Окись трития - Москалев Ю.И.

Author: Москалев Ю.И.

Tags: ядерная, атомная и молекулярная физика общие сведения о металлоидах (неметаллах) химия монография ядерная физика физическая химия химические вещества

Year: 1968

Similar

Защита от радиоактивных излучений

Вентиляция при работах с радиоактивными веществами

Защита населения в условиях применения химического оружия

Лабораторная техника органической химии

Text

$39'16
0.50^
окись
ТРИТИЯ
окись
ТРИТИЯ
Под ред. профессора 10. И. Москалева
АТОМИ 3ДАТ
МОСКВА 1968
УДК 539.163:546.11.02.3
Окись трития. Коллектив авторов. Под ред.
Ю. И. Москалева. Атомиздат, 396 стр.
В монографии обобщен большой теоретический и
экспериментальный материал по распределению, кине-
тике обмена и биологическому действию окиси трития.
Анализируются современные данные о физических
свойствах дейтерия и трития, изотопном обмене водо-
рода, кинетике изотопного обмена, методах измерения
трития в биологических средах, кинетике водного об-
мена в организме животных и человека, путях и ско-
рости всасывания окиси трития через желудочно-ки-
шечный тракт, легкие и кожу, о кинетике выведения
окиси трития из организма животных и человека.
Специально рассматривается вопрос об уровнях тка-
невых доз, создаваемых окисью трития в организме.
Авторы монографии большое внимание уделяют
проблеме биологического действия окиси трития. Все-
сторонне анализируются материалы о действии окиси
трития на животных в зависимости от дозы, пути и
ритма поступления изотопа в организм. Детально опи-
сываются особенности клинической картины поражения,
состояние иммунологической реактивности, функции по-
чек, водно-солевого обмена.
Большое внимание уделено отдаленным последст-
виям поражения окисью трития, а также действию его
на плод и потомство.
Обсуждаются биофизические особенности биологиче-
ского действия различных соединений трития, в том
числе и вопрос об относительной биологической эффек-
тивности. Рассматривается вопрос о предельно допу-
стимых концентрациях окиси трития и газообразного
трития в воздухе производственных помещений.
В монографии обобщены не только литературные
данные, но и результаты собственных разносторонних
экспериментальных исследований по проблеме токсико-
логии окиси трития.
Книга является первой попыткой монографического
изложения современного состояния проблемы биологи-
ческого действия окиси трития, имеющей исключитель-
но важное практическое значение.
В отечественной и зарубежной литературе отсутст-
вуют монографии по рассматриваемому вопросу.
Книга предназначена для широкого круга врачей,
радиобиологов, биофизиков, токсикологов, физиологов
и специалистов различного профиля, интересующихся
вопросами водного обмена, использования трития в ка-
честве метки, а также проблемами биологического
действия радиоактивных изотопов.
Таблиц 51, иллюстраций 104, библиография 447 наз-
ваний.
2-10-2
78-68
ВВЕДЕНИЕ
Ю. И. Москалев
Изотоп водорода — тритий нашел широкое примене-
ние в различных отраслях науки, промышленности и
народного хозяйства. Человек в процессе своей профес-
сиональной деятельности может контактировать с газо-
образным тритием, окисью трития, а также с различ-
ными соединениями, в состав которых в качестве метки
входит тритий (тимидин, /-цитидин, фолиевая кислота,
холестерин, адреналин и др.).
Для того чтобы оценить опасность работы с трити-
ем, необходимо знать распределение, кинетику обмена,
особенности биологического действия различных соеди-
нений этого изотопа в зависимости от пути и ритма по-
ступления в организм.
Опасность трития в значительной мере определяется
химической формой соединения, в виде которого он мо-
жет попасть в организм. В отличие от многих других
радиоактивных изотопов токсичность трития, вследствие
малого пробега р-частиц в ткани (~0,5 мкм), зависит
от микрогеометрии распределения вводимого соедине-
ния излучателя в клетках органов и тканей. Пробег
р-частиц трития значительно меньше размеров клеток
млекопитающего.
Тритий, инкорпорированный в молекулярные струк-
туры (нуклеиновые кислоты), может вызывать значи-
тельно большее повреждение клеток, чем внешнее об-
лучение, сопровождающееся равномерным поглощением
энергии в клетках и тканях.
Величина задержки газообразного трития в организ-
ме животных и человека значительно меньше, чем
окиси трития. В соответствии с этим по сравнению с
3
окисью трития газообразный тритий менее токсичен.
Окись трития сравнительно равномерно распределяется
в водной фазе, и основная доля его быстро выводится
из организма. Окись трития менее токсична, чем мечен-
ные тритием соединения: /-цитидин и тимидин. Тритиро-
ванный тимидин связывается с генетическим материа-
лом клеток—нуклеиновыми кислотами, в результате
чего избирательно облучается радиочувствительная
часть клетки.
/-Цитидин, который в отличие от тимидина преиму-
щественно накапливается не в ядерных структурах, а в
протоплазме клетки, оказался на порядок менее токсич-
ным, чем тимидин*.
Очевидно, уровни предельно допустимых концентра-
ций для этих соединений трития должны быть ниже,
чем для окиси трития.
Среди различных соединений трития наибольшее ко-
личество исследований, как по кинетике обмена, так и
по биологическому действию, проведено с окисью три-
тия. Интерес к этому соединению обусловлен не только
большим практическим значением окиси трития, с кото-
рой в процессе профессиональной деятельности может
контактировать человек, но также и тем, что свойства
трития позволяют сравнительно просто изучать особен-
ности обмена воды в условиях нормы и патологии.
По своим химическим и физическим свойствам окись
трития близка к обычной и дейтериевой воде. В отли-
чие от окиси трития исследования с протиевой и дейте-
риевой водой по кинетике обмена проводятся десятки
лет, и многие параметры, характеризующие кинетику
их обмена, могут быть использованы для оценки накоп-
ления и выведения окиси трития.
До настоящего времени в радиобиологических и ток-
сикологических исследованиях больше внимания уделя-
ли вопросам распределения, кинетики накопления и
выведения окиси трития из органов и тканей животных
и человека. По этим аспектам проблемы получены
важные в практическом отношении данные, которые не-
обходимы для оценки допустимых уровней содержания
окиси трития в организме человека, воздухе рабочих
помещений и воде. Напротив, проблемам биологическо-
* Guild W. Science, 128, No. 3335, 1308 (1958); S a m u е 1 s J. D.
et al. Atompraxis, 10, H. 3, 144 (1964).
4 >
го действия окиси трития до последнего времени уде-
ляли явно недостаточное внимание, вследствие чего
многие стороны действия окиси трития на организм не
исследованы.
В литературе практически отсутствуют сравнитель-
ные данные по влиянию окиси трития на различные
виды животных, по отдаленным последствиям, по дей-
ствию на потомство, патогенезу, профилактике и
терапии острых и хронических форм поражения
тритием.
Исследования по биологическому действию окиси
трития важны и в радиобиологическом отношении, так
как, помимо оценки токсичности этого соединения в за-
висимости от пути и ритма поступления в организм,
позволяют выявить роль и значение энергии излучения
в реакциях организма на лучевое воздействие.
Исследования по биологическому действию радиоак-
тивных изотопов, обладающих разными энергиями из-
лучения, указывают на увеличение токсичности р-излу-
чателей с уменьшением энергии р-частиц, что связано с
различной плотностью ионизации, создаваемой изото-
пами в тканях.
Среди различных изотопов тритий имеет наимень-
шую энергию излучения, вследствие чего он создает го-
раздо большую плотность ионизации в единице объема
ткани, чем 0-излучатели с более высокой энергией
излучения, а также жесткое рентгеновское и у-излуче-
ния.
Благодаря обмену с водородом, входящим в состав
всех органических молекул, небольшая доля трития мо-
жет включаться в жизненно важные структуры клеток
и тканей. Вследствие распада трития в сложных орга-
нических молекулах вместо атома водорода появляется
инертный атом гелия. Все эти факторы могут усиливать
биологический эффект трития.
Установление коэффициентов ОБЭ (относительной
биологической эффективности) для окиси и других со-
единений трития имеет важное значение в связи с не-
обходимостью оценки допустимых уровней содержания
трития в организме, воздухе производственных помеще-
ний и воде. Анализ конкретных величин ОБЭ для три-
тия в зависимости от используемого теста также при-
веден в настоящей монографии.
5
Несмотря на значительное количество исследований,
многие стороны кинетики обмена и распределения окиси
трития исследованы явно недостаточно. Мало дан-
ных по распределению и кинетике обмена окиси трития
в поздние сроки эксперимента, по коэффициентам пере-
хода окиси трития из водной фазы организма в различ-
ные структурные элементы органов и тканей.
При подведении итогов исследований по распределе-
нию, кинетике обмена и биологическому действию оки-
си трития в значительной мере были учтены изложен-
ные выше соображения о наиболее важных и
актуальных направлениях исследований по токсиколо-
гии окиси трития.
I. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
ИЗОТОПОВ ВОДОРОДА
10. М. Штуккенберг
1. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДЕЙТЕРИЯ И ТРИТИЯ
Водород встречается в природе в виде трех изото-
пов: Hi1—протия, Н2 — дейтерия (D) и Н3 — трития
(Т), с массовыми числами 1, 2 и 3. Ядро атома обыч-
ного водорода состоит из одного протона; ядро атома
дейтерия, состоящее из протона и нейтрона, называется
дейтроном; ядро атома трития включает один протон и
два нейтрона и носит название тритона. Эти названия
для Н2 и Н3 были даны Юри, Мерфи и Брикведде в
1933 г. [1]. Предложенное Резерфордом в 1934 г. назва-
ние диплоген для атома Н2 и диплон для ядра Н2 не
привилось, как и многие другие.
В свободном состоянии водород существует в виде
двухатомной молекулы Н2 {2], которая имеет устойчи-
вую общую электронную оболочку наподобие атома
гелия.
При образовании молекулы Н2 из атомов Н1 выде-
ляется энергия 98 ккал!моль\ при высокой температуре,
более 3500°, водород находится в атомарном состоянии.
Существует также неустойчивая молекула триводорода
Н3 — полимеризованный водород с молекулярным ве-
сом 3. Эта молекула является аналогом озона О3 и три-
азота N3 и образуется в каналовых лучах [3] и в разряд-
ной трубке {4]. При нормальных условиях Н3 превра-
щается в Н2 в течение 1 мин [5].
Водород — самое простое вещество, наиболее рас-
пространенное во Вселенной, из которого произошли
все остальные элементы. Водород, самый подвижный
7
элемент в химических соединениях, образует наиболь-
шее количество элементарных модификаций. В атомар-
ном состоянии он легко сорбируется металлами и при
десорбции также выделяется в атомарном состоянии.
Он наиболее легко диффундирует через различные пе-
регородки и адсорбируется холодными стенками сосуда.
Водород наиболее реакционноспособен в химическом
отношении. Молекулярный водород встречается в виде
молекул параводорода и ортоводорода. В молекуле
параводорода спины ядер (механический момент коли-
чества движения) антипараллельны, в ортоводороде —
параллельны [6—9]. В природе число атомов орто-
и параводорода встречается в пропорции 3:1.
Обе модификации водорода различаются своими фи-
зическими свойствами (теплопроводностью, теплоемко-
стью, температурой кипения, плавления и т. п.). Еще
Д. И. Менделеев считал неестественным громадный
пробел в массовых числах элементов от водорода с
/1 = 1 до гелия с /1 = 4. В настоящее время этого пробе-
ла нет, так как обнаружены изотопы D с /1 = 2, Т с
Л =3, Lij и Не2 С А = 3.
Изотопы водорода и их соединения различаются не
только своими физическими свойствами, но и химиче-
скими, хотя основные химические свойства, такие, как
валентность и пр., одинаковы для всех изотопов. Наи-
более резко отличаются свойства изотопов водорода Н
и Т вследствие большого различия их масс. Поэтому
значительно отличаются свойства воды различного изо-
топного состава (Н2О, HDO, D2O, НТО, Т2О, DTO).
Впервые предположение о существовании дейтерия
и оценка его относительного количества в водороде
были сделаны Берджем и Менцелем [10] для объясне-
ния разницы в атомном весе водорода, определенной с
помощью масс-спектрометра (1,00756) и химическими
методами (1,00777).
В 1932 г. Юри, Брикведде и Мерфи впервые получи-
ли дейтерий при последовательном испарении больших
количеств жидкого водорода [11]. Идентификация дей-
терия была сделана по полученным спектрам, совпадав-
шим с теоретическим. По интенсивности спектральных
линий, характерных для дейтерия, было показано, что
его содержание в воздухе составляет около 1/4500. Три-
тий не был обнаружен этими исследователями.
8
Тритий был получен в мае 1934 г. Олифантом, Хар-
геком и Резерфордом [12] при бомбардировке дейтрона-
ми мишеней, содержащих дейтерий, по ядерной реак-
ции:
Н? + Н
2/Н1, -I- Н?
'^Нег + п'о
Определенные ими атомные веса Т и Не3 были равны
3,0151 и 3,0163. Вскоре тритий был получен Ф. Кюри
(1934 г.) при бомбардировке лития пучком нейтронов в
результате ядерной реакции:
Be? + ni^He42H- Н? -|- Н?.
Э. Ферм'и, а также Чедвик и Гольгабер получили ядра
трития при облучении нейтронами лития и бора:
Из + п'о Не2 | Н? ;
В^° + п^2Не42 | Ht
После разработки методов получения дейтерия (элек-
тролиза, фракционирования, абсорбции, диффузии) его
стали применять для ядериых расщеплений и изучения
обмена с водородом. При комнатной температуре дей-
терий состоит из 2/з ортодейтерия и 7з парадейтерия.
При уменьшении температуры доля ортомодификации
в дейтерии повышается, а в обычном водороде, протии,
падает. Физические свойства водорода и дейтерия не-
сколько различаются. Это обусловлено различием в
массах атомов. Атомный вес водорода равен 1,00775±
±0,000035, дейтерия 2,01363±0,0008. Кроме того, проч-
ность связи дейтерия и водорода в различных соедине-
ниях различна, молярные объемы тоже не одинаковы.
Наиболее существенны различия в упругости паров Н2
и D2 и подвижности их ионов. Несколько больше отли-
чаются по физическим свойствам водород и тритий.
В естественном водороде содержится очень мало
трития, который непрерывно образуется при воздейст-
вии нейтронов космического излучения из ядер азота
воздуха по реакции
N*4 + п10 -> Cl2 .
9
Несмотря на то что в природе протекают повторяю-
щиеся процессы, в результате которых можно было бы
ожидать разделения изотопов, изотопный состав во всех
природных соединениях остается практически постоян-
ным.
Ядро Н ? неустойчиво и претерпевает p-распад с ис-
пусканием электронов. При распаде ядра трития пре-
вращаются в ядра изотопа Не3:
Н? -> Не<г + £-1 ± v-
Масса трития равна т^ = 3,01683±0,00009, механиче-
ский момент ядра V2, магнитный момент близок к маг-
нитному моменту протона и равен 2,975 ядерного маг-
нетона (магнитный момент протона равен 2,789). Энер-
гия связи ядра трития составляет 8,1—8,4 Мэв, энергия
связи на одну частицу 2,7—2,8 Мэв, что значительно
меньше энергии связи на частицу ядра гелия. Меньшая
энергия связи на частицу ядра трития по сравнению с
ядром гелия имеет огромное значение, так как позво-
ляет путем синтеза ядер H3i и H3t и других изотопов
водорода осуществлять термоядерные реакции синтеза
ядер гелия, идущие с огромным выделением энергии,
что используется в термоядерных бомбах.
Наиболее вероятное значение периода полураспада
трития на основании последних данных [13] следует
считать равным 12,43 года. Эта цифра получена путем
усреднения периодов 12,56; 12,43; 12,46 и 12,58. Макси-
мальная энергия р-частиц трития [13] равна 18,61 ±
±0,02 кэв\ средняя энергия равна 5,57 [14] и 5,52 кэв
[15]. Спектр р-частиц трития является простым раз-
решенным р-спектром (рис. 1.1). Колебания в значении
величины средней энергии р-частиц трития обусловлены
ошибками в определении периода ’полураспада трития.
Наиболее вероятное значение для средней энергии р-ча-
стиц трития равно 5,54 кэв, которое соответствует Т =
= 12,43 года. Работу образования пары ионов (е) р-ча-
стиц трития па основании последних данных [16] сле-
дует считать равной 34 эв. Для паров воды и смеси
паров воды с воздухом величина е, измеренная в 1950 г.
Ю. М. Штуккенбергом, составляла 31 ±1 эв при усло-
вии, что средняя энергия р-частиц трития равна 6 кэв.
В пересчете на более позднее определение средней
энергии Е = 5,5 кэв е = 34 эв. Измерения были проведе-
10
1ИЯ путем определения ионизационного тока в иониза-
ционной камере, заполненной различной смесью паров
поды и воздуха при разных температурах (от комнат-
ной до 100° С).
Максимальный пробег р-частиц трития Rm в воздухе
был получен [33] путем экстраполяции значений Rm [17]
Энергия эпектронод, кэб
Рис. 1.1. Спектр Р-частиц трития (2) N = f(E) и спрямленный
график Ферми (/)
для моноэнергетических электронов с энергиями 10 и
30 кэв на электроны с энергией Ет\ этот пробег ока-
зался равным 5,7 мм. Такая же величина пробега полу-
чается, если ее рассчитать из значения тормозной спо-
собности для моноэнергетических (10 кэв) электронов:
19,5 Мэе/см [18]. Максимальный пробег р-частиц трития
в воздухе равен 0,7 мг)см2 (19], что соответствует про-
бегу в воздухе при нормальных условиях 5,4 мм или
5,8 мм при / = 20° С. Средняя длина пробега р-частиц
трития равна 0,8—0,9 мм. Максимальный и средний
пробег в ткани соответственно равны 6,5 и около 1 мкм.
Число пар ионов, образованное в среднем одной
р-частицей трития в воздухе, равно
5,5-103 1СО
------= 162 пар ионов.
П
При этом средняя плотность ионизации р-частиц три-
тия в воздухе равна 162/0,85—190 пар ионов/мм =
= 1900 пар ионов/см. Моноэнергетические электроны с
энергией 200 кэв создают в воздухе плотность иониза-
ции 150 пар ионов!см и электроны с энергией 1 Мэв
около 70 пар ионов!см. По отношению к электронам с
энергией 200 кэв, у которых ОБЭ принимается за 1,
р-частицы трития создают плотность ионизации, боль-
шую в 13 раз, и по сравнению с электронами с энер-
гией 1 Мэв — в 30 раз. ОБЭ р-частиц трития на основа-
нии рекомендаций МКРЗ 1959 г. принята равной 1,7.
До проведения испытаний ядерного оружия содер-
жание трития в воздухе составляло в среднем в отно-
шении к атомам водорода 1 : 1014, а содержание НТО в
воде 1 : 1018.
Физико-химические свойства газообразного трития
НТ, Т2, дейтерия Д, НД, Д2 и газообразного водорода
Н2, а также окиси трития НТО, НДО и Н2О значитель-
но отличаются [20—23]. Эти данные приведены в рабо-
тах [20—25].
Расчетные [24] и экспериментальные значения посто-
янных равновесной системы вода—тритий [25—27],
НТ + Н2О^НТО + Н2 для / = 20°С соответственно рав-
ны 6,24 и 6,47±0,12, а для системы вода — дейте-
рий 3,78.
В термоядерных бомбах тритий используется в каче-
стве ядерного горючего. Кроме того, при взрыве любых
бомб тритий образуется при воздействии выделяющихся
при взрыве нейтронов на атомы №7 воздуха.
Основные физические свойства трития приведены
ниже.
Масса........................................ 3,01683 ±0,0009
Спин ........................................ 1/2
Магнитный момент............................. 2,975
Энергия связи ядра, Мэв...................... 8,1—8,4
Вид излучения....................................... 3—
Продукт распада..................................... Не^
Период полураспада, годы........................... 12,43
Максимальная энергия р-частиц Е, кэв.......... 18,61^-0,02
Средняя энергия р-частиц Е, кэв ....... 5,54
Работа образования пары ионов в воздухе, эв . . 34
Максимальный пробег в воздухе, мм................... 5,7
Средний пробег в воздухе, мм................. 0,8—0,9
Максимальный пробег в воздухе, мг/см2 .... 0,7
Максимальный пробег в ткани, мкм.................... 6,5
12
Средний пробег в ткани, мк.м ..........* . . . 1
Число пар ионов в воздухе от одной ^-частицы . 162
Средняя плотность ионизации в воздухе,
пар ионов/см....................................... 1900
Коэффициент поглощения 3'излУчения в ткани,
мим—* .......................................... 1,35—1,92
Коэффициент самопоглощения в ткани, мкм~1 . 1,78
Функция дозы от точечного источника........... в78//?2
2. ИЗОТОПНЫЙ ОБМЕН
Обмен изотопов водорода
Реакциями изотопного обмена называют такую хи-
мическую реакцию, при которой изотопы одного эле-
мента обмениваются местами между двумя или более
молекулами. Такое перераспределение изотопов пред-
ставляет собой обратимую химическую реакцию с опре-
деленной кинетикой, которая определяется константами
скорости k и равновесия k{.
