫОэ (М±т)
Время, прошедшее после аппликации, ч
Использованный раствор 1 3 6 24 72
HN03: 0.1 Н. I н. 2.5 н. 10 н. Ннграт полимер pH 1,0. ООО ООО?? о о о о о С) — О СЛ (О to н-н-н-н-н- о о о о о о ООО о о о о о о — — — — 0,0067±0,0014 0,02±0,005 0,008±0,0015 0,006±0,001 0,0099±0,0023 0,033±0,01 0,026±0,006 0.015±0,004 0,0096±0,0018 0,017±0,004 0,058±0,01 0,038±0,011 0.029±0,005 0,012±0,002 1 0,015±0,004 0,075±0,01 0,051 ±0,01 0,031 ±0,007 0,017±0,004 - 0,017±0,05 . 0,079±0,008 0,102±0,026 0,047±0,008 0,016±0,003
говый межклеточный отек и вакуолизация клеток эпидермиса. К 3-м суткам эпидермис зоны поражения выглядел оксифильным, в нем отмечалось ослабление признаков дифференцнровки. Граница между слоями клеток стиралась, ядра клеток эпителия подвергались лизису, в ворхннх слоях этих участков отсутствовали зерна кератогиалина. Аналогичные нарушения наблюдались и в эпителии волосяных фолликулов, расположенных непосредственно под эпидермисом. Кроме того, к указанному сроку наметились участки отторжения поверхностных слоев эпидермального пласта. Радионуклид преимущественно концентрировался в эпидермисе. В течение первого часа он распределялся по всей глубине кожи в виде диффузных треков с четко выраженной локализацией по ходу фолликулов и в слое подкожных мышц. В организм к этому времени поступало 0,004% нанесенного радионуклида. Через 6 ч количество треков а-частиц в подкожных мышцах снижалось, содержание Ри в организме несколько увеличивалось. Средняя скорость поступления нуклида в организм, максимальная в 1'ечение первого часа контакта, в интервале времени 1—6 ч снижалась втрое, в последующие часы первых суток — в 10 раз. В течение последующих 2 сут, несмотря на дальнейшее углубление патологических процессов, развивающихся в эпидермисе, и повторное накопление радионуклида в слое подкожных мышц, возрастания уровня Ри в организме не наблюдалось.
Увеличение концентрации кислоты в наносимом на кожу растворе до 1,0 н. сопровождалось ускорением развития морфологических изменений структурных слоев кожи, которые в эпидермисе появлялись уже через 5 мин после аппликации данного раствора. Основным местом отложения радионуклида в это,время был роговой слой эпидермиса. В течение 1 ч после воздействия картина поражения кожи и связанное с ней микрораспреде-лен'ие Ри резко изменялись: эпидермис истончался до однослойного, границы между клетками стирались, ядра подвергались лизису. Одновременно отмечалось набухание коллагеновых волокон верхней трети дермы; соединительнотканные клетки, расположенные здесь, имели пикнотические ядра. На гистоавтографах диффузно расположенные треки выявлялись в собственно коже и подкожной жировой клетчатке. Скопление сс-частнц, помимо эпидермиса, имелось в волосяных сумках и подкожных мышцах. К 6—24 ч эпидермис представлял собой гомогенную оксифильно окрашенную полосу со слабо различимыми остатками ядер. В дерме зона поражения охватывала приблизительно треть собственно кожи. На гистоавторадиограммах большая часть Ри, поступившего в кожу, фиксировалась в зоне некроза. Через 6 ч число треков ос-частиц в нижних, непораженных слоях кожи и подкожных мышцах по сравнению с одночасовой экспозицией уменьшалось. В соответствии с более глубоким поражением кожи и более значительной инфильтрацией Ри в глубокие слои кожного покрова
при аппликации 1 н. HN03 скорость перкутанного поступления 2S9Pu в организм по сравнению с 0,1 н. раствором в несколько раз увеличивалась. Так, в течение первого часа она составила 0,012 %/ч, в интервале времени 1—6 и 6—24 ч — 0,004 и 0,0014 %/ч соответственно, или в 3—4 раза больше, чем при аппликации радионуклида в 0,1 н. HN03. К 3-м суткам после нанесения Ри в 1 н. кислоте отчетливо наблюдалось распространение некроза на более глубокие слои кожного покрова. В зоне поражения оказались гиподерма и слой подкожных мышц. На фоне этих глубоких морфологических изменений радионуклид в значительных количествах обнаруживался во всех отделах кожи в виде диффузных треков а-частиц. Параллельно с этими процессами в коже замедлялось поступление нуклида в организм, что в интервалах времени 24—48 и 48—72 ч происходило со средней скоростью 0,007 и 0,00017 %/ч соответственно.