Д. И. Менделеев еще в 1886 г. отмечал, что «...в со-
стоянии химической неизменяемости уже существует
обмен между однородными атомами однородных частиц
в таком же почти виде, как между разнородными ато-
мами разнородных частиц». Однако без меченых атомов
т]акой обмен между одинаковыми атомами или группа-
ми нельзя обнаружить, и он выпадает как звено при
рассмотрении кинетики химических реакций. Таким об-
разом, изотопный обмен протекает во всех химических
реакциях, его кинетика связана с кинетикой рассматри-
ваемых химических реакций и этот обмен можно на-
блюдать для различных изотопов (при этом играют
роль также изотопные эффекты). Обмен изотопами во-
дорода может протекать с различными скоростями; на
скорость обмена существенное влияние оказывают кис-
лоты, щелочи и другие катализаторы. Чаще всего изо-
топный обмен совершается в результате различных хи-
мических реакций, при этом скорость изотопного
обмена меньше, чем ведущая к нему химическая
реакция.
Состояние изотопного равновесия достигается после
наступления химического равновесия, так как после до-
стижения последнего продолжается перераспределение
изотопов до достижения изотопного равновесия. Затем
изотопный состав не изменяется.
13
Способность водорода к обмену зависит от рода
связей. Обмен в связях Н—О и Н—N идет быстро, тог-
да как в связях Н—С он сильно затруднен и протекает
быстро лишь в исключительных условиях или при особо
благоприятном строении молекул. В углеводородах и их
производных обмен с водой водорода, соединенного с
углеродом, совсем не идет или обнаруживается только
в сильно основных [28] или сильно кислотных средах.
Как показано А. И. Бродским [21, 28], затрудненный
обмен в связях С—Н обусловлен не ее большой проч-
ностью или меньшей длиной, а особенностями строения
электронной оболочки вокруг атома углерода (она не
имеет свободных электронных пар, а 8 валентных
электронов углерода связаны полностью с другими ато-
мами). Вследствие этого присоединение D+ возможно
лишь после полного или частичного освобождения од-
ной из электронных пар, первоначально связанной с
протоном. Поэтому этот процесс требует большой энер-
гии активации, и обмен либо совсем не происходит,
либо сильно затруднен и проходит только в присутствии
сильных оснований, или кислот, или же таких замести-
телей, которые ослабляют связь С—Н. Таким образом,
изотопный обмен дейтерием идет легко, если около ато-
мов, соединенных с водородом, имеются свободные
электронные пары, а при отсутствии последних обмен
сильно затруднен. В органических соединениях изотоп-
ный обмен дейтерия с водородом идет быстро в связях
О—Н и N—Н и медленно в связях С—Н. Обмен в свя-
зях О—Н и N—Н идет настолько быстро, что не удает-
ся измерить его кинетику.
Зависимость скорости водородного обмена от нали-
чия свободных электронных пар и степени их блоки-
ровки подтверждена многочисленными опытами. Обмен
водорода в связях С—Н идет легче в молекулах, содер-
жащих электроотрицательные заместители, например
NO2, Cl, CN, которые «оттягивают» электроны от угле-
рода в связи С—Н и облегчают отщепление от нее про-
тона. Водородный обмен в связях С—Н также облег-
чается, если имеется сопряжение о-электронов связи
С—Н с л-электронами кратных связей. ол-Сопряжение
было открыто Вакером и Натаном [29] и подробно изу-
чено А. Н. Несмеяновым [30]. ол-Сопряжение также от-
тягивает валентные электроны от связи С—Н и облег-
14
чает отрывание от нее протона Н+. Этим объясняются
особенности обмена изотопов водорода в ненасыщенных
органических соединениях.
Обычно реакции с разрывом связи С—Т идут в 20—
30 раз медленнее, чем -с разрывом связи С—Н. Однако
изотопные эффекты могут быть малы, если в наиболее
медленной стадии реакции не происходит отрывания
11+ или Т+ и эта стадия определяет общую скорость
реакции.
Обмен Н2 с жидкой D2O идет лишь с применением
некоторых металлических катализаторов (платины, ни-
келя и др.), а также бактерий, ферментов и галогенов в
щелочной среде.
Кинетика изотопного обмена
Кинетика изотопного обмена зависит от кинетики и
механизма соответствующих химических реакций. Од-
нако при использовании индикаторного количества изо-
топа, изотопный обмен чаще всего протекает по реак-
циям первого порядка. При этом скорость изотопного
обмена зависит от вызывающей его реакции, но не рав-
на скорости этой реакции. Изотопный обмен продол-
жается после достижения равновесия, и требуется мно-
гократное повторение прямой и обратной реакций для
достижения равновесного перераспределения изотопов.
Поэтому изотопный обмен протекает значительно мед-
леннее, чем вызывающая его химическая реакция. За-
висимость между скоростью обмена и соответствующей
химической реакцией может быть найдена независимо
от специфики и механизма последней [31, 32]. Можно
показать, что в этом случае изотопный обмен протекает
по кинетике первого порядка с константой скорости
К= ~^ь(а + Ь), пропорциональной скорости химической
реакции К. Этот вывод имеет общий характер, так как
не зависит от способа переноса изотопа от одних обме-
нивающихся молекул к другим и справедлив для реак-
ций изотопного обмена общего вида. В приведенной
формуле а и b — общие концентрации реагирующих мо-
лекул до и после обмена. Измерение скоростей обмена
или равновесных значений концентраций изотопа поз-
воляет определить скорости химических реакций, веду-
щих к изотопному обмену.
15
Кинетические закономерности были получены [33]
при изучении изотопного обмена в органах и тканях
животных, которым вводили окись трития НТО. Эти
закономерности были распространены на последова-
тельные стадии обмена в различных фракциях и разных
органах и тканях.
Изотопный обмен может происходить в результате
перехода электронов, разрыва старых' и образования
новых химических связей (обмен изотопами водорода
между органическими молекулами и водой или разны-
ми органическими молекулами). Обмен молекулярными
группами очень распространен для химических процес-
сов. Изотопный обмен может происходить также с уча-
стием свободных радикалов, которые способны ускорять
этот обмен за счет повышенной реакционной способно-
сти. Молекулярный механизм очень распространен при
быстром обмене водорода в связях с кислородом, азо-
том, серой. Изотопный обмен может также происходить
и при внутримолекулярных превращениях. Даже в от-
сутствие заметной ионизации водород в связях Н—О
обменивается легко по сравнению со связями С—Н.
В биохимии к изотопному обмену также ведет измене-
ние структур: денатурация белков, расщепление лепи-
дов, полисахаридов и т. п., так как при этом изменя-
ются доступность и реакционная способность большого
числа атомов и групп. В живом организме большую
роль в обмене изотопами играют каталитические и био-
химические превращения, которые часто маскируют
указанные эффекты и могут быть преобладающими.
У водорода и кислорода одинаково распространен об-
мен на атомном и радикально-групповом уровне как в
химии, так и биохимии. В животных организмах кине-
тика процессов контролируется физиологическими и
биохимическими процессами. Несмотря на многообра-
зие механизмов изотопного обмена, очень часто наблю-
дается кинетика обмена первого порядка, или экспонен-
циальная кинетика, при которой система приближается
к состоянию равновесия с течением времени по закону
1—е-Ч
В живом организме также часто наблюдаются бо-
лее сложные кинетические закономерности, которые
описываются несколькими экспоненциальными членами,
что обусловлено различиями в реакционных способно-
16
стях различных атомов и радикалов одного и того же
элемента в сложных молекулах. Несмотря на это, об-
щую кинетику изотопного обмена в организме в первом
приближении можно часто описывать экспоненциаль-
ными зависимостями [33, 34—37]. В общем случае в ор-
ганизме необходимо считаться »с фазовой и структурной
гетерогенностями, участием в обмене различных типов
тканей, субклеточных и клеточных структур и разных
органов. Поэтому /в организме возможны более слож-
ные кинетические закономерности и иногда необходимо
принимать во внимание большой набор констант скоро-
стей у изотопно обменивающихся частиц. Однако даже
при небольшом числе 'слагаемых получающиеся уравне-
ния громоздки и не отражают непосредственно проис-
ходящих в организме процессов. Тем не менее исполь-
зование изотопов для изучения путей и скоростей пере-
мещения веществ и их метаболизма в живом организме
открывает большие возможности для изучения многих
процессов.
*
) Разделение изотопов в живом организме
4 и изотопные эффекты
Г4
По имеющимся пока скудным данным, существенные
изотопные эффекты в живом организме отмечаются
только для водорода и в меньшей степени для кисло-
рода. При этом наблюдаемые изотопные эффекты мож-
но объяснить однократным участием изотопных атомов
н молекул в биохимических процессах, несмотря на то
что в этих процессах происходит многократное повторе-
ние актов перераспределения 'веществ, при которых изо-
топные коэффициенты умножаются.
Для биохимии характерны многостадийные и цикли-
ческие процессы, сопровождающиеся образованием или
распадом веществ, движением веществ через многочис-
ленные межклеточные перегородки и многочисленные
внутриклеточные мембраны, а также интенсивным об-
меном жидкостей через стенки сосудов кровеносной и
лимфатической систем. При этом возможно накопление
изотопных эффектов и заметное разделение изотопов в
живом организме.
Если идут многостадийные химические превраще-
ния, то изотопные коэффициенты умножаются, причем
*2 Окись трития
17
разделение изотопов может быть существенным,
если оно происходит без восполнения удаляющихся
веществ. Однако постоянное пополнение извне реаги-
рующих веществ, наличие обратимых стадий превраще-
ния и наличие равновесия приводят к нивелированию
различий изотопов и уменьшению изотопного эффекта
до эффекта, соответствующего однократному превраще-
нию. Постоянное удаление веществ снижает изотопный
эффект, так как при этом отсутствуют повторяющиеся
процессы с одними и теми же веществами. Необрати-
мость всей цепи реакций еще недостаточна для увели-
чения изотопных эффектов. Если в одном из участков
цепи превращение происходит относительно медленно,
то разделение изотопов на стадиях, предшествующих
этому звену, будет нивелировано равновесием, устано-
вившимся на участке до этого звена. Отсутствие замет-
ных изотопных эффектов в организме свидетельствует
о том, что при этом не создаются условия, способствую-
щие накоплению изотопных эффектов.
В организме протекают также циклические биохи-
мические реакции (например, цикл трикарбоновых кис-
лот и пр.). При этом не должно происходить заметного
обогащения изотопами, так как селекция более тяже-
лых молекул после прохождения всех стадий уничто-
жается при повторении цикла, когда обогащенная смесь
разбавляется обедненной. Циклические процессы зани-
мают очень большое место в системе биохимических
превращений. Отсутствие при циклических процессах
заметного разделения изотопов в открытых системах
может объяснить наблюдаемое обычно отсутствие суще-
ственного разделения изотопов в организме.
Заметной селекции изотопов также не происходит и
при процессах полимеризации и деполимеризации,
а также при синтезе белка по матричному механизму.
Участие в обмене молекулярных комплексов снижает
изотопные эффекты; при этом коэффициент разделения
зависит не от атомных весов, а от разницы в массах
этих молекулярных групп. По этой же причине проис-
ходящие диффузия и адсорбция в организме также не
вызывают заметных изотопных эффектов. В некоторых
случаях разделение изотопов в организмах оказывается
существенным, но ниже расчетных величин для одно-
кратных обменов [39, 40]. Необходимо отметить, что
18
вопрос о разделении в организме различных изотопов
пока мало изучен.
При наличии нескольких неизвестных фракций, ко-
торые по-разному участвуют в процессах изотопного
обмена, могут появиться как завышенные, так и зани-
женные изотопные эффекты в результате неправильной
оценки влияния отдельных фракций. Ошибки будут
гем больше, чем меньшая часть общего фонда данного
элемента в изучаемой системе участвует в обмене. По-
этому правильно оценить величину изотопного эффекта
можно только для системы, фракционный состав кото-
рой полностью известен, а изотопный баланс подведен
для всей системы. Участие в обмене неучтенных фрак-
ций приводит к занижению константы равновесия. Та-
кие же ошибки характерны и для констант скоростей.
Поэтому относительно изотопных эффектов и кинетики
реакций необходимо знать определенный минимум све-
дений о механизме изучаемого процесса.
Для изучения биохимических процессов в организме
наиболее целесообразно применять радиоактивные и
стабильные изотопы. Однако необходимо, чтобы их при-
менение существенно не влияло на изучаемые процессы.
Этому условию лучше удовлетворяют стабильные изо-
топы.
При использовании радиоактивных индикаторов тре-
буется следующее:
1) изотопные эффекты должны быть малы, так как
их учет в сложных процессах без знания структуры об-
менивающихся молекул и механизма обмена очень сло-
жен и часто не возможен;
2) необходимо исключить влияние индикатора на
изучаемый процесс (его скорость и условия равно-
весия) ;
3) воздействие излучения и самих .процессов распада
индикаторов, так же как и влияние продуктов распада
индикаторов, не должно быть существенным;
4) необходимо, чтобы реакции с введенными извне
индикаторами происходили так же, как с соответству-
ющими молекулами внутри организма. Для этого все од-
ноименные молекулы независимо от их происхождения
должны иметь равные возможности с равной скоростью
принять участие в любом из возможных процессов, т. е.
при наличии в системе общих кинетических фондов одно-
2* 19
именных веществ. Эти условия далеко не всегда выпол-
няются, и для них часто трудно ввести поправки. Усло-
вия малого воздействия излучения -и акта распада для
некоторых процессов нельзя свести к нулю.
Так, отмечено влияние малых доз на процессы обме-
на. Возможно, что для (некоторых реакций малые радиа-
ционные воздействия служат «пусковым механизмом».
Влияние (Индикаторных доз на организм показано в ра-
ботах {41—44], влияние таких доз на физиологические
процессы отмечено в работе [45]. В работах [46, 47] опи-
сано стимулирующее действие слабых доз радиации на
развитие растений.
Понятие «индикаторная» доза, по-видимому, вообще
неприменимо к генетическим эффектам, так как для на-
рушения генной структуры достаточно одного акта воз-
действия ионизирующей частицы. Вопросу определения
безопасных доз с точки зрения генетики посвящены рабо-
ты [48—50]. Особенно чувствительны к облучению струк-
туры, содержащие ДНК, а также ядра клеток, так как
они чувствительнее цитоплазмы в тысячи раз [51, 52].
Это относится к организму в целом. Отдельные биохи-
мические процессы мало чувствительны к индикаторным
дозам, так что необходимо учитывать величину индика-
торной дозы для каждого изучаемого процесса. Некото-
рым доказательством индикаторности дозы являются не-
зависимость полученных эффектов при уменьшении до-
зы и искажение их при увеличении дозы.
Необходимо также учитывать влияние радиоактивных
индикаторов на биологические процессы. Биологические
системы иногда очень чувствительны к концентрации от-
дельных элементов в организме. Это особенно относится
к таким микроэлементам, как кобальт, никель, молиб-
ден, цинк и другие металлы. Кроме того, их влияние за-
висит от включения в те или иные структуры. Так, пре-
вращение Р32 в S32 или С14 в N14 в ДНК может быть
причиной разрыва цепи ДНК и может обусловить му-
тацию [53], однако и в этом случае, по-видимому, основ-
ную роль играет радиационно-химическое воздействие.
Было отмечено [33], что превращение трития в атомы са-
мого инертного элемента Нег должно приводить к раз-
рыву связей водорода ДНК и других структур в тех ме-
стах, куда был включен тритий. Это может вызвать ге-
нетические эффекты вследствие очень медленного обме-
20
на в ДНК, в особенности в тех организмах, для которых
время жизни превышает период полураспада трития
(т. е. этот эффект особенно заметен должен быть для
человека).
Некоторые образованные при распадах атомы могут
более эффективно проникать через различные барьеры и
влиять на изучаемые процессы [22].
ЛИТЕРАТУРА
1. Urey Н. G. et al. J. Chem. Phys., 1, 512 (1933).
2. Taylor H. J. Amer. Chem. Soc., 48, 2845 (1926).
3. Thomson J. Rays of Positive Electricity, 1913, p. 116;
Stark J. Z. Elcktrochem., 19, 862 (1913).
4. Wendt, Landauer. J. Amer. Chem. Soc., 42, 930 (1920); 44,
511 (1922).
5. Pan th F. et al. Z. Elektrochem., 33, 102 (1927).
6. Neisenberg W. Z. Phys., 41, 293 (1927).
7. Mecke R. Z. Phys., 25, 597 (1924); 31, 709 (1925).
8. В a n h о e f f e r K. F., Harteck P. Naturwissenschaften, 17,
321 (1929); Z. Elektrochem., 35, 621 (1929); Z. Phys. Chem., 4B,
113 (1929).
9. Encken A. Naturwissenschaften, 17, 182 (1929); E li-
ck e n A., M i 1 1 с r K. Z. Phys. Chem., 4B, 142 (1929).
10. Birge R., Menzel D. H. Phys. Rev., 37, 1669 (1931).
11. Urey A. et al. Phys. Rev., 39, 8643 (1932); 40, 1 (1932).
12. Oliphant M. L. et al. Nature, 133, 413 (1934); Proc. Roy. Soc.,
144A, 692 (1934).
13. Porter E. T. Phys. Rev., 115, No. 2, 450 (1959).
14. G r e g о г у D. P., Landsman D. A. Phys. Rev., 109, No. 6, 2091
(1958).
15. Попов M. M. и др. «Атомная энергия», 4, № 3, 296 (1958).
16. Jesse W., Sadauskis J. Phys. Rev., 97, 1688 (1955).
17. S p e n s e г L. Phys. Rev., 98, 1597 (1955).
18. Аглинцев К. К. Дозиметрия ионизирующих излучений. М.,
Гостехиздат, 1957, стр. 18.
19. Nucleonics, 16, No. 3, 62 (1958).
20. А й в а з о в Б. В., Пейман И. Б. «Усп. физ. наук», XXXVI,
вып. 2, 145 (1948).
21. Бродский А. И. Химия изотопов. М., Изд-во АН СССР, 1957.
22. Рогинский С. 3., Шноль С. Э. Изотопы в биохимии. М.,
Изд-во АН СССР, 1963.
23. В а р ш а в с к и й Я. М. Tritium in the physical and biological.
V. I. Vienna, IAEA, 1962, p. 169.
24. Libby W. J. Chem. Phys., 11, 101 (1943).
25. Black J., T а у 1 о r H. J. Chem. Phys., 11, 395 (1943).
26. В i g e 1 e i s e n J. Science, 110, 14 (1949).
27. Bowen H. I. M. Appl. Rad. and Isotopes, 7, No. 4, 261 (1960).
28. Бродский А. И. «Изв. АН СССР. Отд. хим. наук», 1,3 (1949);
«Ж. общ. хим.», 24, 413 (1954); «Укр. хим. ж.», 22, 11 (1956).
29. Barker J. W., N a t a n W. S. J. Chem. Soc., 1844 (1935).
21
30. Н е с м е я н о в А. Н. «Уч. зап. МГУ», 132, 5 (1950).
31. М с Kay Н. А. С. Nature, 142, 997 (1938); Harris G. М.
Trans. Faraday Soc., 47, 716 (1951); Norris T. H. J. Phys.
Chem., 54, 777 (1950); Melander L. Arkiv kemi., 7, 287 (1954).
32. Рогинский С. 3. «Изв. АН СССР. Отд. хим. наук», 601
(1940); «Укр. хим. ж.», 22, 25 (1956); Acta physicochim. URSS,
14, 1 (1941).
33. Ш т у к к е н б е р г Ю. М. Применение трития в биологических
исследованиях. М., Изд-во АМН СССР, 1960.
34. Б о г д а н о в К. М. и др. «Биофизика», IV, вып. 4, 437 (1959).
35. Богданов К. М. и др. «Биофизика», IV, вып. 5, 582 (1959).
36. Богданов К. М. и др. В кн. «Труды Второй международной
конференции по мирному использованию атомной энергии. Же-
нева, 1958». Доклады советских ученых. Т. 5. М., Атомиздат,
1959, стр. 212.
37. Р о г и н с к и й С. 3. Теоретические основы изотопных методов
изучения химических реакций. М., Изд-во АН СССР, 1956.
38. S о 1 о m о п А. К. J. Clin. Invest., 28, 1297 (1949) ; Adv. Biol.
Med. Phys., 3, 65 (1953).
39. Szabo A. et al. Science, 111, 464 (1950).
40. M a c n a m a r a J., Thode H. G. Phys. Rev., 80, 471 (1950).
41. Кавецкий P. E. и др. В сб. «Тезисы докладов на Всесоюзной
научно-технической конференции по применению радиоактивных
и стабильных изотопов и излучений (биология, медицина и сель-
ское хозяйство)». М., Изд-во АН СССР, 1957, стр. 125.
42. А л е ш и н Б. В. и др. В сб. «Действие ионизирующих излуче-
ний на животный организм». Киев, Госмедиздат, 1958, стр. 6.
43. 3 юз и н И. К. Там же, стр. 52.
44. 3 а и ч к и н а Т. С. В сб. «Тезисы и авторефераты докладов на
годичной конференции Научно-исследовательского института
психиатрии». Мин-во здравоохранения СССР, 1955, стр. 67.
45. Д у р м и ш ь я н М. Г. В сб. «Тезисы докладов на расширенной
сессии ЦНИИ медрадиологии Министерства здравоохранения
СССР». Под. ред. М. Н. Побединского и Г. А. Тустерина. Л.,
Мин-во здравоохранения СССР, 1961, стр. 23.
46. Тимофеев-Ресовский Н. В. В «Сборнике работ лабора-
тории биофизики». Т. IV. Свердловск, Изд-во УФ АН СССР,
1962, стр. 7.