Дальнейшее увеличение концентрации кислоты до 2,5 и 10 н. сопровождалось уменьшением скорости поступления излучателя в организм по сравнению с его нанесением в 1 н. HN03. Так, при аппликации 239Ри в 2,5 н. HNO замедление его всасывания проявлялось в интервалах времени 6—24 и 24—48 ч. Скорость всасывания Ри в эти сроки равнялась 0,00089 и 0,00037 %/ч й была в 1,5—2 раза ниже, чем- при использовании 1 н. кислоты. После аппликации 23 9Ри в 10 н. HN03 замедление всасывания радионуклида отмечалось уже на первом часу. Так,- через 1 ч в организм поступало 0,0045% от нанесенного количества изотопа, или в 2,7 раза меньше, чем при его нанесении в 1 и. HN03. По сравнению с 2,5 н. HN03 скорость резорбции 239Ри при его нанесении на кожу в 10 н. HN03 в течение первых 6 ч контакта была в 1,5—2 раза ниже. Меньше она была и в последующие сроки: 0,00078 %/ч в интервале времени 6—24 ч и 0,00008 %/ч — к концу 2-х суток.
Замедление поступления 239Ри внутрь организма при его нанесении на кожу в концентрированной кислоте обусловлено развитием некротического процесса в тканях.
Результаты гистологических исследований кожи крыс, забитых через 1 ч после аппликации 2,5 н. HN03, показали, что кислота к этому времени вызывала поражение не только всей толщи кожи, но и подкожной жировой клетчатки. В последующие сроки (6—24 ч) наблюдения в зону некротических изменений вовлекался слой подкожных мышц, а через 3 сут в зоне некроза оказались все слои кожного покрова, включая фасциальные прослойки, подлежащие подкожным мышцам. Примененная 10 н. кислота уже через 5 мин глубоко проникала в кожу. Поверхность эпидермиса выглядела остроконечной, сам он истончался, структура его не различалась. Коллагеновие волокна дермы на всю глубину были набухшие, бледно окрашенные. Устья волосяных сумок расширены, а эпителиальные клетки корня волос выглядели дегенерирующими, ядра их были сморщены, гипер-
хромные. Через I ч некроз захватывал подкожную клетчатку и слон подкожных мышц, а к 6 ч некро-тизированными оказались и фасцнальные прослойки. На 3-й сутки омертвевшие массы ссыхались и превращались в плотный струп.
Методами последовательных горизонтальных срезов и гистоавторадиографии установлено, что в течение I—24 ч после аппликации 239Ри в растворах 2,5 и 10 н. НЫ03 накопление нуклида происходило преимущественно в поверхностных слоях некроти-зированной кожи. Большая часть (90%) изотопа, обнаруженного глубже 20 мкм, находилась в слое 20—400 мкм. Эти данные свидетельствуют о малой подвижности нуклида в некротизированной ткани.
Таким образом, результаты проведенных исследований показали, что уровни перкутанного поступления Ри определяются в основном деструктивными и некротическими изменениями в коже, возникающими при воздействии кислоты. Установлено, что при попадании на кожный покров Ри в растворах кислот не отмечается его значительного поступления в организм. Вместе с тем оказалось, что концентрация кислоты существенно влияет на скорость всасывания радионуклида, проникновение его в глубь кожи и накопление в организме. В случае 0,1 н. кислоты возникают деструктивные изменения поверхностных слоев эпидермиса, степень выраженности которых постепенно нарастает, что приводит к увеличению кожной проницаемости и более глубокому проникновению Ри в кожу. Низкий уровень резорбции последнего в 0,1 н. кислоте можно объяснить его физико-химическими свойствами и нейтрализующей способностью кожи (Л. А. Ильин и соавт.). Под влиянием буферных систем поверхности кожи и щелочной среды ее более глубоких слоев происходит нейтрализация слабокислых растворов Ри. При этом вследствие склонности изотопа к гидролизу и полимеризации образуются полимерные формы гидроокиси Ри, что, естественно, снижает его всасывание в кровеносное русло. Сказанное подтверждается одинаковыми уровнями всасывания 239Ри в 0,1 н. НЖ)3 и нитрата полимера (рН 1,0) при нх накожной аппликации (см. таблицу). При нанесении на кожный покров 239Ри в растворе концентрированной кислоты нейтрализующая способность кожи оказывается несостоятельной и кислота поражает кожу на большую глубину с инфильтрацией Ри в ее слои. Находясь в ионной форме, Ри интенсивно всасывается. Однако по мере нарастания некротических изменений в коже скорость резорбции его снижается и тем в большей степени, чем выше концентрация раствора кислоты. Это подтверждается содержанием Ри в организме (см. таблицу) и динамикой его уровня в крови (см. рисунок). На рисунке также видно, что резорбция Ри при его нанесении на кожу в 0,1 н. НЖ)3 значительно ниже, чем в случае попадания концентрированных кислот.
Анализ результатов гистоавторадиографии кожи и данных о динамике накопления изотопа в крови показал, что всасывание Ри после воздействия кис-
6 т -1 "з1
1
1 t— 1 —: ———
F Г гз —— -1
Ч
0 5 25 45 65
Динамика обмена 23sPu в крови крыс при поступлении через кожу после аппликации его в растворах HNO;,.
По оси абсцисс — продолжительность аппликации (в ч); по оси — ординат — содержание ;в % от нанесенного количества). / — 0,1 и.
HNO,; 2-1 и. HNO,:, 3 — 2.5 и. HNO,; 4—10 и. HNO,.
лоты происходит из тканей, не подвергшихся омертвению, или из зон переживающих и неповрежденных тканей (А. Н. Орлов и соавт.'; К. И. Панчен-ко).
Методом последовательных горизонтальных срезов кожи установлено, что содержание 23Фи в наиболее глубоком (700—900 мкм) из исследованных слоев кожи уже через 1 ч после аппликации Ри в 0,1—10 н. HN03 составляет 0,4—1,4% от нанесенного количества. Гистоавторадиографи-ческие исследования, проведенные через 1 ч — 3 сут после нанесения этих растворов, показали, что поступление радионуклида в глубжерасполо-женные слои подкожных мышц, прослойки рыхлой волокнистой ткани на границе с фасциями подлежащих скелетных мышц и в сами скелетные мышцы значительно. ,
Зона переживающих тканей формируется на тем большей глубине, чем выше концентрация кислоты и продолжительность ее действия. Уже на 2-е сутки в этой зоне отчетливо видны признаки воспалительной реакции: полнокровие, лейкоцитарная инфильтрация соединительной ткани. Кроме того, в зоне неповрежденных тканей в первые дни наблюдаются умеренное полнокровие и небольшой отек (при отсутствии стазов и тромбозов), которые при благоприятных условия через 3—4 сут исчезают (А. Н. Орлов и соавт.). Именно обратным развитием этих процессов можно объяснить факт 6— 8-кратного увеличения скоростей поступления в брганизм Ри, апплицированного в 2,5 и 10 н. HN03 в период от 2 до 3 сут по сравнению с предыдущим временным интервалом (1—2 сут). Можно полагать, что при увеличении срока наблюдения до 5 сут и более поступление Ри в организм в связи с разрешением воспалительного процесса еще больше возрастет.
Результаты проведенных исследований подтверждают установленную в работах Л. А. Ильина и соавт. общую закономерность всасывания трансурановых элементов при их аппликации на кожу в растворах кислот с "'Am. Количественные различия в параметрах резорбции и содержании Ри и Am в организме можно объяснить неодинаковы-
ми физико-химическими свойствами указанных радионуклидов, большей склонностью четырехвалентного Ри к гидролизу и полимеризации, более прочной связью Ри (IV) с белками по сравнению с трехвалентным Аш.
Выводы. 1. При воздействии на кожу растворов Ри в концентрированной кислоте увеличивается проникновение его в кожу и накопление в организме.
2. Уровни перкутанного поступления Ри определяются в основном деструктивными и некротическими изменениями в коже, возникающими при воздействии кислоты. Содержание его в основных органах депонирования после аппликации в растворах 0,1, 1, 2,5 и 10 н. НЫ03 к концу 3-х суток контакта составляет соответственно 0,017, 0,079, 0,1 и 0,047% от нанесенного количества.
3# Основная часть Ри, поступившего в кожу, фиксируется в зоне некроза.
4. Результаты исследований показывают необходимость ранней обработки кожных покровов при загрязнении радионуклидом в растворах кислот и разработки соответствующих лечебных мероприятий-.
Литература. Беляев Ю. А. — Мея. радиология,
1959, № 9, с. 45—51. Беляев И. К., И ванн икон А. Т., Ильин Л. А. — Гиг.