47. Т и м о ф е е в-Р е с о в с к и й Н. В. и др. В «Сборнике работ
лаборатории биофизики». Т. I. Свердловск, Изд-во УФ АН СССР,
1957, стр. 129.
48. Д у б и н и н Н. П. «Изв. АН СССР, серия биол.», № 6, 743
(1957).
49. Дубинин Н. П. «Докл. АН СССР», 122, 713 (1958).
50. Д у б и н и н Н. П. и др. «Докл. АН СССР», 126, 400 (1959).
51. Нейфах А. А. «Ж. общ. биологии», 20, № 3, 202 (1959).
52. Brod а Е. et al. Proceedings of the Second United Nations Inter-
national Conference on the Peaceful Uses of Atomic Energy,
May 25, 1958. V. 24. Geneva, 1958, p. 68.
53. Castagnoli C., Graziosi F. Ibid. V. 24. 1958, p. 62.
II. МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ АКТИВНОСТИ ТРИТИЯ
В БИОЛОГИЧЕСКИХ СРЕДАХ
Ю. М. Штуккенберг
Препараты трития и биологические образцы, в кото-
рых измеряют его активность, могут находиться в газо-
образном, жидком и твердом состояниях. Для измерения
активности трития в биологических образцах их обычно
обрабатывают таким образом, чтобы получить соедине-
ния трития, удобные для измерения его активности. Ча-
ще всего для этого 'применяют либо газообразный НТ в
смеси с обычным водородом Н2, либо окись трития НТО
в виде паров и воды или же газообразные соединения
трития с углеродом — углеводороды.
Измерять активность газообразных продуктов и па-
ров НТО можно ионизационными камерами, счетчиками
и жидкими сцинтилляторами. Вследствие того что мяг-
кое p-излучение трития очень сильно поглощается окош-
ками счетчиков, препараты трития обычно вводят внутрь
измерительного объема датчиков. Однако для измерения
препаратов в виде твердых осадков можно применять
торцовые счетчики малого диаметра с очень тонким
окошком при высоком давлении газов внутри счетчика
и проточные открытые счетчики [1]. Образцы значитель-
ной удельной активности могут быть измерены различ-
ными датчиками по тормозному излучению, возникаю-
щему в образце [2]. Авторами работы [3] была измерена
активность воды путем введения незначительного коли-
чества паров воды внутрь счетчика. Такой метод измере-
ния активности паров воды малочувствителен и неточен,
так как присутствие паров воды сильно ухудшает счет-
ную характеристику. Для измерения активности НТ счет-
чик наполняли водородом в смеси с газообразным НТ
23
[4—6]. При этом счетчики также обладали плохой харак-
теристикой и работали нестабильно, вследствие чего точ-
ность измерений яе превосходила ±15% [4]. Работа
счетчика при таком же наполнении в гейгеровском режи-
ме описана Партером [7] и работа пропорционального
счетчика — Бернштейном [6].
Использование пропорционального счетчика имеет то
преимущество, что позволяет дискриминировать (отсе-
кать) все импульсы, обусловленные электронами и дру-
гими частицами, образующимися при распаде радиоак-
тивных примесей, а также частицами и у-квантами кос-
мического излучения (в основном мезонами и частично
прогонами). Эти частицы создают в счетчике импульсы
большие, чем 0-частицы трития, вследствие большей по-
тери ими энергии в газовом наполнении счетчика. Одна-
ко счетчики в гейгеровском режиме работают более ста-
бильно по сравнению с пропорциональным режимом. Это
объясняется тем, что появление одного электрона или
одной нары ионов достаточно для появления импульса,
величина которого не зависит от производимой частица-
ми первоначальной ионизации. Наиболее целесообразно
вводить в счетчик газовые смеси, состоящие из аргона и
1асящих газов, в виде паров спирта, метана, пропана,
бутана, мегилаля, изопентана, диоксана и пр., которые
обеспечивают гашение разряда в счетчике. Такие самога-
сящиеся счетчики работают более стабильно и обладают
хорошими счетными характеристиками (большой шири-
ной плато и малым наклоном).
Измерение газообразного трития в счетчике с аргоном
и парами спирта описано в работах {8—10], с примесью
пропана — в работе [11] и с примесью бутана — в рабо-
те [12].
Наибольшее давление, близкое к атмосферному, мож-
но создать, если счетчики наполнить аргоном в смеси с
гелием и гасящими добавками. Точнее малые активности
трития можно измерять счетчиком больших размеров,
если его наполнить при возможно высоком давлении га-
сящими газами, содержащими наибольший процент во-
дорода, замещенного тритием. Такими газами
могут быть метан СН4, ацетон С2Н2, С4Ню и другие га-
зообразные углеводороды. При счетчике объемом 1 л и
давлении 300 мм рт. ст., заполненном меченым метаном,
можно измерять удельные активности проб воды или
24
газообразного- трития до 10“10 кюри!мл и выше. Краткий
обзор методов измерения трития приведен в работе (13].
Измерять активность паров НТ и окиси трития НТО
можно ионизационной камерой с чувствительными лам-
повыми или струнными электрометрами. При помощи
ионизационных камер измеряется непосредственно не
число 0-частиц, как в счетчике, а средний ионизационный
ток Л Этот ток пропорционален числу распадов А ато-
мов трития в 1 сек в объеме ионизационной камеры и
числу пар ионов и, которое в среднем образуется одной
р-частицей трития:
i - 1,6-10-19 Nn а.
Величина п = Е$/&.
Все исследователи, использовавшие для измерения
образцов трития ионизационную камеру, наполняли ее
либо чистым газообразным водородом НТ и Н2, либо
смесью НТ м Н2 с воздухом [13—16], либо другими газо-
образными соединениями, содержащими тритий, напри-
мер Н2 и СН4 [17]. Газообразный Н2 или смесь водорода
Н2 с НТ и метан СН4 получали из образцов ю помощью
химически?; реакций. Токи в ионизационной камере изме-
ряли чувствительными электрометрами. Наиболее чувст-
вительны ламповые электрометры с компенсированными
сеточными токами в электрометрических лампах или с
вибрирующим конденсатором; они могут измерять токи
до 10"15—10-16 а. Авторы работ [16] и [17] использовали
ламповый электрометр с вибрирующим конденсатором с
чувствительностью до 10~16 а. Чувствительный струнный
электрометр Лауритсена с кварцевым индексом описан
в работах [13, 14]. При использовании таких электромет-
ров естественный фон установки составляет несколько
единиц на 10-16 а, т. е. превышает чувствительность элек-
трометров.
В 1950 г. Ю. М. Штуккенбергом был разработан ме-
тод измерения содержания трития в воде, позволяющий
непосредственно определять при помощи ионизационной
камеры удельную активность окиси трития с наибольшей
возможной чувствительностью. Для измерения уделыной
активности сверхтяжелой воды последнюю вводили в
ионизационную камеру объемом 2 л, смонтированную в
термостате, где поддерживалась температура 105—
110° С. Внутренние стенки камеры были отшлифованы
25
и хромированы для уменьшения сорбции паров НТО.
Внутрь камеры вводили такое количество тритиевой
воды, чтобы при ее полном испарении в камере устанав-
ливалось давление, близкое, но несколько меньшее ат-
мосферного. Для создания атмосферного давления в
камеру добавляли атмосферный воздух. Температура в
камере не должка превышать НО—115° С, так как при
повышении температуры начинает понижаться сопротив-
ление янтарных изоляторов и возрастает давление па-
ров окиси трития. Колебания атмосферного давления и
температуры от 105 до 110° С не вносили дополнительной
ошибки в измерения. В первой установке порции три-
тиевой воды вводили микропипеткой или специальными
капиллярами с утолщенной средней частью, в которые
тритиевая вода сама засасывается капиллярными си-
лами. В последующих исследованиях тритиевую воду
впрыскивали туберкулиновым шприцем (через иглу от
шприца) в гнездо крышки ионизационной камеры, снаб-
женной краном. Для того чтобы не происходила кон-
денсация паров в кранах, их помещали также в термо-
стате при />Г00°С. После измерения ионизационную
камеру откачив)али и очищали путем прокачки чистого
и сухого воздуха. Пары НТО улавливались при откачке
из камеры ловушками с жидким азотом. При этом на
стенках камеры сорбировалась столь незначительная
активность, которая практически не влияла на резуль-
таты измерений (рис. 2.1).
В камеру объемом 2 л (можно вводить до 1 мл три-
тиевой воды, .при этом давление паров при /=110—
115° С нс превышает атмосферного. В присутствии паров
воды, нагретых до /=105—110° С, утечка изоляторов не
возрастает, тогда как при понижении температуры утеч-
ки могут возрастать в значительной степени. Ток насы-
щения в цилиндрической ионизационной камере объемом
2 л достигался при напряжении на камере 200 в.
Ионизационный ток в камере
i - 1,6- 10-19 Qn,
где Q — активность ларов трития или газообразного три-
тия, расп!сек\ п — число пар ионов, создаваемое в сред-
нем одной р-частицей и равное, по нашим расчетам,
162 парам ионов. Отсюда ионизационный ток составит
в амперах: 1= 1,6-10“19- 162-Q = 2,6-10-17 Q. Нами был
26
К выпрямителю
с индикатором
Рис. 2.1. Схема установки и общий вид для измерения активности
проб воды:
/ — предусилитель; 2 — микропипетка с НТО; 3, 4 — отводы для микропипетки
(с краном); 5 — термостат; 6 — ионизационная камера; 7, 8 — отводы для от-
качки камеры (с краном); 9, 10 — ловушки с жидким азотом.
применен специальный ламповый электрометр с компен-
сированными сеточными токами и чувствительностью
14-5-10~16 а {18]. При 'чувствительности электрометра
10-16 а минимально измеряемая активность (при усло-
вии, что можно измерять ток, равный чувствительности
прибора) равна
10"16
Qmhh =--------= 3,8 расп/сек,
2,6-10—17
или около 10 10 кюри, и удельная активность ^мин =
— 10-10 кюри/мл воды.
Ограничения на чувствительность метода накладыва-
ют флуктуации фона, которые при этом методе сравни-
мы с чувствительностью измерения тока. Защита уста-
новки экраном может в 10 раз снизить фон, и тогда чув-
ствительность метода будет определяться чувствительно-
стью электрометра, измеряющего ионизационный ток,
и утечками по изолятору центрального электрода каме-
ры. Для расчета величины п необходимо знать среднее
значение энергии 0-частиц Е, которое определено и рас-
считано достаточно точно; наиболее вероятное значение
этой величины равно 5,54 кэв. Кроме того, нужно знать
работу образования пары ионов е для паров НТО и
смеси их с воздухом.
Описанный метод измерения образцов тритиевой во-
ды при помощи «горячей камеры» позволяет непосредст-
венно измерять величину 8 для паров НТО относительно
воздуха и дает возможность создавать в камере различ-
ные парциальные давления паров НТО одинаковой
удельной активности. Такие измерения показали, что для
паров НТО величина 8 очень мало отличается от е для
воздуха и очень сильно отличается от е для воды, для
которой последняя значительно меньше. Наиболее веро-
ятное значение 8 для паров воды равно 34±1 эв.
Чувствительность описанного метода составляла по
активности 10-10 кюри и по удельной активности
10~10 кюри!мл, так как в камеру объемом 2 л -можно
вводить до 1 мл воды. Таким методом можно надежно
с малой погрешностью, не более ±10%, измерять bktob-
ности до 10-9 кюри. При увеличении объема камеры чув-
ствительность метода возрастает в несколько раз из-за
увеличения фонового тока, но не пропорционально объе-
му. Для измерения образцов воды весом более 1 мл мож-
28
но Применять камеры объемом до 20 л в защите; при
этом можно измерять удельные активности воды до
I0-11 кюри/мл.
Градуировку установки производили образцовым ис-
точником Ra путем измерения ионизационного тока
тем же самым электрометром в воздухоэквивалентной
камере того же объема. Градуировку сверяли с градуи-
ровкой лампового электрометра по току и с ионизаци-
онным током в измерительной металлической камере с
поправками на невоздухоэквивалентность и на поглоще-
ние в стенках камеры. Точность градуировки была не
хуже ±5%. Можно измерять не ток в ионизационной
камере, а уменьшение заряда с течением времени. Да-
же при использовании не наилучших электрометров
этот метод дает лучшие по точности результаты. Градуи-
ровка в этом случае производится »по образцовому ис-
точнику Ra и подключением эталонного конденсатора
известной емкости, заряженного до определенного потен-
циала.
Можно использовать две ионизационные камеры: од-
ну измерительную и другую — фоновую, и измерять раз-
ность тока в них, что значительно увеличит чувствитель-
ность и точность измерения вследствие взаимной компен-
сации фона.
Предложенный метод имеет -преимущества перед
другими методами с использованием ионизационных ка-
мер, ибо позволяет непосредственно измерять удельную
активность образцов воды и таких жидких образцов,
содержащих тритий и НТО, которые могут быть превра-
щены в пар при /=105—110° С без предварительной их
обработки. При этом не происходит никаких химических
реакций для превращения тритиевой воды в газ, при
которых потери неизбежны вследствие неполного выхо-
да трития из исходных проб в счетные газы, разбавле-
ния и изотопных эффектов, неполноты протекания реак-
ций и нестабильности выходов.
Чтобы уменьшить сорбцию на стенках камеры, реко-
мендуется покрывать внутреннюю поверхность камеры
тонким слоем золота [19]. Эффект памяти также устра-
няется при покрытии платиной.
Для измерения ионизационных токов в камере объе-
мом 0,25 л, наполненной газообразным тритием при дав-
лении 380 мм рт. ст., был применен [17] ламповый
29
электрометр с вибрирующим конденсатором. Чувстви-
тельность измерений при этом составляла
1,5-1СН2 а/мккюри при фоне 2,4-10-16 а, который был
эквивалентен активности трития 1,6-10”10 кюри. (Иони-
зационной камерой объемом 20 л можно измерять
удельную активность газообразного трития
10-10 кюри!л.) При измерении проб не слишком малого
объема чувствительность ионизационных камер и счет-
чиков оказывается сравнимой. При измерении проб ма-
лого объема чувствительность счетчиков больше, кроме
того, для регистрации импульсов в счетчике можно при-
менять стандартную аппаратуру.
Чтобы повысить чувствительность, фон в счетчике
можно снизить, увеличивая толщину защиты до 10 см
свинца или 15—20 см железа и окружая измерительный
счетчик кольцом счетчиков, включенных в схему анти-
совпадений. В пропорциональных счетчиках фон может
быть дополнительно уменьшен с помощью амплитудно-
го анализатора или дискриминатора верхнего и нижнего
порогов, которые позволят производить счет импульсов
только в нужном энергетическом интервале, регистри-
руя импульсы с амплитудами, заключенными в наибо-
лее выгодном интервале для регистрации импульсов от
р-частиц.
В биологических исследованиях необходимо знать
удельную активность водных и органических образцов.
Для измерения этой активности при помощи счетчиков
и камер разработаны специальные методы получения
из водных и органических образцов газообразных соеди-
нений трития, удобных для счета (Н2, СН4, С2Н2,
С4Ню и пр. и смеси Н2 с СН4). Все органические пре-
параты подвергаются высушиванию до постоянного ве-
с|а и сжиганию для окисления водорода и трития до
окиси (Н2О, НТО, Т2О). Концентрирование или обога-
щение трития в водных образцах малой активности до-
стигается электролизом [9, 16]. В большинстве методов
применяется предварительное сжигание образцов. Раз-
работаны также методы непосредственного получения
счетных газов из органических и водных образцов. Для
окисления водорода органов и тканей до воды методы
мокрого сжигания неприменимы вследствие 'большого
разведения неактивными окисляющими кислотами и
обезвоживающими реактивами, а также вследствие дли-
30
тельности операций. Разработаны также методы сжига-
ния малых количеств органических веществ в присутст-
вии окисляющих и катализирующих веществ.
По методу, разработанному в свое время Либихом,
пробу сжигают в фарфоровой лодочке, помещенной в
кварцевую трубку, в токе кислорода и в присутствии СиО
при температуре 650—750° С. Затем более широкое рас-
пространение нашел метод сжигания малых навесок
проб в токе кислорода в присутствии MgO2 [21]. Недо-
статком метода является необходимость заполнять труб-
ки катализаторами, длительность 'процесса и невозмож-
ность сжигать пробы весом более 0,1—0,2 г.
Денштедтом [22] разработан метод сжигания с при-
менением в качестве катализатора платины в виде мел-
ких звездочек платиновой фольги. Пеном, Кэмпбеллом
и Уайтом [23] в качестве катализатора был использован
компактный сверток платиновой сетки длиной 200 мм,
размером ячеек 150 меш при диаметре 18—20 мм. Об-
разец помещали в платиновой лодочке из тугоплавко-
го сплава николеня (из стекла, хрома и железа) с вы-
соким содержанием никеля. Платиновую сетку нагрева-
ли до 1000° С и лодочку с пробой до 700° С. Навески
органических веществ весом до 0,5 г сжигали в токе
кислорода за 45 мин. При этом методе не требуется за-
полнять трубку окислителями, но необходимо использо-
вать большое количество платиновой сетки. Наиболее
удобным методом сжигания является сжигание проб
только в токе кислорода. Такой метод разработан
М. О. Коршун и В. А. Климовой [24, 25]. Пробы весом
0,003—0,005 г, помещенные в цилиндрический стаканчик
из кварца, сжигали в кварцевой трубке в токе кислоро-
да при 850—950° С. Сжигание навески весом 3—5 мг
происходило за 10—15 мин. Преимущество этого мето-
да заключается в том, что он не требует заполнения
трубки веществами, окисляющими и катализирующими
окисление, однако большой недостаток этого метода со-
стоит в том, что он позволяет сжигать лишь очень малые
навески проб, не более 5 мг.
Пейном и Дойном [26] был использован для сжига-
ния проб известный принцип «калориметрической бом-
бы». Сжигание проб происходило в стальной замкнутой
толстостенной бомбе, наполненной кислородом. В бом-
бе образец воспламенялся при пропускании тока через
31
спираль. Нижнюю часть бомбы после сжигания охлаж-
дали и затем собирали воду, скопившуюся там. Таким
методом сжигали навески весом до 0,4 г. Сжигание идет
при высокой температуре м давлении, что повышает ско-
рость сгорания. Однако на сжигание одного образца
требуется около 1 ч.
В последующие годы для превращения тритиевой
воды в газообразный водород использовали реакции с
цинком, протекающие при 400° С [9, 27—30], с магнием —
при 650° С, с амальгамой магния — при 400° С, с каль-
цием— при 25° С [5, 15] и с LiAl4—при 25° С [16]. При
этом образуются окиси металлов и газообразный водо-
род. Меченая Н2О при 100° С превращается в метан СН4
в результате реакции с CH3MgI [31, 32], при температу-
ре 120° С — в результате реакции с А14С3 [33, 35]. Ацетон
С2Н2 получают из воды посредством реакции с СаС2 при
комнатной температуре 25° С [36]. Вода, содержащая
НТО, (может быть превращена в С6Ню, содержащий
тритий, с помощью соединения C4H9MgBr при 120° С
[37]. Органические и водные образцы могут быть пре-
вращены в смесь водорода и метана без предваритель-
ного сжипания в результате реакции с цинком в смеси
с окисью никеля Ni2O3, протекающей при 640° С
[38—40].
Для превращения проб воды в счетные газы чаще
всего применяют реакции с цинком и кальцием; при
этом происходит полное превращение воды в Н2. Для
того чтобы получить газ, которым можно наполнить
счетчик без добавки других газов, целесообразно ис-
пользовать реакции с А14С3, C4HgMgBr и СаС2. В по-
следнем случае доля активности, переходящая из воды
в счетный газ, составляет 50%, так как ацетилен об-
разуется в результате химической реакции
2Н2О + СаС2 Са (ОН)2 + С2Н2.
В действительности, как будет показано далее, химиче-
ский выход за счет изотопного эффекта составляет ме-
нее 50%.
Особый интерес представляет реакция непосредст-
венного превращения органических препаратов в смесь
Н2 с СН4 в присутствии цинка и Ni2O3 при 640° С. При
этом отпадает операция предварительного сжигания ор-
ганических препаратов, и в смесь счетных газов Н2 п
32
С2Н2 переходит большая часть активности исходных
проб.
Большие удобства представляют методы анализа
тритиевых биопроб и измерения активности трития в
них жидкими сцинтилляторами. В последние годы эти
методы находят все большее применение.
Методы с использованием жидких сцинтилляторов
обладают достаточно высокой чувствительностью и эф-
фективностью счета, так как энергия р-частиц трития
активных проб, растворимых в сцинтилляторах, полно-
стью превращается в энергию световых вспышек. Од-
нако эффективность регистрации р-частиц трития путем
регистрации вспышек фотоумножителем всегда остается
менее 20—30%. Эффективность регистрации более жест-
кого p-излучения значительно выше.
Соответствующие современные установки состоят из
контейнера с раствором жидкого сцинтиллятора, в ко-
торый вводится активный препарат или проба для сче-
та, световода или наружного контейнера для возможно
полной передачи <света фотокатодам фотоумножителя
(ФЭУ). Чаще всего используют при этом два коакси-
ально* расположенных ФЭУ, но также применяют уста-
новки и с одним ФЭУ.
Для уменьшения фона от радиоактивных загрязне-
ний фотокатоды и трубки ФЭУ, а также контейнеры де-
лают из безкалиевого стекла. Выбираются ФЭУ с мини-
мальными темновыми токами, максимальной чувстви-
тельностью фотокатодов и максимальной амплитудой
импульсов. При попадании световых вспышек — сцин-
тилляций, возникающих под воздействием р-частиц три-
тия в сцинтилляторе, на фотокатод ФЭУ вследствие фо-
тоэффекта образуются фотоэлектроны, которые фокуси-
руются и попадают последовательно на ряд следующих
друг за другом динодов. Эти диноды за счет вторичной
электронной эмиссии усиливают первоначальный им-
пульс тока в 105—106 раз.
Импульсы тока от фотоумножителей регистрируют
специальными радиотехническими схемами. Чтобы уве-
личить чувствительность установок, следует максималь-
но снижать фон. Для этого установки помещают в свин-
цовую и железную защиту, которая поглощает у-излу-
чение от земли, воздуха и мягкую компоненту
космического излучения. С целью уменьшения фона от
3 Окись трития
33
собственных шумов ФЭУ, которые создаются электро-
нами малых энергий, вылетающими в основном с фото-
катода за счет термоэмиссии (когда энергия теплового
движения электрона превышает работу выхода мате-
риала), отсекают импульсы малой амплитуды. Число
вылетающих с поверхности катода электронов в едини-
цу времени существенным образом зависит от темпера-
туры. При снижении температуры интенсивность термо-
электронов уменьшается, так же как и обусловленные
ими тепловые или темновые импульсы в ФЭУ или шумы
ФЭУ.
Как правило, установки с одним ФЭУ работают 'при
охлаждении до температуры —(0—20)° С. При исполь-
зовании двух ФЭУ для уменьшения скорости счета от
собственных шумов они включаются в схему совпаде-
ний. При этом регистрируются только импульсы, одно-
временно возникающие в двух ФЭУ или, точнее, в ин-
тервале разрешающего времени т схемы -совпадений.
В этом случае три достаточно малом т импульсов от
случайных совпадений будет относительно мало. Для
уменьшения -скорости счета от 'проникающего у-излуче-
ния и длиннопробежных заряженных частиц космическо-
го излучения измерительный объем окружается системой
счетчиков, включенных в схему антисовпадений. Тогда
все проникающие частицы, одновременно проходящие
через два счетчика, либо из наружных, либо из наруж-
ного и измерительного, одновременно дадут в двух
счетчиках импульсы, которые не будут регистрировать-
ся. Такая цепь антисовпадений сильно снижает фон в
газонаполненных счетчиках и относительно мало в уста-
новках с жидкими сцинтилляторами. В последнем слу-
чае используются дискриминаторы верхнего -порога, от-
секающие импульсы с большими амплитудами, чем им-
пульсы от р-частиц трития.
Для одновременного срезания шумовых импульсов,
которые имеют малые амплитуды — меньшие и сравни-
мые с амплитудой импульсов от р-частиц, применяют
амплитудные анализаторы или дискриминаторы верхне-
го и нижнего порогов. Это позволяет регистрировать
импульсы в наиболее подходящем энергетическом ин-
тервале, который дает наибольшее отношение им-
пульсов от р-частиц трития ко всем остальным
импульсам.
34
Жидкие сцинтилляторы представляют собой пропор-
циональные счетчики, так как энергия световых вспы-
шек пропорциональна поглощенной энергии (3-частиц в
сцинтилляторе. Поскольку пробеги р-частиц трития
меньше линейных размеров сцинтилляторов, пробеги в
них практически полностью укладываются, и поэтому
энергия вспышек пропорциональна энергии р-частиц,
вызвавших их появление. При регистрации вспышек
ФЭУ возникающий в нем импульс имеет амплитуду,
пропорциональную энергии лопавших на катод вспы-
шек. Следовательно, при полном попадании вспышек на
катоды амплитуда импульса в ФЭУ будет пропорцио-
нальна энергии р-частиц. р-Частицы трития образуют
относительно небольшое количество вспышек света; их
определенная доля попадает одновременно на два фо-
токатода, и поэтому от одной испущенной в сцинтилля-
торе р-частицы регистрируется один импульс. Вследст-
вие флуктуации числа вспышек и их доли, попавшей на
катоды ФЭУ, будут флуктуировать и амплитуды им-
пульсов при одной и той же энергии р-частиц.
Большим преимуществом использования для счета
биологических проб жидких сцинтилляторов является
возможность измерять пробы без их предварительной
обработки или с меньшей обработкой. Так, в сцинтил-
ляторе на основе толуола можно измерять пробы воды,
вводя ее в чистый спирт в количестве 10%, и пробы
жировых фракций органов и тканей, которые растворя-
ются в толуоле. Пробы воды лучше измерять или в рас-
творе чистого диоксана, или еще лучше с добавлением
нафталина.
В наших исследованиях применялась установка с
жидкими сцинтилляторами, описанная в работе [20].
Между двумя ФЭУ-43 в колбах из безкалиевого стекла
диаметром 80 мм, имеющих низкий уровень шумов, по-
мещали плоскую круглую кювету того же диаметра, из-
готовленную из плексигласа, покрытую изнутри териле-
ном. Для снижения фона ФЭУ, включенные в схему сов-
падений, и кювету помещали в свинцовую цилиндриче-
скую защиту с толщиной стенок 5 см. Питающее напря-
жение на ФЭУ было 1400 в. С помощью дискриминато-
ров выбрана оптимальная полоса пропускания
импульсов в интервале от 3 до 15 кэв. Фон установки
равнялся 30 имп!мин при объеме сцинтиллятора 50 см3.
3* 35
Установка снабжена световым затвором, вмонтирован-
ным в защиту и позволяющим быстро менять кюветы с
сцинтиллятором и пробами для счета без засвечивания
ФЭУ. Между боковыми стенками кюветы и катодами
ФЭУ оптический контакт достигался путем смазывания
поверхностей силиконовым маслом. Пробы воды изме-
ряли в сцинтилляторе на основе диоксана, что позволя-
ло растворять пробы воды до 6—10%. В сцинтилляторе
на основе толуола измеряли жировые фракции, которые
можно добавлять без ухудшения условий регистрации до
10—12%. При дальнейшем увеличении веса жировых
фракций сцинтиллятор начинает окрашиваться в жел-
тый цвет и уменьшается выход световых вспышек из
кюветы. Эффективность счета (3-частиц трития дости-
гает 10%, и чувствительность установки около
2-Ю-11 кюри!мл воды.
Световой затвор имеет конструкцию, аналогичную
затвору [41] портативной установки для счета проб три-
тия [42]. Эта установка имеет медную защиту толщиной
12 мм, объем сцинтиллятора 15 см3, фон 95 имп!мин и
эффективность 3%. Чувствительность ее 10-9 кюри при
точности измерения ±10%.
В материалах Международного симпозиума [43] по-
казано, что можно производить также измерения проб
белковых фракций путем добавления в сцинтиллятор
еще двух компонент, кроме имеющихся трех основных,
необходимых для наиболее эффективной регистрации
сцинтилляций. Эти три компоненты состоят из раство-
рителя (толуола, диоксана, ксилола, триэтилбензола,
этил гексана, бензола и пр.), сцинтиллирующего вещест-
ва (паратерфенила или дифенилоксазола — РРО) и ве-
щества, сдвигающего длину волны сцинтилляций
(3500—4000 А) в область наибольшей чувствительности
фотокатода ФЭУ (около 4600 А). Лучшим веществом
для этой цели является фенилоксазол-фенилоксазолфе-
нил, или сокращенно РОРОР. Во всех рецептах приме-
няющихся жидких сцинтилляторов всегда присутствуют
одновременно POP и РОРОР с концентрацией 4—6 и
0,1—0,3 г!л растворителя.
Для того чтобы производить измерения белковых
фракций, в сцинтиллятор добавляют четвертичные
амины, которые их растворяют. Чтобы компенсировать
наблюдающуюся при этом потерю световых вспышек
36
вследствие поглощения в сцинтилляторе, в раствор до-
бавляют нафталин, устраняющий световые потери.
В последние годы нашел применение гиамин в ка-
честве растворителя биопроб, в частности тканей и ор-
ганов. Гиамин также окрашивает растворы сцинтилля-
торов и уменьшает эффективность счета.
Для определения абсолютной активности трития в
органических пробах установки, в которых используют-
ся жидкие сцинтилляторы и счетчики, должны быть
предварительно прокалиброваны.
Изложим подробнее методы сушки и сжигания орга-
нов, с помощью которых были проведены нами исследо-
вания распределения НТО в органах и тканях.
Для сушки органов применяют различные методы:
высушивание при повышенной температуре в сушильных
шкафах, высушивание органов и тканей в вакууме при
температуре 100—105° С и давлении около 5 мм рт. ст.
[44], когда постоянный вес достигается по истечении 3—
4 ч. В работе [45] описаны методы сушки микроорганиз-
мов и биопрепаратов при /=60—75° С с предваритель-
ным замораживанием органов. При этом ставилось
целью только удаление воды из биопрепаратов без ее
улавливания. В органической химии все шире начинает
применяться перегонка в вакууме [46] с улавливанием
перегоняющихся веществ в ловушках с различными ох-
лаждающими смесями. Для проведения биологических
исследований с окисью трития Ю. М. Штуккенбергом и
К. М. Богдановым были осуществлены установки для
быстрого высушивания до постоянного веса сразу мно-
гих проб с полным улавливанием воды из различных
органов и тканей животных, а также различных биосуб-
стратов.
Сушка органов, биосубстратов и целых тушек мел-
ких животных проводилась в стальных ретортах при на-
гревании их до / = 50—80° С под непрерывной откачкой,
вследствие чего создавалось давление, которое постепен-
но уменьшалось по мере обезвоживания тканей и орга-
нов от 10 до 10-2 мм рт. ст. Вся удаляемая таким обра-
зом из проб вода собиралась в ловушках, охлаждаемых
жидким азотом до температуры —195° С. Поскольку
упругость паров при этом очень мала (порядка
10-2 мм рт. ст.), то такой метод улавливания является
наиболее надежным. При использовании обычных охла-
37
дительных смесей при быстрой откачке наблюдается
значительный проскок паров воды через ловушки. При
этой температуре содержащийся в ловушках воздух
также превращается в прозрачную жидкость, однако он
быстро испаряется, не изменяя количества улавливае-
мой воды. Принципиальная схема и общий вид установ-
ки для вакуумно-термической сушки биопроб и улавли-
вания воды показаны на рис. 2.2. На такой установке
производились одновременно высушивание до постоян-
ного веса и полное улавливание воды .40 -проб. При
температуре около 80° С высушивание органов и тканей
до постоянного веса длится 2,5—4 ч.
При температуре около 80° С идет достаточно быст-
рая сушка органов и разложения органических струк-.
тур не происходит. В органах и тканях вода связана со
структурными элементами различными то величине си-
лами, и по мере откачки удаляется все более прочно
связанная вода. При этом удаляется как внеклеточная,
так и внутриклеточная структурированная вода и оста-
ется только вода, химически связанная с органическими
структурами. Причем наиболее медленно откачиваются
пробы печени и наиболее быстро — пробы мышц. Тот
факт, что откачивается вся вода, был установлен путем
сравнения процента откачанной воды с процентом об-
щей воды организма, определенным другими методами.
Мокрые органы и ткани животных хранились в холо-
дильнике, чтобы избежать или свести к минимуму изо-
топный обмен трития и водорода между водой органов
и тканей и их органическими структурами. Для быстро-
го и полного сжигания сухих органов и тканей при био-
логических исследованиях воздействия окиси трития и
газообразного трития на животный организм и для изу-
чения его распределения и обмена в течение нескольких
лет применяли оригинальный метод сжигания любых
сухих биологических проб до воды, разработанный в
1953—1954 гг. К. М. Богдановым и Ю. М. Штуккенбер-
гом. Этот метод соединял основные преимущества опи-
санных выше методов сжигания; условно его можно на-
звать ретортным, или гильзовым, методом сжигания. На-
вески сухих проб сжигались в специальной стальной
реторте, или гильзе, с узким длинным соплом. Реторту
помещали в кварцевую трубку, через которую пропу-
скали предварительно осушенный кислород. Сжигание
38
Рис. 2.2. Установка для вакуумно-термической сушки:
/ — сушильный шкаф; 2 — колба с препаратом; 3 — сосуд с жидким азотом; 4 — ловушка для улавливания паров воды; 5 — тер-
мометр; 6 — терморегулятор; 7 — форвакуумный насос.
происходило при температуре 800—900° С. Разрез ретор-
ты, изготовленной из нержавеющей стали, показан на
рис. 2.3, где указаны ее размеры. Головка и задняя
часть реторты соединяются с корпусом резьбой для бы-
$0,08
Рис. 2.3. Разрез реторты для сжигания навесок сухих проб:
/ — головка реторты с соплом диаметром 0,08 мм; 2 — корпус; 3 — задняя
часть реторты с кольцом.
строй разборки при 'помещении в нее пробы, а также
для очистки и промывки реторты после сжигания про-
бы. Кольцо служит для вынимания реторты из кварце-
вой трубки. Общая схема установки для сжигания пока-
7 2 3 4
Рис. 2.4. Схема установки для сжигания сухих проб органов и
тканей.
зана на рис. 2.4. Для сжигания реторта с пробой 4
помещается в кварцевую трубку /, которая находится
внутри электрической печи <3; печь по рельсам 7 может
свободно перемещаться вдоль трубки. Через трубку из
баллона 6 пропускается ток кислорода, который осушает-
40
ся, проходя через ловушку 5. Вся установка размеще-
на в 'Плексигласовом защитном боксе.
Стальная реторта быстро нагревается до температу-
ры печи. При этом происходит термическое разложение
пробы без доступа воздуха, или пиролиз. Поскольку соп-
ло в головке реторты узкое и длинное, а температура
высокая, то пиролиз происходит также при очень высо-
ком давлении, достигающем 200—250 атм, что сильно
ускоряет процесс пиролиза. Продукты термического раз-
ложения пробы являются более реакционноспособными,
чем исходное вещество пробы, и поэтому они легче окис-
ляются. Вылетающие под большим давлением из сопла
продукты разложения в виде узкой и длинной струи бы-
стро и полностью сгорают в токе нагретого кислорода,
обтекающего реторту сзади. Полное окисление происхо-
дит очень быстро в результате пиролиза, избытка кис-
лорода и вылета продуктов пиролиза в виде тонкой
струи. Продукты термического разложения сгорают в
кислороде с пламенем, которое вытягивается в виде тон-
кого длинного языка.
Пары воды, полученные от сгорания пробы, и другие
газообразные продукты из кварцевой трубки через оття-
нутый конец попадают в ловушку 5, где полностью
улавливаются (см. рис. 2.4). На укрепленную непо-
движно ловушку 12 при помощи троса 2 подается ста-
кан 9 с сосудом Дьюара, з!аполненным жидким азо-
том 10. Стакан скользит по направляющим 8. По
окончании сжигания стакан опускают и ловушку сни-
мают с опорного кольца //. После таяния льда воду
сливают в пробирки для дальнейшего анализ|а. Реторту
вынимают из кварцевой трубки металлическим захватом
с крючком. Остывшая реторта очищается от золы, про-
мывается органическим растворителем и высушивается,
после чего она снова может быть использована. Таким
методом можно производить сжигание органов весом
до 3 г в течение нескольких минут. Полнота улавлива-
ния воды от сжигания пробы 95%. Перемещая печь,
можно регулировать температуру сжигания. Для изме-
рения удельной активности воды количественного соби-
рания воды производить не нужно.
Преимуществом метода является полное сгорание
всего водорода любых органических структур до воды с
выходом около 100%. Для лучшего смешения кислорода
41
с продуктами пиролиза, вылетающими из сопла, в месте
расположения кончика сопла кварцевая трубка сужена.
Для проведения массовых измерений метод пред-
ставляет большие преимущества и обеспечивает наи-
большую точность в измерении удельной активности
полученной воды, так как в отличие от всех существу-
ющих методов общий выход этого метода по тритию
составляет 95% (отсутствуют разбавления и изотопные
эффекты). Кроме того, он не требует никаких дорого-
стоящих реактивов. Некоторым недостатком метода яв-
ляется необходимость очистки и промывки реторт. Ма-
лое время, затрачиваемое на обработку проб, не тре-
бует для работы более одной установки для сжигания.
При этом время лимитируют операции по сушке органов
и тканей. С помощью описанных методов за смену мож-
но обработать 20—40 проб различных органов и тканей
для определения в них активности трития раздельно в
водной фазе и сухих остатках.
Широко применяемый и наиболее совершенный ме-
тод Шонигера [43] не требует создания специальной ус-
тановки для сжигания, но связан с большим расходом
платины и разбавлением проб в 10—30 раз и является
менее чувствительным и точным.
Вследствие нагревания сложных органических ве-
ществ без доступа воздуха происходит разрыв связей
в сложных молекулах и превращение их в более про-
стые и термически более устойчивые молекулы. При
этом образуются летучие газообразные продукты, со-
стоящие из Н2, СН4, С2Н6 и других углеводородов, СО2,
СО, частично окисей азота, азотного ангидрида, окисей
серы и фосфора и незначительного количества других
веществ. Продукты окисления, попадающие из кварце-
вой трубы в ловушку, состоят в основном из воды и
углекислого газа, а также азота и его окиси и избытка
кислорода. Ниже приведены температуры плавления
образующихся при сжигании веществ.
Вещество Температура, °C
н.о о
СО2 —78,5
N2O3 —102
NO —163,7
NO2 —72,7
N2 —195
O8 —182
4?
При охлаждении ловушки сухим льдом (—78,5°С)
через нее проходят все перечисленные выше вещества,
кроме воды, которая собирается в ловушке в виде льда.
Если ловушку охлаждать жидким азотом (—195° С),
то через нее проходит только азот, а все остальные
окиси и частично избыток кислорода задерживаются
ловушкой. При этом азотистый ангидрид окрашивает
лед в синий цвет. Постепенное повышение температуры
ловушки приводит к тому, что из нее уходит О2, СО2,
азотистый ангидрид распадается на NO и NO2, послед-
ние также удаляются из ловушки, лед теряет синий
цвет. Часть окиси азота успевает раствориться в воде,
однако это количество относительно мало и не влияет
на содержание в ней водорода и трития. В основе всех
описанных ниже биологических исследований, выпол-
ненных Ю. М. Штуккенбергом, К. М. Богдановым и
М. И. Шальновым, были использованы рассмотренные
методы сжигания и вакуумно-термической сушки. Из-
мерения воды из водной фазы, выделений и воды, по-
лученной от сжигания органов и тканей, производились
на установке с жидкими сцинтилляторами, описанной
выше.
ЛИТЕРАТУРА
1. S t г a f m а n Е. Rev. Scicnt. Instrum., 17, 232 (1946).
2. Грачева Е. Г., Хусаинова Ш. Г. «Атомная энергия», 2,
70 (1957).
3. Расе N. et al. J. Biol. Chem., 168, 459 (1947).
4. A1 1 c n M., Ruben S. J. Amer. Chem. Soc., 64, 948 (1942).
5. Hoaly J. W., Schwa nd i man L. C. Radiation Res., 4, 278
(1956).
6. Bernstein W., Ballentine R. Rev. Scient. Instrum., 21,
158 (1950).
7. Porter F. T. Phys. Rev., 115, No. 2, 450 (1959).
8. Gould A. J. Chem. Phys., 2, 362 (1934).
9. E i d i n 0 f f Al. L. J. Amer. Chem. Soc., 69, 2504 (1947).
13'. Jones W. M. AECU-1055 (1951).
11. F 0 n t a n a B., Reid E. J. Amer. Chem. Soc., 64, 2503 (1942).
12. Powell T., Reid E. J. Amer. Chem. Soc., 67, 1020 (1945).
13. Henriques F. C., Magneffi C. Ir. Industr. and Engng
Chem., 18, 420 (1946).
14. Swain C. G. et al. Anal. Chem., 27, 1157 (1955).
15. Eufsler B. LA-1894 (1955).
16. Boggs M. W. et al. Anal. Chem., 24, 223 (1952).
17. Pein son E. A., Landham W. H. J. Appl. Physiol., 10, 108
(1957).
18. Калугин К. С., Маркелов В. В. В кп. «Труды Всесоюзной
43
научно-технической конференции по применению радиоактивных
и стабильных изотопов и излучений в народном хозяйстве и
науке. Получение изотопов». М., Изд-во АН СССР, 1958, стр. 264.
19. Суден П. Г. и др. В «Сборнике материалов симпозиума по
отдельным вопросам дозиметрии». М., Госатомиздат, 1962,
стр. 56.
20. Завьялов А. Н. и др. «Мед. радиология», 12, 57 (1960).
21. Тер-Мей л ей Г., Реслинга И. Новые методы органического
химического анализа. Л., Гостехиздат, 1932.
22. Г а й е р м а и Л., Виланд Г. Практические работы по органи-
ческой химии. М., Госхимиздат, 1932.
23. Р а у пе Р. R. et al. Bioch. J., 50, No. 4, 500 (1952).
24. К л и м о в а В. А. Диссертация. М., Ип-т органической химии АН
СССР, 1948.
25. Коршун М. О., Г и л ь м а н И. Э. Новые методы элементар-
ного микроанализа. М., Госхимиздат, 1949.
26. Р а у n е Р. R., Done J. Nature, 174, No. 4, 418 (1951).
27. Hawkings R. С., M e r r i t W. F. Some preliminary results
on the absolute beta counting of tritium. (ZKP-560, AFCL-94.
Chalk River—Canada, 1954; Verly W. G. et al. J. Amer. Chem.
Soc., 74, 5941 (1952).
28. В u f f 1 а г H., L i b b у W. F. J. Inorg. Nucl. Chem., 1, 75 (1955).