и сан., 1980, № 5, с. 98—99. Радиоактивные вещества и кожа. (Метаболизм и дезактивация). /Ильин Л. А., Норец Т. А., Швыдко Н. С. и др. М., 1972. Ильин Л. А., Иванников А. Т. Радиоактивные вещества и раны. (Метаболизм и декорпорация). М., 1979. Ильин Л. А., Иванников А. Т., Попов Б. ^. и др. — Гиг. и сан., 1980, № 4, с. 23—26.
Новоселова Г. П., Воронина Т. Ф., Голутвина Н. М.—
Там же, 1972, № 1, с. 72—75. Орлов А. Н., Пинчук В. М., Рябов И. С. — Воен.-мед.
ж., 1971, № 8, с. 33—315. Панченко К. И. — Вестн. дермаЧгол., 1977, № 2, с. 28— 31.
König L. A., Schifierdecter U. — Atom. Energy Rev.,
1974, v. 12, p. 343—417. Langham W. H. — Hlth Phys., 1959, v. 2, p. 172—185. Lagerquisl C. R., Hammond S. £., Pulrier A. E. et al. —
Ibid., 1965, v. 11, p. 1177—1180. Lagerqust C. R., Allen J. В., Holman K. L. — Ibid., 1967,
v. 13, p. 1—4. Oakley W. D., Thompson R. C. — In: Biology Research Annual Report 1955, USAEC Report HW-41500, Han-lord Atomic Producti Operation, General Electric CO., Feb. 1956. p. 106—113. Weeks M. H., Oakley W. D. — In: Biology Research Annual Report 1952, USAEC Report HW-28636, Hanford Atomic Products Operation, General Electric Co., 1953, p. 85—91.
Weeks M. H., Oakley W. D. — In: Biology Research Annual Report 1953, USAEC Report HW-30437, Hanford Atomic Products Operation, General Electric Co., 1954, p. 102—108.
Weeks M. H., Oakley W. D. — Ibid., p. 109—113. WeekS M. H., Oakley W. D. — In: Biology Research Annual Report 1954, USAEC Report HW-35917, Hanford Atomic Products Operation, General Electric Co., 1955, p. 56—63.
Поступила 19.05.81
Summary. In experiments on rats, qualitative and quantitative features of percutaneous absorption of 238Pu into rats with chemical burns were studied. The bulk of plu-tonfum absorbed into the skin was found to be fixed in necrotic areas. The levels of percutaneous absorption of plu-tonium were determined mainly by destructive and necrotic changes in the skin that had been caused by the acid. The levels of plutonium in the main organs where it was deposited after its application in solutions of 0.1, 1.0, 2,5, or 10 n HNO-, were, respectively, 0.017, 0.079, 0.1. and 0.047 % of the applied amount toward the end of day 3.
УДК 614.73:615.31:546.791.033
А. М. Воробьев, В. Т. Короткое, А. В. Симаков, А. Г. Цовьянов,
Н. П. Стародонова
ОЦЕНКА ИНГАЛЯЦИОННОГО ПОСТУПЛЕНИЯ И НАКОПЛЕНИЯ РАДИОАКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ В ОРГАНИЗМЕ РЕМОНТНОГО ПЕРСОНАЛА АТОМНЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ
Сведенйя о поступлении радиоактивных веществ в организм персонала атомных электростанций (АЭС) в литературе весьма ограничены. Так, поступление радиоактивных аэрозолей в0Со и 141 Се в организм ремонтного персонала Ново-Воронежской и Белоярской АЭС составляло 1/200—1/20 предельно допустимого годового поступления (И. Г. Архангельская и соавт.). Расчетные эквивалентные дозы внутреннего облучения на АЭС «Рейнсберг», обусловленные в0Со, 58Со и 64Мп, равны 175 мбэр/год (17,5 мкЗв/год) для легких и 5 мбэр/год (0,5 мкЗв/год) для всего тела (РоиШет и К1иске).
В СССР одним из перспективных типов реакторов считаются уран-графитовые реакторы канального типа большой мощности — РБМК-ЮОО. Возмож-
ность перегрузки ядерного топлива 'через верх реактора без его остановки с применением раз-грузочно-загрузочной машины позволяет повысить коэффициент нагрузки АЭС, а также уменьшить газоаэрозольные выбросы за счет использования системы контроля герметичности оболо'чек и своевременной перегрузки негерметичных тепловыделяющих сборок. Однако подача активного пара на турбину, протечки теплоносителя и особенно ремонтные работы на вскрытом оборудовании первого контура неизбежнтрщТиводят к обра^^анию радиоактивных аэрозолей.
Цель данной работы — определение ингаляционного поступления и накопления радиоактивных веществ в организме ремонтного персонала, а также оценка дозы внутреннего облучения при про-