29. G г о s s e A. V. et al. Science, 113, 1 (1951).
30. В г о w n К. M., G r u m m i t W. E. Canad. J. Chem., 34, 220
(1956).
31. Robinson С. V. Rev. Scicnt. Instrum., 22, 353 (1951).
32. Robinson С. V. Nucleonics. 13, No. 11, 90 (1955).
33. White D. E. et al. Nature, 166, 628 (1950).
34. P а у n e P. R. et al. Biochem. J., 50, 500 (1952).
35. Baurs T. E. et al. Biochem. J., 67, 411 (1956).
36. W i n g J., Johnston W. H. Science, 121, 674 (1955).
37. Glascoock R. F. Isotopic gas Analysis for Biochemists. N. Y.,
Academic Press., 1954; Atomics, 6, 363 (1955); Nucleonics, 9, No. 5,
28 (1951).
38. Wil zb a ch К. E. et al. Anal. Chem., 28, 880 (1954).
39. Wil zb a ch К. E. et al. Science, 118, 522 (1953).
40. Christman D. R. Chemist-Analyst, 46, No. 1, 5 (1957).
41. Ben di ch A. ExptL Cell. Res., 3, Suppl. 2, 181 (1952).
42. Hutchinson W. P. Liquid scintillation counting of tritium at
22° C. Medical Devision Atomic Energy Research Establishment
(AERE-R3238). Harwell, Berkshire, I960.
43. Tritium in the Physical and Biological Science. V. I. Detection
and Counting of Tritium, Sessions III—IV. Vienna, IAEA, 1962,
p. 203.
44. Асатиани В. С. Биохимический анализ. Ч. II. Тбилиси, Груз-
медиздат, 1951.
45. Колесов С. Г. Высушивание микроорганизмов и биопрепара-
тов. М., Сельхозгиз, 1962
46. Перегонка. Сб. под ред. Н. А. Вайсберга и М. М. Голикберга. М.,
Изд-вр иностр, лит., 1954.
III. ОБМЕН ВОДЫ И РАСПРЕДЕЛЕНИЕ
ОКИСИ ТРИТИЯ В ОРГАНИЗМЕ
Ю. И. Москалев
1. ОБМЕН ВОДЫ В ОРГАНИЗМЕ
ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ПУТЯХ ПОСТУПЛЕНИЯ
При анализе общих закономерностей обмена воды
целесообразно дифференцированно рассмотреть два ас-
пекта проблемы: с одной стороны, особенности обмена
воды между средой и организмом и, с другой стороны,
обмен воды в самом организме. Первый включает пути,
величину, скорость всасывания и выделения воды из
организма, т. е. через желудочно-кишечный тракт, лег-
кие, кожу, почки, а также с молоком и другими жид-
костями; второй — распределение и обмен воды внутри
организма между различными органами, жидкостями
организма, тканевыми, клеточными и межклеточными
структурами.
Определить ежедневный обмен воды между средой и
организмом млекопитающего технически трудно, так
как существуют другие источники образования резер-
вуара воды в организме, кроме поступления воды через
рот. Эти источники включают пищу, биологическое окис-
ление водорода и обмен воды через легкие и кожу.
У животных около 30% воды образуется в резуль-
тате окисления пищи и абсорбции ее из атмосферы че-
рез кожу и легкие. Это было продемонстрировано, на-
пример, в экспериментах на мышах, получавших через
рот в течение пяти месяцев воду, содержавшую НТО.
Концентрация трития в питьевой воде составляла
4,14 мккюри/мл, а в моче оказалась равной в среднем
2,88 мккюри) мл, т. е. на 30% ниже, чем в питьевой
воде.
45
Ё том случае, если бы единственным источником по-
ступления воды в организм была бы питьевая вода,
очевидно, концентрация трития в питьевой воде и моче
должна бы быть одинаковой. Уменьшение концентрации
трития в моче — результат разбавления ее водой, по-
ступающей в организм из других источников [1].
В связи с этим, а также благодаря относительной
простоте методов идентификации дейтерия и трития
использование воды, меченной этими изотопами, нашло
широкое применение в эксперименте и клинике для изу-
чения закономерностей обмена воды в организме в ус-
ловиях нормы и патологии.
По своим химическим и физическим свойствам окись
трития и дейтерия практически идентична воде. Много-
численные исследования свидетельствуют о равномер-
ном распределении окиси трития и дейтерия в водной
фазе и отсутствии заметного разделения протия, дей-
терия и трития в организме. У крыс, кроликов, морских
свинок, голубей 98% трития, введенного в организм в
виде НТО, поступает в воду, а остальное количество —
в тканевые структуры [2]. При этом окись трития очень
быстро приходит в равновесие со всеми жидкостями
организма.
Так, у людей, практически независимо от возраста
(в экспериментах были использованы лица в возрасте
от 3 месяцев до 104 лет), после внутривенного и внутри-
брюшинного введения равновесное распределение окиси
трития выявляется в течение первых 1,5 ч [3, 4, 5].
У крыс, независимо от способов введения, выравни-
вание удельной активности воды во всех органах про-
исходит через 30 мин [6—8]. Так же быстро (за 30 мин)
наступает равновесие между содержанием окиси трития
во вдыхаемом воздухе и воде тела [1].
Дейтериевая и тритиевая вода движется через био-
логические барьеры с такой же скоростью, как и обыч-
ная вода. Об этом свидетельствует, например, тот факт,
что вскоре после попадания в организм содержание
трития в различных жидкостях тела, а также в экскре-
тах— моче, слюне, поте, кале, парах выдыхаемого воз-
духа— оказывается одинаковым [1].
Аналогичные соотношения были обнаружены в экс-
периментах с НТО для мочи и желудочного сока у че-
ловека [9—11] и для молока у коровы [12].
46
Отсюда вытекает важное в практическом отношений
следствие о том, что окиси дейтерия и трития являются
прекрасными метками для изучения кинетики обмена и
баланса воды в организме. Кроме того, очевидно, что
материалы, характеризующие баланс обычной воды,
могут оказаться ценными для характеристики кинетики
обмена окиси трития в организме животных и человека.
Последнее обстоятельство ие следует недооценивать»
так как в настоящее время физиология водного обмена
интенсивно разрабатывается и многие константы, ха-
рактеризующие кинетику обмена и баланс воды в ор-
ганизме, уже известны и установлены достаточно точно.
Обмен воды через желудочно-кишечный тракт
Желудочно-кишечный тракт является одним из воз-
можных путей поступления и экскреции окиси трития
из организма. Слизистая кишечника проницаема для
воды в обоих направлениях.
Эксперименты, проведенные с водой, меченной дей-
терием и тритием, указывают на исключительно быст-
рое всасывание воды из желудочно-кишечного тракта.
Процесс всасывания воды начинается в полости же-
лудка, но так как опа быстро переходит в кишечник,
основное всасывание воды происходит в пределах топ-
ких кишок, где этот процесс протекает с большой ско-
ростью.
У человека 1 л воды всасывается в течение 22—
25 мин.
Дейтерий и тритий обнаруживаются в венозной кро-
ви через несколько минут после заглатывания (рис. 3.1,
3.2); дейтерий — через 7 мин [13], а тритий через 2—
9 мин [14] после заглатывания соответственно D2O и
НТО. В дальнейшем, как видно из рис. 3.1 и 3.2, содер-
жание дейтерия и трития в венозной крови линейно
увеличивается с изменением времени. Подъем кривой
отражает постоянную и весьма быструю абсорбцию
воды из желудочно-кишечного тракта, которая, по-види-
мому, завершается в течение 40—45 мин [13, 14]. Как
в моче, так и в сыворотке крови пик активности трития
наблюдается через 20 мин после заглатывания, в даль-
нейшем в течение 2,5 ч активность сыворотки держится
на постоянном уровне и падает сравнительно медленно
(см. рис. 2). К первому часу и в более поздние сроки
47
после заглатывания окиси трития активность в моче
соответствует активности в венозной крови. Лишь в
промежуток времени между 30 мин и 1 ч активность,
измеряемая в моче, на 3—5% выше, чем в венозной
крови [1].
Рис. 3.1. Изменение концентрации дейтерия в сы-
воротке крови после заглатывания 450 мл 10%-ного
раствора D2O.
Время, необходимое для установления равновесия
НТО между желудочно-кишечным трактом и кровью,
составляет 40—45 мин. После этого срока активность в
венозной крови в течение 2,5 ч после заглатывания обыч-
но падает медленно. Предполагается, что в течение это-
го времени осуществляется равновесие между кровью и
остальными жидкостями тела [1].
Скорость всасывания воды из желудочно-кишечного
тракта в довольно широких пределах мало зависит от
объема заглатываемой воды. Скорость появления дей-
терия и трития в венозной крови при заглатывании во-
ды в количестве от 100 до 1000 мл одинакова [1].
Однако при заглатывании больших объемов воды ско-
рость всасывания и равновесия воды с жидкостями тела
наступает медленнее, чем при поступлении меньших
количеств воды. При заглатывании 2000 мл воды, ме-
ченной HDO, равновесие дейтерия с жидкостями тела
48
Осуществляется в течение 2,5 ч (15], в то время как при
поступлении воды в количестве 200 и 450 мл оно на-
ступало раньше чем через 1 ч [13, 16—18].
Исчезновение HDO из желудка, обусловленное обме-
ном, описывается экспоненциальной функцией и имеет
Концентрация трития б сыворотке
и ноче, нккюри/нл
Рис. 3.2. Изменение концентрации трития в моче и сыворотке крови
как функция времени после заглатывания 3 мкюри НТО:
• —вода сыворотки; ж—вода мочи. Скорость секреции .мочи 7,3 мл/мин в
первые 1,5 ч. Вес субъекта 57,6 кг.
Ti/2 , равное приблизительно 20 мин [19]. Исключительно
быстрое всасывание воды обнаружено в эксперимен-
тах на людях при непосредственном введении натощак
при помощи зонда в дистальный отдел двенадцатиперст-
ной кишки 50 мл D2O. Средняя начальная скорость вса-
сывания D2O в 1 мин составляла 22% введенного коли-
чества. Среднее время, требовавшееся для всасывания
50 и 67% D2O, равнялось 4 и 7 мин соответственно. Че-
рез 12 мин D2O всасывается практически полностью
(97%) [20]. Следует отметить, что из верхних отделов
тонкого кишечника у здоровых людей вода всасывается
быстрее, чем Na22; 50 и 67% Na22 всасывается из верх-
них отделов тонкого кишечника в среднем соответст-
венно за 7 и 10 мин [20].
4 Окись трития
49
Согласно наблюдениям Верджера и др. [21], пере-
движение натрия и воды (D2O) через стенку кишечни-
ка происходит соответственно скорости их диффузии;
вода передвигается в два раза быстрее, чем Na24. Раз-
личий в скорости всасывания из желудочно-кишечного
тракта Н2О, HDO и НТО не обнаружено. В экспери-
ментах на крысах с НТО было показано, что из тонкого
кишечника окись трития всасывается приблизительно в
пять раз быстрее, чем из толстого кишечника [22]. Из
кишечника окись трития всасывается преимущественно
по кровеносным, а не по лимфатическим сосудам.
В экспериментах на крысах с перфузией тонкого кишеч-
ника бикарбонатным буферным раствором Кребса, со-
державшим окись трития, было показано, что в лимфе
обнаруживается всего 3% всасывающегося количества
окиси трития, в то время как остальные 97% обнару-
живали в различных тканях и крови, куда они посту-
пали через стенку воротной вены [23]. Слизистая кишеч-
ника проницаема для воды в обоих направлениях [24].
В экспериментах па собаках с фистулой Тири раз-
личных отделов кишечника изучали скорость всасыва-
ния и выделения воды в кишечнике. Показано, что в
течение 1 мин на участке кишки длиной 20 см всасы-
вается приблизительно 1 мл Н2О н одновременно по-
ступает в просвет кишечника такое же количество
воды [21].
Основным механизмом всасывания воды, по-видимо-
му, являются процессы осмоса, так как осмотическое
давление крови обычно выше осмотического давления
химуса.
Экспериментальные данные подтверждают гипотезу
о принудительном движении жидкости через эпителий
кишечника в обоих направлениях одновременно. По
мнению Пинсона [17], обмен воды через эпителий ки-
шечника не может быть объяснен простой диффузией
или осмотическим давлением. В процессе всасывания и
экскреции воды через желудочно-кишечный тракт суще-
ственное значение имеют свойства эпителиальных кле-
ток кишечника. В пользу этого предположения свиде-
тельствуют наблюдения Обрипка и Уоллера [25], кото-
рые с целью подтверждения диффузионной теории пе-
реноса ионов водорода через слизистую оболочку же-
лудка ставили опыты на изолированном участке вен-
50
тральной стенки желудка кошки, вмонтированном меж-
ду двумя камерами из органического стекла. Крово-
снабжение участка стенки было сохранено. Авторы
определяли скорость исчезновения ионов Н+ и SO2 при
введении в камеру смеси НС1 и Na2SO4 со стороны
слизистой оболочки. Вычисляли отношение скоростей
исчезновения ионов Н+ и SO2 . При сравнении наи-
больших значений этого отношения с таким же отно-
шением при диффузии этих ионов через мембрану из
целлофана обнаружили их соответствие. Это рассмат-
ривается как доказательство, что катионы Н+ транспор-
тируются через слизистую оболочку так же, как и ионы
SO4~, т. е. путем межклеточной диффузии. В опытах с
водой, меченной тритием, обнаружили, что 75% воды
проходит через клетки слизистой, а 25% через межкле-
точное вещество.
Всасывание воды из желудочно-кишечного тракта
может изменяться под влиянием различных физиологи-
ческих факторов. В экспериментах на собаках с изоли-
рованным желудком было показано, что при введении
Н2О и NaCl в желудок в нейтральном растворе
скорость всасывания воды выше, чем Na22. Предвари-
тельная стимуляция секреции НС1 повторными инъек-
циями гистамина вызывает полное или почти полное
прекращение всасывания натрия и не влияет на всасы-
вание воды. При понижении нейтрального pH содержи-
мого желудка всасыв|ание натрия прекращалось, а вса-
сывание воды не изменялось. При сдвиге реакции в
щелочную сторону всасывание Na22 увеличивалось. При
более кислой реакции всасывание воды было несколько
выше, чем при нейтральной. Эти данные показывают,
что ионы водорода и натрия конкурентно тормозят друг
друга при всасывании в желудке. Изменение реакции
содержимого желудка от нейтральной до кислой при
введении в него НС1 или при секреции НС1 на гистамин
не влияло на скорость всасывания К42. Механизмы вса-
сывания воды и калия в слизистой желудка различны
и не зависят друг от друга, а также от механизмов вса-
сывания натрия [26].
Серотонин замедляет всасывание окиси трития в
тонком и толстом кишечнике. Этот эффект наблюдается
как при внутривенном введении серотонина, так и при
инъекции его в полость кишечника [22].
4* 5!
В экспериментах на крысах было показано, что по-
сле локального облучения кишечника в дозе 2500—
3000 р всасывание воды из кишечника через 6 ч после
лучевого воздействия значительно уменьшается, а в пе-
риод от 13 до 48 ч совершенно прекращается из-за на-
рушения функции кишечного эпителия [27].
Обмен воды через легкие
Подобно желудочно-кишечному тракту легкие явля-
ются не только одним из возможных путей поступления,
но и одним из обычных путей экскреции воды, а соот-
ветственно и окиси трития из организма.
У человека и животных в обычных физиологических
условиях значительная доля воды, а соответственно и
окиси трития и дейтерия выделяется через дыхательные
пути. При ингаляции сухой воздух в дыхательных путях
и альвеолах насыщается парами воды, что свидетельст-
вует о быстром переходе воды из жидкости тела через
альвеолярные мембраны и диффузии паров воды в аль-
веолярный воздух.
Вследствие того, что выдыхаемый воздух почти всег-
да полностью насыщен (на 95—98%) водяными парами,
имеющими температуру тела, а вдыхаемый воздух на-
сыщен ими на 50—80%, с выдыхаемым воздухом испа-
ряется около 0,3—0,4 л воды, что составляет 0,72—0,95%
воды, содержащейся в организме.
Объем потери воды через легкие определяется вели-
чиной легочной вентиляции и содержанием паров воды
во вдыхаемом воздухе. Чем больше влажность вдыхае-
мого воздуха, тем меньше испарение с поверхности
легких и дыхательных путей. Легочная вентиляция уве-
личивается при мышечной работе. В этих условиях
потеря воды и тепла через легкие возрастает в 2—5 раз
и более.
Таким образом, при интенсивной физической работе
выделение воды (и соответственно окиси трития) с вы-
дыхаемым воздухом может достигать 1,5—4,3% воды,
содержащейся в организме.
Когда жидкость тела содержит НТО, концентрация
трития в выдыхаемом паре такая же в пределах чувст-
вительности измерения, как и концентрация в жидкостях
тела [17, 28].
52
Если и существуют различия в скорости, с которой
НТО и НоО переходят через альвеолярные мембраны
и диффундируют в альвеолярный воздух, то они малы
по сравнению со скоростью обмена воздуха легких с
внешней средой за счет осуществления дыхательных
актов.
Также очень быстро осуществляется переход окиси
трития через альвеолярную мембрану при вдыхании
паров окиси трития.
В экспериментах на животных показано, что при
вдыхании воздуха, содержащего пары окиси трития, в
легких всасывается от 85 до 100% воды [17, 28, 29].
Результаты наблюдений на людях показывают, что
98- 99% вдыхаемого пара НТО обменивается и всасы-
вается через дыхательные пути в тело. Только 1—2%
вдыхаемой НТО выдыхается в атмосферный воздух [1].
При вычислении максимально допустимых уровней НТО
в атмосферном воздухе принимают, что во время нор-
мального респираторного цикла в легких абсорбируются
все 100% паров окиси трития.
При вдыхании паров окиси трития равновесие между
содержанием трития во вдыхаемом воздухе и воде тела
наступает через 25—30 мин [30]. В это время активность
выдыхаемого воздуха достигает уровня содержания ак-
тивности в крови и моче [1] (рис. 3.3).
При вдыхании паров НТО активность венозной кро-
ви круто возрастает в течение нескольких минут после
начала ингаляции и затем падает экспоненциально, до-
стигая равновесия в течение приблизительно 1,5 ч
(рис. 3.4). Среднее значение Т\/2 для этого падения рав-
но примерно 12 мин [1].
При ингаляции содержание НТО в моче нарастает
медленнее, чем в венозной крови (см. рис. 3.4), что,
по-видимому, связано с задержкой мочи в мочевыводя-
щих путях. Если это предположение правильно, то
быстрее рост активности в моче после ингаляции НТО
должен наблюдаться при более высокой скорости сек-
реции мочи. В соответствии с этим предположением
экспериментальные данные показывают, что с увеличе-
нием скорости секреции мочи активность в моче растет
быстрее (рис. 3.5) и идет параллельно нарастанию ак-
тивности в венозной крови. Однако в течение 2 ч актив-
ность в моче растет выше, чем в венозной крови [1].
53
Рис. 3.3. Концентрация активности трития в воде выдыхаемого
воздуха во время и после ингаляции паров НТО:
/ — концентрация активности в парах вдыхаемого воздуха 2 — период вдыха-
ния; 3 — концентрация активности в парах выдыхаемого воздуха (а — средняя
величина; б — верхняя граница: в — нижняя граница): • — активность выды-
хаемых паров у обследуемого ЕЛР: □ — активность выдыхаемых паров у об-
следуем зге JS; О—активность выдыхаемых паров у обследуемого WHZ.
Время, мин
Рис. 3.4. Изменение концентрации трития в воде венозной крови
и моче от времени после вдыхания газа НТО:
О—вода мочи; Д — вода венозной крови; в—период воздействия. По осп
абсцисс — время после начала вдыхания 1040 мккюри НТО. ми-i. Скорость
секреции мочи у обследуемого ЕЛР равна 1 мл/мин.
Время после ингаляции, мин
Рис. 3.5. Влияние скорости диуреза на содержание активности
трития в моче после ингаляции НТО:
1 — период воздействия; 2 — секреция мочи у обследуемого ЕЛР равна
10 мл /мин-, 3 — секреция мочи у обследуемого WHZ равна 9 мл/мин; 4 — сек
реция мочи у обследуемого ЕЛР равна 1 мл/мин...
В экспериментах с D2O [31] обнаружено, что после
внутривенного введения концентрация D2O в артери-
альной крови в течение первого часа и дольше значи-
тельно выше, чем в венозной. Этот факт может в какой-
В — медленная компонента, 71/2=20 мин: А—В — быстрая компонента,
Т1/2=5 мин-, А — суммарная активность мочи.
то мере объяснить причины различий в уровнях концен-
траций трития в венозной крови и моче.
После вдыхания НТО падение активности в моче в
случае быстрой экскреции ее описывается двумя экспо-
нентами с периодами полувыведения соответственно 5
и 20 мин (рис. 3.6) [1].
56
Кинетика обмена окиси трития не зависит от того,
происходит ли вдыхание паров через рот или через
нос [1].
Таким образом, исключительно быстрый обмен па-
ров воды и окиси трития между жидкостями тела и
альвеолярным воздухом обеспечивает высокую скорость
и полноту равновесия окиси трития между окружающей
средой и жидкостями организма.
Ингаляция паров НТО является одним из путей
очень быстрого проникновения изотопа в общую цирку-
ляцию организма. Однако органы дыхания являются
также важным путем экскреции окиси трития из орга-
низма.
После внутривенного введения 640 мккюри наиболь-
шая концентрация НТО в водяных парах выдыхаемого
воздуха у здорового мужчины обнаруживается через
9 мин.
Концентрация трития в водяных парах составляет
приблизительно 94% концентрации активности в плазме
и моче [30, 32]. Концентрация трития в эритроцитах во
все периоды исследований была ниже, чем в плазме [30].
Эти исследования указывают на то, что для оценки
общего содержания воды в организме тритиевым мето-
дом можно пользоваться определением концентрации
трития в водяных парах вместо измерения ее в плазме
и моче. По чувствительности методика определения НТО
в выдыхаемом воздухе уступает точности определения ее
в сыворотке крови, но превосходит таковую в моче [33].
Обмен воды через кожу
В отличие от многих других изотопов окись трития
не только хорошо всасывается, но и выделяется через
кожу. Опасность проникновения паров окиси трития че-
рез кожу такая же, как и при вдыхании.
В обычных физиологических условиях значительная
доля воды, а соответственно и окиси трития выделяется
через кожу и дыхательные пути. При этом в условиях
ежедневного поступления в период установления равно-
весия через кожу и дыхательные пути выделяется при-
близительно 2,4% воды (или трития), находящейся в
организме. Следует подчеркнуть, что в жаркую погоду
Количество воды, теряемой с потом через кожу, может
57
достигать 6—10 л. Выделение воды через кожу и легкие
путем испарения связано не столько с регуляцией объ-
ема и состава жидкостей организма, сколько с термо-
регуляцией. Одним из важнейших свойств воды, содер-
жащейся в биологических системах, является ее скры-
тая теплота испарения (0,585 ккал па 1 г воды). Это
свойство полностью проявляется при потении, поскольку
оно регулирует температуру тела, отнимая у него тепло
в результате испарения воды [34]. Даже при полном
отсутствии видимого потоотделения (при температуре
15—20° С) через кожу испаряется некоторое количество
воды путем отдачи воды в газообразном состоянии. Это
так называемое неощущаемое пропотевание. Такое по-
нятие включает общую потерю воды как через кожу,
так и через легкие.
В очень сухом воздухе кожная перспирация несколь-
ко уменьшается, а потеря воды через дыхательные пу-
ти резко повышается.
При обычных условиях кожная перспирация превы-
шает потерю воды через дыхательные пути в 2,7 ра-
за [34].
Кожная иеощущаемая перспирация зависит от двух
независимых процессов: физического выделения воды
через эпидермис и непрерывной секреции пота [35].
Потеря воды через кожу даже в отсутствие видимого
потоотделения составляет в сутки около 0,4—0,6 л.
В условиях средних температур внешней среды че-
ловек испаряет через кожу и дыхательные пути в сутки
около 0,7—1 л жидкости [34]. Потоотделение резко воз-
растает при напряженной мышечной работе. При этом
довольно часто пота выделяется до 5—6 л в сутки.
В горячих цехах, где высокая температура воздуха со-
четается с физической нагрузкой, выделение пота до-
стигает 9—12 л за смену [36].
Все приведенные физиологические константы, харак-
теризующие баланс воды в организме, важно учитывать
при нормировании допустимых уровней поступления
окиси трития в организм, а также при определении со-
держания ее в организме по концентрации окиси в вы-
дыхаемом паре. Эти данные имеют также и санитарно-
гигиеническое значение. Они указывают на то, что при
поступлении окиси трития в организм в профессиональ-
ных условиях загрязнение спецодежды и личной одеж-
58
ды рабочего может происходить не только при попада-
нии на нее аэрозолей извне, но и за счет активности
трития, выделяемого с водой на поверхность кожи. От-
сюда напрашивается вывод о том, что при работе с
высокими концентрациями окиси трития необходимо
менять всю одежду, в том числе и нательное белье.
Пары окиси трития свободно проникают через кожу.
Количество абсорбируемой через кожу активности
пропорционально концентрации паров окиси трития в
окружающей среде, давлению пара, температуре, про-
должительности воздействия. Оно также зависит от фи-
зиологических свойств участка кожи, который контак-
тирует с окисью трития.
Скорость проникновения паров окиси трития через
кожу на четыре порядка выше, чем газообразного три-
тия [37] (табл. 3.1).
Таблица 3.1
Проникновение газообразного трития и паров окиси тригия
через коку млекопитающих [37,47]
Форма соединения Вид животного Константа пронинаемо- мккюри)(С’Л(2 мин) сти, мккюри/см*
Газообразный тритий Пары окиси трития Насыщенные пары окиси трития Мышь Крыса Человек (жигой) Человек (труп) Мышь Крыса Человек (кожа пред- плечья) То же (254 ±44) • 10-« (207±26)- 10-е (72±16)10— « 32 ±1О-о 0,67 ±0,16 0,188±0,18 0,23 + 0,05 0,84
В табл. 3.2 приведены данные, характеризующие
скорость абсорбции НТО через кожу предплечья чело-
века, подвергавшейся воздействию атмосферы, насы-
щенной при комнатной температуре (24±2°С) парами
окиси трития. Эти данные указывают на то, что ско-
рость абсорбции воды через кожу находится в пределах
59
Таблица 3.2
Скорость абсорбции окиси трития через коку предплечья
человека, подвергавшейся в течение различного периода времени
воздействию атмосферы, насыщенной парами НТО при 24 ±2 °C [1]
Субъект Продолжи- тельность воздействия, мин Активность НТО в попе, мккюри[мг Абсорбируе- мая актив- ность НТО, мккюри Скорость абсорб- ции воды*, мг/(смг-мин)
IS 1 1 78 378 0,0044
ЕЛР 2 78 604 0,0035
ЕЛР 5 7,8 180 0,0042
IS 5 7,8 218 0,0051
IS 10 7,8 450 0,0053
ЕАР 15 1,2 213 0,011
ЕАР 20 1,2 479 0,018
ЕЛР 20 1,5 1560 0,047
ЕЛР 20 1,2 305 0,012
1S 25 1,2 476 0,014
IS 45 1,4 790 0,010
IS 45 1,4 883 0,013
ЕАР 61 1,5 1680 0,017
* Вычисляли с учетом увеличения Н ГО в жидкости тела в момент равнове-
сия, объема разведения НТО в теле, поверхности кожи, подвергавшейся воз-
действию, и продолжительности воздействия.
от 0,01 до 0,048 мг/(см2-мин), в среднем 0,018 мг/(см2Х
Хмин).
Скорость всасывания воды сравнима со скоростью
неощущаемой перспирации (insensible perspiration). Не-
ощущаемая перспирация (т. е. скорость, с которой вода
выходит через кожную поверхность при неактивных по-
товых железах), измеренная у этих же людей при тех
же условиях, находилась в пределах от 0,013 до
0,018 мг/(см2-мин) [1].
Скорость прохождения НТО через кожу при воздей-
ствии атмосферы, насыщенной парами НТО, при темпе-
ратуре 32° С также очень близка к скорости прохожде-
ния Н2О через кожу путем неощущаемой перспира-
ции [38].
Эти наблюдения подтверждают мысль о том, что
обмен воды через кожу осуществляется в результате
диффузии в обоих направлениях [39]. Показано, что
скорость движения воды наружу через кожу пропор-
60
циональна разнице в давлении пара на внутренней и
наружной поверхности кожи [39, 40].
При воздействии в течение 10 мин или меньше ско-
рость перехода НТО в тело на единицу времени мень-
ше, чем после более длительного воздействия (табл. 3.3).
Табл ицаЗ.З
Влияние различных факторов на скорость абсорбции НТО
______________________через коку [1]___________________
Субъект Продол- житель- ность воз- действия , мин Скорость абсорбции воды, мг! {ся2-мин)
Кратковременное полоска- ние в воде Длитель- ное поло- скание в воде Полоскание в воде и по- гружение в 100%-ный этиловый спирт
ЕАР 2 0,040 0,065
IS 2 — ' 0,048 — 0,049 —
ЕАР 5 0,063 — 0,059 0,051 —
IS 5 0,051 — 0,046 — 0,042
ЕАР 10 .— 0,038 — — —
IS 30 — 0,036 — — —
ЕАР 45 — 0,029 — — —
Это, по-видимому, объясняется тем, что для диффузии
воды через роговой слой эпидермиса и для проникнове-
ния ее в жидкости кожи, где она разводится и откуда
проникает в общую циркуляцию, необходимо время,
равное нескольким минутам.
В случае малой продолжительности контакта НТО
с кожей большая часть активности, подвергающейся
диффузии в конце воздействия, может еще быть в рого-
вом слое эпидермиса. После удаления конечности из
камеры, в которой находилась НТО, большая часть ак-
тивности, содержащейся в эпидермисе, может диффун-
дировать наружу, в результате чего наблюдается низ-
кая скорость абсорбции НТО через кожу [1]. Период
полувыведения для диффузии НТО через инертный
барьер кожной поверхности равен 3 мин [1].
Падение активности путем неощущаемой перспира-
ции имеет экспоненциальный характер с двумя констан-
тами скоростей. У двух субъектов, находившихся в ком-
фортабельных в отношении температуры условиях, мед-
ленная компонента имела Т^2 =20 мин, а у субъекта,
61
подвергавшегося охлаждению, ТЧг = 55 мин (рис. 3.7).
Эти периоды, вероятно, характеризуют кинетику обмена
НТО в поверхностных экстрасосудистых зонах кожи по
соседству с кожной поверхностью и циркулирующими
Рис. 3.7. Изменение концентрации трития путем неощущае-
мон перспирации от участков кожи, подвергавшихся воздей-
ствию НТО [1]:
/ — концентрация активности НТО при воздействии; 2 — обследуемый ох-
лажден, температура кожи 29.4° С; 3 — комфортабельные условия; Д — (ЕАР
7—17), воздействие парами НТО в течение 20 мин-. О — (ЕАР 7—22), воздей-
ствие парами НТО в течение 20 мин-, • — (ЕАР 7—24), воздействие жидкой
НТО в течение о мин. В течение всего эксперимента концентрация активно-
сти в моче <2 • 10-2 мккюри(мл.
жидкостями. Они свидетельствуют о том, что путем
изменения скорости кровотока в коже можно изменить,
и притом значительно, как скорость выделения НТО че-
рез кожу, так и интенсивность всасывания, что под-
тверждается данными, характеризующими скорость по-
62
явления НТО в жидкостях тела (рис. 3.8). В том слу-
чае, когда субъект находился в комфортабельных в от-
ношении температуры условиях, активность трития в
моче достигала равновесия приблизительно через 2 ч,
в то время как при низкой температуре активность в
Рис. 3.8. Влияние температуры на скорость появления активности
трития в моче после воздействия НТО на кожу руки [1]:
/—левая рука погружена (2 мин) до локтя (1100 см2) в атмосферу при
25.5° С, насыщенную парами воды из раствора, содержащего 78 мкюри/мл
НТО; 2 — левую руку обмывали в течение 5 мин в теплой воде (~50°С);
3— левая рука погружена до локтя (1100 см3) в воду при t =35° С, содер-
жащую 15 мкюри/мл НТО; 4 — обследуемый одет, температура воздуха в
комнате 25э С; 5 — левая рука погружена до локтя (1100 см3) в атмосферу
при 25° С, насыщенную парами воды из раствора, содержащего 15 мкюри/мг
НТО; 6 — охлаждение обследуемого; 7 — завтрак; 8 — теплая ванна.
моче возрастала в течение 4 ч после воздействия (см.
рис. 3.8, нижняя кривая).
Более быстрая компонента падения НТО путем не-
ощущаемой перспирации (см. рис. 3.7) мало зависит
от скорости тока крови в коже. Период полувыведения
для этой компоненты, равный 3—5 мин, может харак-
теризовать скорость диффузии НТО через инертный
барьер кожи [1].
63
Скорость проникновения окиси трития через кожу прй
воздействии на нее атмосферы, насыщенной парами
окиси трития, или при погружении участка тела в рас-
твор, содержащий НТО, оказывается практически оди-
наковой. В обоих случаях проходит приблизительно
10 мин от начала воздействия НТО до появления ее в
моче [38].
Всасывание НТО через кожу из жидкой фазы изу-
чали [1], погружая руку до предплечья в воду, подогре-
тую до 34±Г°С (см. табл. 3.3). Оказалось, что при кон-
такте с водой в течение 5 мин или меньше скорость
абсорбции НТО из жидкой фазы находится в пределах
от 0,040 до 0,065 мг] (см2-мин). При более длительном
воздействии (10 мин) скорость абсорбции воды на еди-
ницу времени оказывается несколько ниже и находится
в пределах от 0,038 до 0,029 мгЦсм^-мин). После воз-
действия окиси трития как в виде жидкости, так и пара
скорость появления НТО во всех жидкостях тела зави-
сит в большей мере от интенсивности кровообращения
в зоне воздействия НТО и, следовательно, от темпера-
туры кожи (см. рис. 3.8).
Если зону воздействия подогревают после прекра-
щения контакта с НТО, активность в моче появляется
быстрее, чем в случае содержания человека при нор-
мальной комнатной температуре или при охлаждении.
Скорость появления трития в моче как функция вре-
мени в зависимости от условий воздействия НТО на ко-
жу приведена на рис. 3.8.
Видно, что независимо от того, подвергается ли кожа
человека воздействию НТО в виде жидкости или пара,
количество и скорость появления окиси трития в моче
определяются температурой кожи, т. е. зависят от ин-
тенсивности кровообращения на участке кожи, который
контактирует с окисью трития.
Если субъект был одетым и находился при нормаль-
ной комнатной температуре, активность мочи увеличи-
валась во времени приблизительно в течение 2 ч после
воздействия, достигая равновесия к этому времени (см.
рис. 3.8, средняя кривая). Скорость появления НТО в
моче значительно задерживается при охлаждении субъ-
екта после воздействия (см. рис. 3.8, нижняя кривая).
В этом эксперименте субъект охлаждался в течение
3,6 ч при 15,6° С. Содержание активности в моче указы-
64
вает на то, что только около 70% абсорбированной в
кожу НТО распределялось в жидкостях тела во время
периода охлаждения. Если субъекта помещали в горя-
чую ванну, активность, остающаяся в коже, быстро
приходила в равновесие с жидкостями тела, и актив-
ность в моче быстро увеличивалась. Когда руку до пред-
плечья опускали в теплую воду (приблизительно 50° С)
немедленно после воздействия, НТО быстро переходила
в циркулирующие жидкости. Активность трития в моче
достигала максимума к 20 мин после воздействия и
падала до конечного равновесного состояния к 2 ч (см.
рис. 3.8, верхняя кривая). Приблизительно такое же вре-
мя требуется для равновесия с мочой после ингаляции
и заглатывания НТО.
Таким образом, после окончания воздействия на ко-
жу концентрация НТО в моче продолжает увеличи-
ваться в течение времени от 30 мин до нескольких ча-
сов. Подогревание кожи после воздействия НТО сопро-
вождается быстрым увеличением концентрации НТО в
моче, которая достигает постоянных величин в течение
часа. При охлаждении кожи после воздействия НТО
концентрация окиси трития в моче увеличивается мед-
ленно. Следовательно, охлаждение угнетает переход
окиси трития в общую циркуляцию из экстра-
васкулярной жидкости кожи, куда окись трития про-
никает в процессе воздействия. Они указывают на
существование барьеров между наружной поверх-
ностью кожи и собственно кожей, между кожей и об-
щей циркуляцией. Наличие первого барьера обуслов-
ливает отсутствие существенных различий в скорости
проникновения через кожу жидкой и парообразной
воды. Наличие второго барьера определяет скорость
перехода воды из кожи в общую циркуляцию. Функ-
циональные свойства этого барьера зависят от темпера-
туры среды. Понижение кровотока через поверхностные
капилляры кожи, вызванное охлаждением, вероятно,
первично ответственно за уменьшение скорости пере-
хода НТО из экстрасосудистых жидкостей поверхно-
стных слоев кожи в общую циркуляцию и отсюда в дру-
гие жидкости тела [38].
При кратковременном (на 5 мин или меньше) по-
гружении руки испытуемого в воду, содержащую НТО
(при 34°С), скорость перехода воды через кожу [от
5 Окись трития
65
0,040 до 0,064 мг/ (см2-мин)] оказалась выше, чем можно
было ожидать, под влиянием диффузии. Более высокая
скорость захвата НТО во время кратковременного воз-
действия может быть объяснена постулированием эф-
фекта промокательной бумажки (blotter effect) со сто-
роны поверхностного слоя кожи. Поэтому диффузия
окиси трития из поверхностного слоя кожи продол-
жается после прекращения воздействия тритием и уда-
ления его с поверхности путем обмывания и последую-
щего высушивания. В этих условиях повторное в тече-
ние 30—45 мин обмывание руки водой и погружение ее
в этиловый спирт не понижает скорости всасывания НТО
при кратковременном контакте с активным раствором
(см. табл. 3.3).
Эффект промокательной бумажки хорошо иллюстри-
руется данными, приведенными на рис. 3.7. В экспери-
менте (ЕАР 7-24), в котором неощущаемую перспира-
цию (потоотделение) собирали при воздействии жидкой
НТО, начальное падение активности было более мед-
ленным, чем после воздействия паров НТО. Эффект
промокательной бумажки дает возможность захваты-
вать приблизительно такое количество НТО, которое
эквивалентно 0,1 мг жидкости на 1 см2 поверхности
кожи [1]. Если учесть эффект промокательной бумажки,
то скорость абсорбции трития через кожу из воды и
пара практически одинакова [1].
Поскольку скорость абсорбции обусловливается про-
цессами диффузии, зависящими от давления пара воды,
важно учитывать температуру, при которой проводятся
соответствующие эксперименты. При одинаковой темпе-
ратуре скорость абсорбции НТО через кожу в жидком
и парообразном состоянии одинакова [1].
При изучении диффузии паров воды через кожу
предплечья было показано в экспериментах на 250 ли-
цах, что при относительной влажности более 86% пары
воды проникают в кожу, а при меньшей относительной
влажности выходят из кожи. На результаты не оказы-
вают влияния ни длительность измерений, ни темпера-
тура кожи (если она не достигает предела, при котором
начинается потоотделение), ни время года. При отеках,
токсемии, беременности, сердечной недостаточности
равновесные относительная влажность снижались до
60—70%, при потоотделении—до 90% [41,42].
66
Бютнер [43] весовым методом изучал скорость про-
никновения Н2О через кожу в обоих направлениях пу-
тем погружения дистальной части ноги или руки в ме-
шок, содержащий Н2О или растворы NaCL Через кожу
ноги за 1 ч проникает 1—2 г Н2О. Большая часть ее
попадает в общую циркуляцию, и лишь небольшая
часть задерживается роговым слоем кожи. Движение
Н2О не прекращается в течение 50 ч и более. Из 2 Л1
раствора NaCl вода не проникает. При еще более вы-
соких концентрациях NaCl вода из кожи начинает пе-
реходить в раствор. Переход воды через кожу рассмат-
ривается как активный процесс.
Проникновение воды через кожу зависит от многих
факторов, в том числе и от гормонального статуса орга-
низма. У лягушек, не содержащих икры, проницаемость
кожи для воды составляла 25 мкм3/мкм2 в 1 мин, в то
время как у самок с икрой эта величина составляла
всего 1—2 мкм3/мкм2 в 1 мин [44].
В опытах на лягушках с использованием окиси три-
тия было показано, что при повышении температуры
окружающей среды с 8 до 25° С обнаруживается дву-
стороннее повышение проницаемости кожи лягушки для
воды со значительным преобладанием выведения над
поступлением, что приводило к уменьшению веса ля-
гушки в среднем на 8% за 4 ч. Выравнивание осмоти-
ческого градиента при переносе лягушки из воды при 8°
в раствор Рингера при 25° предотвращало потерю воды,
хотя у лягушек, находившихся пять суток в растворе
Рингера при 5°, вес уменьшался на 13% [45].
После кровопотери увеличивается скорость погло-
щения воды через кожу. У лягушек после кровопотери
(1—2 тиг/ЮО г) скорость поглощения воды через кожу
увеличивалась, а количество выводимой мочи сущест-
венно не изменялось. Изменения водного обмена после
кровопотери были менее продолжительными, чем после
инъекции NaCl. У жаб с нормальным содержанием во-
ды в теле после инъекций небольших объемов плазмы
от обезвоженных жаб поглощение воды кожей превы-
шало выведение воды с мочой. Плазма крови нормаль-
но «оводненных» жаб не вызывала изменений водного
обмена. После дегидратации (приблизительно 1мл/100г
в 1 ч) уменьшалось выведение воды с мочой и увели-
чивалось поглощение воды кожей [46].
5* 67
Относительная абсорбция окиси трития
через кожу и легкие
Материалы по кинетике обмена окиси трития через
кожу и дыхательные пути позволяют оценить удельный
вес каждого из них как возможных путей проникновения
окиси трития в организм из воздуха окружающей среды.
Средняя скорость абсорбции НТО через кожу при
нахождении в атмосфере, насыщенной парами НТО
при нормальной комнатной температуре, равна
0,018 мг/ (см2-мин). Принимая поверхность кожи для
среднего человека равной 2 м2, тотальная скорость аб-
сорбции воды должна составлять 360 мг/мин [1].
При содержании в атмосфере 1 мккюри НТО в 1 мл
воздуха эта величина дает абсорбцию 16 мккюри в
1 мин.
При вдыхании паров окиси трития, как было пока-
зано ранее, в легких абсорбируется 99% проингалиро-
ванного количества активности.
Пинсон и Лангхэм [1] в экспериментах на людях
показали, что из атмосферного воздуха, насыщенного
парами воды при 24° С, абсорбируется 425 мг)мин воды.
Эта величина была получена на основании предполо-
жения, что минутный дыхательный объем равен 20 л,
а в 1 л воздуха содержится 21,5 мг воды (21,5 мг/лХ
Х20 л/мин- 0,99 = 425 мг!мин). Соответственно для
окиси трития величина абсорбции активности при
содержании в 1 мл воздуха окиси трития в количестве
1 мккюри составляет величину, равную 19 800 мккюри
(1 мккюри/мл -20 000 жл/лшн-0,99= 19 800 мккюри/мин).
Если атмосфера насыщена парами воды меньше чем
на 100%, абсорбируемое количество НТО должно быть
пропорционально понижению как для кожи, так и лег-
ких [1, 40]. Приведенные данные показывают, что коли-
чество НТО, проникающее в тело через всю кожу
(16 мкюри), приблизительно такое же, какое проникает
через легкие (19,8 мкюри) за один и тот же промежу-
ток времени.
К аналогичному выводу приходят и другие исследо-
ватели [47]. Согласно расчетам Ю. М. Штуккенберга,
при концентрации паров НТО в воздухе 5-Ю-5 мккю-
ри/рм3 поступление окиси трития через кожу за 8 ч со-
ставляет 360 мккюри, а через легкие 500 мккюри.
68
Рассмотренные материалы позволяют прийти к за-
ключению о том, что при решении вопросов защиты
персонала необходимо учитывать возможность поступ-
ления паров окиси трития как через легкие, так и через
кожу.
Обмен воды между жидкостями тела
и кровью
Обмен воды между жидкостями тела и кровью осу-
ществляется быстро. В экспериментах с тяжелой водой
(HDO) было показано, что у кроликов период полувы-
ведения HDO из жидкости передней камеры глаза ра-
вен 2,7 мин, у обезьян 7 мин; период полувыведеппя
HDO из стекловидного тела глаза кролика равен 10—
15 мин [48].
С помощью воды, меченной тритием, в эксперимен-
тах на кроликах определяли скорость выведения воды
из камерной влаги глаза. Период полувыведения ко-
лебался от 4,4 до 13,3 мин, составляя в среднем 7,4 мин.
В каждую минуту замещается от 5,2 до 15,6% воды в
жидкости передней камеры глаза [49]. Период полувы-
ведения HDO из цереброспинальной жидкости человека
равен в области большой цистерны мозга 1,5 мин; в
вентрикулярной области 8—11 мин, в люмбальной об-
ласти от 18 до 26 мин [50].
Из амниотической жидкости вода переходит в ма-
теринскую циркуляцию с периодом полувыведения, рав-
ным у морских свинок 40 мцн [51] и у человека 2 ч [52].
Обмен воды через плаценту между плодом человека и
материнской циркуляцией возрастает с увеличением
срока беременности. При беременности 14 недель обмен
воды между плодом и матерью равен 101 мл/ч, при
беременности 31 неделя — 2500 мл/ч. К концу беремен-
ности интенсивность обмена воды между плодом и ма-
терью падает до 1580 мл/ч [53]. На 31-й неделе бере-
менности для увеличения веса плоду необходимо 0,66 мл
воды в 1 ч. Поэтому объем воды, обмениваемый через
плаценту в это время, в 3800 раз больше объема, необ-
ходимого для роста плода [53].
Общий обмен воды, меченной тритием, из крови
матери в плод и из амниотической полости в ткани ма-
тери происходит соответственно через плаценту и оболоч-
69
ки плода. Общий обмен воды, меченной тритием, через
амниохорион in vivo составляет приблизительно
24,5 моль!ч с чистым переносом 100 мл/ч в направле-
нии от амниотической жидкости в циркуляцию [30].
Опыты показали, что, несмотря на свободное про-
хождение воды через плаценту, распределение воды в
теле плода происходит неравномерно, в частности из-
быток воды накапливается в коже и мышцах, в то время
как содержание воды в головном мозге не изменяется.
После водной нагрузки у беременных крыс увеличи-
вается содержание воды в коже, мышцах и мозгу; у
плода содержание воды значительно повышается в ко-
же, незначительно в мышцах и не изменяется в моз-
гу [54].
Эритроциты, циркулирующие в крови, приходят в
равновесие с HDO в течение 1 мин [45].
Обмен воды между сосудами
и экстрасосудистыми жидкостями
Как указывалось выше, вода быстро покидает кро-
вяное русло. Выведение воды из крови подчиняется
экспоненциальному закону. Выведение HDO из кровя-
ного русла описывается двумя экспонентами. Согласно
наблюдениям Флекснера и др. [55], HDO выводится из
крови с периодами полувыведения, равными 30 сек и
3 мин.
По данным Шлерба и др. [31], периоды полувыведе-
ния воды из кровяного русла равны 1,25 и 9,5 мин.
На основании этих данных, Пинсон [38] рассчитал,
что равновесие (99%) между сосудистыми и экстрасо-
судистыми жидкостями устанавливается в пределах 20—
63 мин (период полувыведения равен 3 и 9,5 мин соот-
ветственно) .
По наблюдениям Мура [56], кинетика выведения
НТО из плазмы человека описывается пятью экспонен-
тами. Периоды полувыведения окиси трития из плазмы
оказались равными соответственно 20 мин\ 3,6 ч\ 46 ч\
12 и 90 суткам. Концентрация трития в моче была такой
же, как в плазме. Окись трития при внутривенном вве-
дении очень быстро исчезает из артериальной крови, что
свидетельствует о быстром установлении равновесия
этих веществ в организме [57].
70
У собак после внутривенного введения D2O (в виде
приготовленного на дейтерии изотонического рас-
твора NaCl) равновесие в плазме достигается через
2 ч 9 мин [58].
Аналогичные величины для человека были получены
другими методами при использовании в качестве инди-
катора окиси трития [40, 59]. Быстрый обмен воды
между сосудистыми и экстрасосудистыми жидкостями
осуществляется через капиллярную стенку, по-видимому,
путем диффузии. Поразительно, что кинетика выведения
воды из кровяного русла описывается всего двумя или
несколькими экспонентами, несмотря на то что в обмен
вовлекаются различные экстрасосудистые жидкости ор-
ганизма с различной скоростью обмена и движения
жидкости. Очевидно, получаемые в эксперименте кон-
станты скорости представляют собой средние величины,
вокруг которых группируются отличающиеся от них
константы скоростей обмена воды в различных участ-
ках тела. Некоторые исследователи предполагают [60],
что быстрая компонента характеризует скорость
смешивания сосудистой жидкости с экстраклеточной,
а медленная компонента — с внутриклеточной
жидкостью.
Интенсивность кровообращения в соответствующем
участке тела определяет скорость обмена воды в нем.
При внутривенном введении HDO или НТО прихо-
дят в равновесие с экстрасосудистыми жидкостями кожи
значительно медленнее при охлаждении кожи. Подогре-
вание, напротив, увеличивает скорость установления
равновесия.
После внутривенного введения кроликам воды, содер-
жащей 16—20% О1! , 35—45% дейтерия и 5—50 мккюри
трития в 1 мл, равновесное распределение всех трех
изотопов достигалось за 60 мин. Скорость распределения
изотопов одинакова в пределах ошибок измерения. Эти
данные позволяют предположить, что в нормальных
условиях через клеточные мембраны вероятнее всего
переходят цельные молекулы воды; для перехода воды
необязательным является разрыв связи между Н и
О [61].
Различные патологические процессы могут оказывать
существенное влияние на скорость установления равно-
весия НТО в организме. При введении окиси трития
7!
внутрь, в вену или внутрибрюшинно (в количестве 3—
4 мкюри) равновесное распределение НТО в организме
здоровых людей наступает в течение 1,5—2,5 ч, а у боль-
ных циррозом в течение 4—5 ч [62]. В экспериментах на
собаках показано, что после ожога у собак замедляется
скорость установления равновесия в распределении D2O
между кровью и жидкостями тела с 129,4 до 148,1 мин
[58].
Скорость проникновения НТО, D2O из крови в ткани
зависит от характера ткани: наиболее быстро НТО и
D2O проникают в мозг и печень, наиболее медленно —
в кости и кожу. Минимум три фактора определяют ско-
рость проникновения НТО и D2O в ткани: скорость
кровотока, содержание воды в ткани и величина
межкапиллярного диффузионного тканевого простран-
ства.
В изолированной перфузионной системе скорость
равновесного распределения воды в ткани определяется
в основном скоростью кровотока [63].
Переход воды и низкомолекулярных веществ (с мо-
лекулярным весом до 30 000) через стенки капилляров
происходит пассивно путем диффузии, ультрафильтра-
ции и осмоса через поры в мембране капилляров.
Быстрота перехода объясняется малой толщиной
(1 мкм) стенки капилляров и небольшим расстоянием
(10—100 мкм) между ними. Поры в капиллярах мышц
млекопитающих имеют диаметр 62 А и составляют при-
близительно 0,1% всей поверхности капилляров. Число
и величина пор варьирует в капиллярах различных тка-
ней и органов, но принцип перехода веществ через их
стенку остается неизменным. Переход веществ с моле-
кулярным весом больше 30 000 нельзя объяснить на-
личием системы пор. Такие вещества проходят через
стенку капилляров в незначительных количествах. Их
переход может быть объяснен наличием единичных пор
значительно большего диаметра, через которые возмо-
жен переход крупных молекул.
С другой точки зрения, переход молекул рассматри-
вается как активный процесс. В этом случ;ае молекулы
захватываются пузырьками эндотелиальных клеток и
переносятся через клетку. Возможно, что оба механизма
участвуют в переходе крупных молекул через стенки
капилляров [63].
72
Всасывание и окисление газообразного трития
Подобно инертным газам, таким, как криптон, ксе-
нон, газообразный тритий и водород растворяются в
жидкостях тела до величины, равной приблизительно
1,6% [64], и быстро выводятся из организма.
Время, мин
Рис. 3.9. Концентрация трития (в виде НТО) в моче крыс
после ингаляции атмосферы, содержащей НТ или НТО [1]:
Д — ингалируемый газ содержит 2,6* 10~5 мккюри /мл трития в виде НТО;
О — ингалируемый газ содержит 3 • 10-2 мккюри/мл трития в виде НТ.
По оси абсцисс — время в процессе непрерывного воздействия, мин.
Водород в присутствии кислорода под влиянием
радиации может окисляться. Скорость окисления три-
тия при удельных активностях, используемых в экспери-
ментах, незначительна [65].
Была изучена скорость окисления газообразного три-
тия (НТ) в организме животного и человека [1]. Ско-
рость окисления НТ у обоих организмов оказалась
73
медленной и была прямо пропорциональна концентрации
НТ во вдыхаемом воздухе.
В экспериментах на крысах было показано, что экви-
валентные величины НТО в жидкостях тела наблюда-
ются в тех случаях, когда удельная активность НТ в
окружающем воздухе в 1500 раз выше, чем удельная
активность НТО (рис. 3.9).
Человек также окисляет НТ до НТО. Однако ско-
рость окисления у человека на единицу веса оказалась
приблизительно в 50 раз ниже, чем у крыс [1]. Воз-
можно, большая скорость окисления у крыс объясняется
выраженной способностью бактерий кишечника у грызу-
нов окислять НТ до НТО (65, 66].
Эквивалентные скорости появления трития в жидко-
стях тела человека после ингаляции НТ и НТО имеют
место, когда удельная активность НТ в окружающем
воздухе приблизительно в 15 000 раз выше, чем удель-
ная активность НТО [1].
2. СОДЕРЖАНИЕ И РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ВОДЫ
В ОРГАНИЗМЕ ЧЕЛОВЕКА И ЖИВОТНЫХ
В связи с тем, что основное количество окиси трития
задерживается в водной фазе организма, важное прак-
тическое значение приобретают сведения о содержании
и распределении обменивающейся воды в организме.
Вместе с этим одним из наиболее удобных и точных
методов определения содержания воды в теле человека
является способ, основанный на разведении тритиевой
воды.
Первое измерение содержания воды в теле живого
человека сделали Хевеши и Хофер [9, 67] в 1934 г., ис-
пользовав с этой целью степень разведения дейтериевой
воды в организме взрослого человека. Согласно этим
данным, содержание воды в теле человека составляет
63±4% веса тела.
В дальнейшем были проведены многочисленные ис-
следования по определению содержания воды в теле
млекопитающих с использованием степени разведения
как дейтериевой, так и тритиевой воды, антипирина, ме-
ченного I131, и других соединений (табл. 3.4—3.6).
В таблицы не внесена поправка на обмен атомов три-
тия и дейтерия с органическими компонентами тела.
74
Таблица 3.4
Содержание воды в теле человека, измеренное
различными методами
Способ определения Пол Содержание воды, % веса тела Литера- тура
HDO, разведение М М Ж м м м 61,8+3,5 63 ±4 51,9±4,7 71,8 72,5 60,0 |31] [15,67] [31] [13] [73] [74]
НТО, разведение Ж.М м м м м ж м м м ж 57,0 52,1±3,0 56,0 51,0 61,0+4,5 58,0+3,0 70,8±3,5 64,7 50,0-55,0 40,0-45,0 [17] [1.41] [75] [75,76] [77] [77] [78] [59,68] [33] [89]
Удельный вес м 58,8 [72]
Антипирин и его производные м 58,6 [72]
Между тем этот эффект незначителен, и он мало ска-
зывается на величинах, характеризующих уровни содер-
жания воды в теле [31, 60, 68].
Как видно из табл. 3.4, общее содержание воды в
теле всех изученных млекопитающих составляет при-
близительно 60% веса тела. Однако эта величина не-
постоянна, она зависит от возраста, пола, физиологиче-
ского состояния организма и других факторов.
У лиц мужского пола воды несколько больше (при-
близительно 60%), чем у женщин (около 55%). Общее
содержание воды в теле новорожденных мальчиков
составляет 86,8% веса тела, у мужчин старше 81 года
49,8%; соответствующие показатели у лиц женского
пола равны 83,9 и 45,8% [4].
75
Таблица 3.5
Содержание воды в теле млекопитающих, измеренное
различными методами
Вид животного Содержание воды, % веса тела Литература
Человек 55,34 ±5,31 [79]
Лошадь 65,71 ±0,72 53—67 60,4 [79] [69,80]
Овца 55—56 [81]
Собака 65,95±1,42 63 [55,82]
Кролик 58,35±5,31 [79]
Морская свинка 65 [83,84]
Крыса 59,61 ±4,04 57—72 70,2±1,7 [79] [40]
Кенгуровые крысы 62,2±2,35 [79]
Мышь 58,49±3,97 63 [79]
У детей в возрасте 3 лет 9 месяцев — 8,5 года общее
количество воды, измеренное по разведению антипирина,
в среднем составляет 56,3+5,4%, а по разведению окиси
трития 55,1+3,1% веса тела. Скорость кругооборота
воды у детей в среднем соответствует 13,6% в сутки [69].
Содержание воды в теле имеет тенденцию прогрес-
сивно падать с возрастом. Уменьшение общего количе-
ства воды объясняется возрастным уменьшением кле-
точной массы [70]. Различия в уровнях содержания
воды в зависимости от пола выявляются во все возраст-
ные периоды. Различие в процентном содержании об-
щего количества воды у мужчин и женщин объясняется
различием в количестве мышечной и жировой массы
тела [70, 71].
76
Т а б л и ц a 3.6
Содержание воды в теле человека в зависимости от возраста, % веса тела
Мужчины Женщины Мужчины жен- Сред-
Возраст [4, 18, 41, [4, 18, 71, 83, щины [69, ние
71, 85—89] 86, 87, 89] 85, 86] данные
Новорож- 86,8 83,9 — 85,3
денные
0—1 месяц — — 75,7 (л =20) 75,7
1—12 меся- — — 64,5 (л =15) 64,5
цев
1—10 лет — — 61,7 (л =24) 61,7
11 — 16 лет 58,9 (л= И) 57,3 (л =7) — 58,1
17—39 лет 60,6 (п =248) 50,2 (п =61) — 55,4
40—59 лет 54,7 (л = 127) 46,7 (л =38) — 50,7
>60 лет 51,5 (л —20) 45,5 (л —14) — 48,5
>80 лет 49,8 45,8 — 47,8
Примечание. Содержание воды в теле определяли с помощью разве-
дения DjO, НТО, антипирина и его производных; п — число обследованных лиц.
Прямые эксперименты (на разных породах лошадей
с различным содержанием жира) четко показывают,
что с увеличением жира от 12,8 до 24,5% веса тела
содержание воды в теле животных падает в среднем от
63,8 до 55,2 % веса тела [69].
В течение первого года жизни падение гидратации
связано с уменьшением содержания плазмы — интер-
стициальной жидкости [72].
У спортсменов воды содержится больше (68%), чем
у мужчин (50—55%) и женщин (40—45%) одинакового
возраста, что связано с меньшим содержанием жира и
хорошо развитой мышечной системой [33].
В каких резервуарах и где находится вода в орга-
низме? Какое количество ее представляет собой внутри-
клеточную и экстрацеллюлярную жидкость?
Внеклеточная вода состоит из четырех основных
резервуаров: 1) плазмы; 2) интерстициальной и лимфа-
тической жидкости; 3) воды плотной соединительной
ткани, хрящей и костей; 4) трансклеточных жидкостей.
Объем плазмы у взрослого человека находится в
пределах от 34 до 58 мл/кг веса тела и составляет
около 7,5% воды тела. У лиц женского пола объем
77
Таблица 3.7
Объем плазмы у взрослого человека, мл/кг веса тела [72]
Пол 1 7—3 9 лет 40—59 лет G0 лет
м 45,2 (л=69) 43,5 (л—22) 47,6 (п=3)
ж 43,8 (п=76) 37,2 (п=9) —
Примечание, п — число обследованных лиц.
плазмы несколько меньше, чем у лиц мужского пола
(табл. 3.7).
Плазма находится в тесной функциональной и струк-
турной связи с межклеточной и интерстициальной жид-
костью [33, 90, 91].
Для определения тотального объема интерстициаль-
ной и лимфатической жидкостей используют сахариды
(инулин, маннитол и пр.). Результаты этих определе-
ний показывают, что объем интерстициально-лимфати-
ческой жидкости после внесения поправки на объем
плазмы у нормального взрослого мужчины составляет
120 мл/кг веса тела, или 20% тотальной воды.
Точное определение содержания воды в структур-
ных тканях — соединительной, хрящевой и костной —
задача весьма трудная. Содержание воды во всей плот-
ной соединительной ткани у человека весом 70 кг без
интерстициальной лимфатической жидкости, составляю-
щей 25% общего количества воды в этих тканях, оце-
нивается в 3,2 л. Это количество составляет 45 мл/кг
веса тела и 7,5% воды тела.
Относительно ацеллюлярный характер как костной,
так и плотной соединительной ткани подтверждается
гистологическими данными, а также биохимическими
исследованиями, которые показывают, что концентра-
ция хлоридов на килограмм веса в этих тканях такая
же, как концентрация воды в плазме [33, 91, 92]. На
этом основании вода плотной соединительной ткани и
кости может рассматриваться как почти полностью
экстраклеточная.
78
Различные экстраклеточные жидкости, общее свой-
ство которых — образование путем транспортной актив-
ности клеток, относят к трансцеллюлярной жидкости.
Эти жидкости находятся в слюнных железах, печени и
желчных путях, щитовидной железе, гонадах, коже, сли-
зистых мембранах дыхательных путей и желудочно-
кишечного тракта и почках (в дополнение к жидкостям
полости глаз, цереброспинальной жидкости и желудочно-
кишечного тракта).
Тотальный объем трансцеллюлярной жидкости со-
ставляет приблизительно 15,3 мл/кг веса тела, или 2,5%
воды тела [72].
При внутривенном введении НТО у здоровых людей
равновесие с жидкостью внеклеточного пространства
наступает быстрее, чем с жидкостью внутриклеточного
пространства [57].
С увеличением возраста падает содержание внутри-
клеточной воды. У мужчин в возрасте 17—49 лет она
составляет 34,2—36,2% веса тела. На шестом десятиле-
тии она уменьшается на 2,7%, н)а седьмом десятилетии
на 3,8% по отношению к предшествующему десятиле-
тию [70, 93]. Относительное постоянство внеклеточного
объема объясняется сочетанием противоположно на-
правленных и взаимно уравновешивающих тенденций:
уменьшением объема мышечной и увеличением жировой
тканей, содержащих одинаковое количество воды в меж-
клеточном пространстве [70, 94].
Анатомия воды тела не может быть точно охарак-
теризована, так как наблюдаются значительные инди-
видуальные вариации содержания воды в теле в зави-
симости от возраста, пола и Beqa. Кроме того, относи-
тельные количества плазмы, интерстициальной и транс-
целлюлярной жидкости могут значительно изменяться
индивидуально. На рис. 3.10 изображена рабочая схема,
которая позволяет судить о топографии распределения
воды в теле человека. При составлении этой схемы об-
щее содержание внутриклеточной воды принято равным
55%, а внеклеточной 45% общего содержания воды.
Эти материалы свидетельствуют о гетерогенности
экстраклеточных жидкостей.
Экспериментальные данные указывают на порази-
тельные видовые различия в распределении воды в
жидкостях тела [72].
79
Так, содержание воды в желудочно-кишечном тракте
у кролика в 10 раз больше, чем содержание воды у чело-
века, найденной постмортально [95].
При заболеваниях содержание воды в теле, а также
распределение ее между различными жидкостями может
существенно изменяться и иметь жизненное значение.
Рис. 3.10. Схематическое распределение воды у нормаль-
ного взрослого человека [72]:
А — вода плазмы; Б — интерстициально-лимфатическая вода; В —
вода твердой соединительной ткани и хрящей; Г — вода костей;
Д — внутриклеточная вода; Е — трансцеллюлярная вода (в процен-
тах указана вода тела).
Например, у истощенных детей в возрасте до 2 лет при
выраженных отеках общее содержание воды в теле,
рассчитанное по разведению трития, составляет 84,5%,
а при выздоровлении 62,6% веса тела [96].
При обследовании 10 здоровых мужчин в возрас.с
21—27 лет общее содержание воды в теле, измеренное
по разведению тритиевой воды через 4 ч после введения
ее в вену, оказалось равным 38,5+6,09 л или 61,4 +
+7,73% веса тела. У 11 больных с отеками (сердечная
недостаточность, циррозы печени) общее содержание
воды через 6—5 ч после введения тритиевой воды со-
ставляло в среднем 49,6 л, или 68,4% веса тела, т. е.
было статистически достоверно выше, чем в теле здо-
ровых мужчин. После применения сердечных и диуре-
тических средств и клинического исчезновения отеков
общее содержание воды в теле больных нормализова-
лось.
80
Равновесное распределение тритиевой воды в теле
здоровых испытуемых наступало через 1,5 ч после ее
введения, у больных^ (циррозы, сердечная недостаточ-
ность) — через 3 ч, при этом равновесное распределение
тритиевой воды между плазмой крови и асцитической
жидкостью наступало через 5—6 ч [5, 40].
У больных циррозом печени и асцитом общее коли-
чество воды, измеренное по распределению НТО, коле-
балось от 50 до 78% веса тела, а здоровых от 54 до
65%. Поэтому у некоторых больных значительный про-
цент всей воды в организме приходится на асцитическую
жидкость, но, как показали расчеты, развитие асцита
в данных случаях сочетается с дегидратацией тканей и
органов. В организме больных НТО задерживается не-
сколько дольше, чем в организме здоровых людей.
Асцитическая жидкость не может рассматриваться
как «мертвое пространство», так как вода асцитической
жидкости обменивается с водой тела со скоростью
40—120% в 1 ч. При введении НТО внутрь радиоактив-
ность асцитической жидкости в первые 1,5 ч выше, чем
при введении в вену, что объясняется замедленной цир-
куляцией крови в портальной системе больных цирро-
зом печени и асцитом [3, 62].
3. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ОКИСИ ТРИТИЯ (НТО) В ТЕЛЕ
И ЕЕ ИНКОРПОРАЦИЯ В ОРГАНИЧЕСКИЕ КОМПОНЕНТЫ
Окись трития сравнительно равномерно распреде-
ляется по органам и тканям. Согласно наблюдениям
Томпсона с соавторами [37, 68], через сутки после вве-
дения трития наибольшая его концентрация обнаружи-
вается в печени, крови и тонком кишечнике. Значитель-
ные количества НТО определяются в коже. Наименьшее
содержание окиси трития было обнаружено в мышцах,
жире и костной ткани (табл. 3.8). Через шесть суток
после введения содержание окиси трития во всех орга-
нах было практически одинаковым. Около 0,5—1% вве-
денного трития длительно задерживалось в организме.
Следы трития определяются в органах и тканях до
281-го дня. Следует отметить, что к этому сроку макси-
мальное содержание трития обнаруживалось в коже,
костях и мозгу. По всей вероятности, активность в этих
органах была за счет той части трития, которая дли-
6 Окись трития
81
тельно задерживается в сухом остатке органов и плохо
обменивается с водной фазой организма.
Таким образом, данные о распределении и выведе-
нии окиси трития из организма показывают, что он
в основном равномерно распределяется по органам и
тканям, относительно быстро выделяется из организма
с разными периодами полувыведения из различных ор-
ганов.
При попадании в водную фазу организма ионы три-
тия, а также дейтерия обмениваются с лабильными
атомами водорода органических молекул, входящих в
состав тканей [31, 41, 60], в том числе с атомами
водорода аминных, карбоксильных, гидроксильных,
иминных, сульфгидрильных и других групп, где атомы
водорода непосредственно не связаны с атомом угле-
рода.
Трудно оценить точно, какое количество атомов три-
тия и дейтерия обменивается с лабильными атомами
водорода органических структур тела.
Предполагают, что эти быстро обменивающиеся
атомы водорода вызывают эффект разведения НТО
(или HDO), эквивалентный 0,5—2% (54, 60] или 1—4%
[1, 31, 41] воды веса тела человека. Указанные величины
получены на основании предположения, что белки со-
ставляют 15% веса тела [97]. Из них на долю водорода
приходится 6%; при этом быстро обменивается от 6 до
15% атомов водорода [15, 67, 98]. Эти цифры показы-
вают, что обменные атомы водорода в белках состав-
ляют приблизительно 0,1% (15%Х6%Х11%) веса тела,
что соответствует воде, эквивалентной 1% веса тела,
так как в воде на долю водорода приходится 11% ее
веса.
Предполагается, что в теле человека содержится
350 г углеводов. Они составляют 0,5% веса тела. В угле-
водах на долю водорода приходится 6% и 35% из них
легко обмениваются [83, 84]. Эти величины показыва-
ют, что обменивающиеся атомы водорода в углеводах
составляют приблизительно 0,01 % (0,5% Х'6% Х35%)
веса тела, что соответствует воде, эквивалентной при-
близительно 0,1% веса тел’а.
Скорость обмена атомов водорода в жире незначи-
тельна в количественном отношении [40]. На долю
быстро обменивающихся атомов водорода в органиче-
82
Таблица 3.8
Содержание трития в органах (мккюри/г) крысы после внутрибрюшинного введения 15,2 мкюри окиси трития
Орган и ткань День забоя
1-й 6-й 12-й | 20-й | 32-й | 53-й | 83-й 131-й | 193-й | 281-й
Средний вес крыс, г
184 186 188 197 195 223 240 242 280 288
Сердце 0,73 0,61 0,59 0,26 0,13 0,043 0,022 0,0091 0,0072 0,0037
Легкие 0,94 1,0 0,58 0,27 0,13 0,055 0,033 0,0021 0,013 0,014
Печень 3,1 2,0 0,88 0,31 0,098 0,026 0,0012 0,057 0,0023 0,0014
Почки 1,3 1,1 0,57 0,24 0,097 0,036 | 0,029 0,0037 0,0053 0,0024
Желудок 1,5 1,0 0,65 0,21 0,11 0,050 0,026 0,020 0,014 0,012
Тонкий кишечник СП « 2,4 1,2 0,71 0,24 0,086 0,047 0,024 0,013 0,0073 0,0057
Продолжение табл. 3.8
День забоя
1-й I 6-й | 12-й 20-й | 32-й | 53-й | 83-й I 131-й | 1 193-й | | 281-й
Орган и ткань Средний вес крыс, г
184 186 188 197 195 223 240 242 280 288
Толстый кишечник 1,3 1,1 0,54 0,23 | 0,12 0,058 0,033 0,016 0,013 1 0,012
Мозг 0,69 0,62 0,62 0,37 0,22 0,14 0,073 0,059 0,044 0,033
Кровь 1,9 1,4 0,67 0,30 0,19 0,062 0,017 0,0031 0,001 0,001
Жир 0,58 1,5 1,4 1,1 0,62 0,36 0,12 0,084 0,044 0,019
Мышцы 0,17 1,0 0,60 0,32 0,23 0,15 0,068 0,040 0,018 0,012
Кости 0,37 0,5 0,39 0,27 0,17 о,н 0,091 0,075 0,055 0,054
Кожа 2,0 1,1 0,67 0,43 0,24 0,22 0,17 0,13 0,076 | 0,067
ских структурах тела (в белках, углеводах и жирах)
приходится такое количество водорода (0,1—0,2%), ко-
торое эквивалентно содержанию воды в теле в количе-
стве 1—2%.
В органических соединениях тритий, разумеется,
может проникать и в менее лабильные позиции водо-
рода (например, в те места, где атом водорода непо-
средственно соединен с атомом углерода). В обычных
условиях удельный вес такого обмена незначителен, и
при малой продолжительности экспериментов по балан-
су воды он обычно не принимается во внимание [40].
Однако эта сторона обмена трития имеет важное зна-
чение и широко используется при изучении промежуточ-
ных метаболических процессов [97].
Динамические наблюдения за изучением кинетики
выведения трития из организма достаточно ясно пока-
зывают, что в организме он связан не только с водой,
но и с органическими структурами тела. Этот факт
подтверждается наличием нескольких периодов полу-
выведения окиси трития из организма.
В экспериментах на мышах показано, что активность
НТО в жидкостях тела во времени падает экспонен-
циально с Ti/2= 1,6—2 суток и оказывается постоянной
в течение первых 10—15 суток. После этого срока, когда
концентрация активности в жидкости тела составляет
около 1% ее первоначальной величины, скорость умень-
шения концентрации активности падает и Т1/2 оказы-
вается равным приблизительно 11 суткам (рис. 3.11,
3.12).
Томпсон [50, 92, 99, 100] исследовал кинетику выведе-
ния еще дольше и обнаружил существование фракций
НТО с биологическим периодом полувыведения, равным
90 суткам и более.
Предполагается, что доля окиси трития, выводящаяся
из организма с малым периодом полувыведения, харак-
теризует скорость обновления воды, а доля активности,
медленно выводящаяся, представляет собой мобилиза-
цию и экскрецию трития, связанного с органическими
структурами тканей.
В экспериментах на мышах показано, что в условиях
хронического воздействия наиболее высокая концентра-
ция активности трития обнаруживается в головном
мозге, коже и мышцах и наименьшая — в печени. Другие
85
ткани занимают промежуточное положение. Концен-
трация активности трития в воде, полученной при сжи-
гании печени, была в 6 раз, а в воде из головного мозга
в 60 раз выше, чем в воде тела [1].
ад
г
£
со
§
Время, сутки
Рис. 3.11. Скорость экскреции НТО у мышей после прекращения
хронического заглатывания НТО [1]:
А — мышь № 1, вес 28,1 г, среднее ежедневное поступление Н2О 8.2 г;
О— мышь № 2, вес 31,3 г, среднее поступление Н2О 7,7 г; □ — мышь № 3,
вес 31,4 г, среднее поступление Н2О 11,8 г (по оси абсцисс — время после
прекращения воздействия, сутки): 1 — количество НТО, поступившей в орга-
низм через рот, 5 мкюри-, 2 — содержание активности воды, полученной при
сжигании сухих тканей.
У мышей после однократного введения НТО
(2,8 мкюри) концентрация активности трития быстро
падает с Т1/2, равным в среднем 1,9 суток (см. рис. 3.12).
Через 20 суток концентрация активности НТО в жидко-
стях тела составляет лишь 0,1 °/о начального уровня,
а через 50 суток — приблизительно 0,003%. Между 35 и
50 сутками Т}/2 для обновления трития был равен
12 суткам.
Так же как и в экспериментах на мышах, подвер-
гавшихся хроническому воздействию НТО, наивысшая
86
концентрация активности найдена в органических ком-
понентах мозга, кожи и мышцах. Концентрация актив-
ности других тканей была такого же порядка, как
Рис. 3.12. Скорость экскреции активности трития у мышей
после острого воздействия НТО [1]:
Д — мышь № 1а, вес 26,3 г, среднее ежедневное поступление воды 7,0 г:
О — мышь № 2а, вес 26,6 г, среднее ежедневное поступление воды 6,5 г;
□ — мышь № За, вес 25,9 г, среднее ежедневное поступление воды 7,3
1 — содержание активности в воде, полученной при сжигании сухих
тканей; 2 —содержание активности в воде тканей.
причем жир и печень содержали наименьшее количество
трития (см. рис. 3.11). Концентрация активности трития
в органических компонентах во время забоя животных
была в несколько раз выше, чем в воде тела. Однако
содержание трития, найденное в органических компо-
нентах различных тканей, было меньше уровня, необ-
ходимого для создания дозы 0,3 бэр/неделя, несмотря
на то что вводимое количество НТО составляло при-
близительно Уб летальной дозы [1].
87
У людей, в организм которых в производственных
условиях в течение восьми месяцев попадала окись
трития (активность в жидкостях тела в течение этого
срока колебалась от 6 до 70 мккюри/л и в среднем
составляла 23 мккюри/л, что эквивалентно тотальному
облучению в дозе 0,05 рад/неделя), удельная активность
в органических компонентах тела (жир, кожа) в момент
биопсии (кожа, жир из области нижней части живота)
оказалась выше, чем в воде тела. Биопсия кожи была
сделана через 51 сутки после прекращения поступле-
ния трития. В течение этого времени удельная актив-
ность НТО в жидкостях тела падала экспоненциально и
к 51-м суткам составляла 0,2 мккюри/л, период полувы-
ведения окиси трития находился в пределах от 8 до
12 суток. Результаты наблюдений показали, что жир
содержал 20%, а кожа 71% воды; содержание водорода
в указанных органических компонентах этих тканей
составляло 11,4 и 7,6% соответственно. В момент биоп-
сии удельная активность кожи оказалась в 40 раз, а
жира в 80 раз ниже, чем средняя величина удельной
активности жидкостей тела, наблюдавшейся во время
поступления трития в организм. Доза облучения, обус-
ловленная инкорпорацией трития в органические ком-
поненты кожи и жира, составляет всего 1—2%, а в го-
ловном мозге 3—5% дозы, создаваемой тритием в воде
тела и аккумулированной за время воздействия [1].
Рассмотренные материалы позволяют думать, что
радиационная опасность, обусловленная инкорпорацией
трития в долгоживущие органические компоненты, отно-
сительно незначительна по сравнению с опасностью
НТО, находящейся в воде тела [1].
4. КИНЕТИКА ВЫВЕДЕНИЯ ОКИСИ ТРИТИЯ
ИЗ ОРГАНИЗМА ЖИВОТНЫХ И ЧЕЛОВЕКА
О кинетике выведения окиси трития из организма
животных и человека можно судить не только по ре-
зультатам исследований, выполненных с НТО, но также
по материалам, характеризующим кинетику выведения
Н^О и D2O.
В литературе имеется много данных о кинетике вы-
ведения воды из организма различных видов животных
и человека. Результаты этих исследований суммированы
в табл. 3.9 и 3.10.
88
Г а б л и ц а 3.9
Периоды полувьведения Н2О, HDO и НТО у человека
Форма вводимого
соединения
Т1/2, сутки
Литература
HDO
НТО
НТО
НТО
НТО
НТО
НТО
НТО
НТО
НТО
НТО
20—29 лет
30—39 »
40—49 »
50—59 »
НТО
весна
лето
зима
НТО
9—10
9—14 (в среднем 10)
9,46^-0,88
9,3± 1,5
8—12
6,4—12,1 (в среднем 8,5)
7,5-ь 1.9
9
12,1 — 13,4
9,5±4,1
10,5
9,5
9,0
8,2
8,3
8,3
10,4
5—11 (в среднем 8—9)
[9,67]
[28]
[79]
[31]
110
[78
[102]
[99]
[ЮЗ]
[ЮЗ]
[Ю4]
[104]
[104]
[104]
[77]
Постоянные выведения воды из организма оказы-
ваются практически одинаковыми, независимо от того,
какой метод или метка используются с этой целью.
Этот факт имеет важное практическое значение. Он
свидетельствует о том, что о кинетике выведения окиси
трития из организма можно судить по результатам ис-
следований, выполненных с дейтериевой водой, а также
по материалам, характеризующим баланс обычной воды
в организме.
Приведем пример расчета постоянных выведения
окиси трития из организма по материалам, характери-
зующим баланс воды в организме взрослого человека.
Известно, что жидкость тела, общий объем которой
у взрослого человека составляет 42 л, подвержена не-
прерывному обмену с внешней средой. Здоровый взрос-
лый человек получает в сутки около 2,5—3 л жидкости,
в состав которой входит выпитая вода, вода, содержа-
щаяся в продуктах питания, и метаболическая вода
(около 300 мл).
89
Таблица 3.10
Периоды полувыведения окиси трития у млекопитающих
Объект исследования Г1/2 ,СуТКИ Литература
Человек 9,46±0,88 |79]
» 6,4±12,1 [Ю1]
» 7,5 [78]
» 9,0 |102]
Собака 5,14 ±0,88 [79]
Лошадь 8,41 ±0,18 [79]
Мышь 1 Э [1]
» 1,1 [68]
» 1, 13±0,14 [79]
2,16 ±0,24 |Ю5]
» 1,5-2,5 |103|
Крыса 3,3 [61]
» 3,53±0,40 |79|
» 3,38 ±0,15 |Ю5]
» 3,6 |83)
» 2,5 и 12,5 16,7]
Кенгуровая крыса 4,0 [Ю6|
» » 13,9—22,1 [Ю6]
Кролик 3,87 ±0,21 (79]
» 3,00±0,26 |Ю5]
Морская свинка 4 ,53 j-0,58 [105]
Хомяк 11 ,82±2,96 [79]
Эти данные уже достаточны для того, чтобы оценить
кратность накопления окиси трития, а также эффектив-
ный и биологический периоды полувыведения ее из ор-
ганизма. Расчеты показывают, что кратность накопления
(отношение всей содержащейся в организме воды к
ежедневно поступающему количеству) воды и, очевидно,
42
окиси трития равна ———-- =14—17, т. е. общее содер-
жание воды во всем организме в 14—17 раз превышает
ежедневно вводимое количество.
Для характеристики обмена радионуклидов чаще
всего используется экспоненциальный закон. В случае
наступления равновесия между поступлением, накопле-
нием и выведением воды (или окиси трития) уравнение,
характеризующее этот процесс, имеет следующий вид:
90
где qi — количество воды (или окиси трития), находя-
щейся в организме в момент времени /; — количе-
ство воды (или окиси трития), ежедневно поступающей
в организм; / — доля воды (или окиси трития), резор-
бирующейся из желудочно-кишечного тракта или лег-
ких, для воды и окиси трития f=l; X — эффективная
постоянная выведения, равная сумме постоянной радио-
активного распада Хр и постоянной биологического вы-
ведения Хб. Для воды X представляет собой постоянную
биологического выведения. Для окиси трития постоян-
ные X биологического и эффективного выведения прак-
тически одинаковы, что объясняется быстрым обменом
воды и медленным распадом трития.
По этому уравнению можно определить постоянную
выведения X и период полувыведения 71/, воды из ор-
ганизма:
для воды — /=1; qt = 42 л; 9о = 2,5—3 л.
Отсюда
X 2.5-3.. 0,0595 — 0,0715;
9/42
т _ 0,693 0,693
1/1 ~ X “ 0,0595 4- 0,0715 ’
т. е. 11,7-4-9,7 суток или после округления ТГ) = 104-12 су-
ток.
Эти величины хорошо коррелируют с литературными
данными о кинетике выведения окиси трития и дейте-
рия из организма человека (см. табл. 3.9). Как пока-
зали эксперименты, период полувыведения воды из
организма человека находится в пределах от 6 до 14
суток и в среднем составляет величину, равную 10 сут-
кам.
Кинетика выведения окиси трития из организма не
зависит от того, поступает ли окись в организм в виде
паров через дыхательные пути или в виде жидкости че-
рез желудочно-кишечный тракт. После вдыхания паров
окиси трития период ее полувыведения у шести муж-
чин, определенный по выделению НТО с мочой, коле-
бался в пределах 6,4—12,1 суток и в среднем составлял
8,5 суток [101].
Выделение НТО зависит от физиологического состоя-
ния организма. Батлер и Лерой [104] проанализировали
91
величины периодов полувыведения окиси трития у
310 человек, в организм которых активность поступала
в профессиональных условиях (рис. 3.13).
Из этих данных видно, что период нолувыведепия
окиси трития из организма человека колебался от 4
Рис. 3.13. Распределение биологических перио-
дов полувыведения НТО у людей.
до 18 суток. Однако у подавляющего числа людей Ti/t
находился в пределах 6—12 суток. Рассмотренная
группа лиц весьма гетерогенна, так как не учтено воз-
можное влияние возрастного, сезонного, температурного
и других факторов.
Дальнейший анализ наблюдений показал, что выве-
дение окиси трития из организма существенно зависит
от возраста (рис. 3.14). У лиц в возрасте 20—29 лет
период полувыведения НТО равен 10,5 суток, в возрасте
30—39 лет равен 9,5 суток, в 40—49 лет этот период
составляет 9 суток и в возрасте 50—59 лет — 8,2 суток
[103, 104].
Таким образом, обнаружено заметное ускорение
выведения НТО с увеличением возраста человека с 20—
29 до 50—59 лет. Весной и летом вода выводится из
организма человека быстрее (7\/2 =8,3 суток), чем
зимой (Т*/г =10,4 суток) [104], что, по-видимому, свя-
зано с влиянием температурного фактора. Показано,
что при температуре окружающей среды 21,2—26,7° С
период полувыведения НТО из организма человека ра-
вен 8,1 суткам, при температуре 15, 6—21,2° С 9,2 сут-
92
кам, а при 7,2—15,6° С 10,1 суткам [103, 104]
(рис. 3.15).
Вопрос о влиянии температуры среды на кинетику
выведения окиси трития невозможно однозначно решать
на основе этих наблюдений, и он, несомненно, подлежит
Рис. 3.14. Зависимость биологического периода
полувыведения НТО у человека от возраста
[103, 104].
дальнейшему изучению вследствие имеющихся в лите-
ратуре противоречивых данных.
Здесь мы имеем в виду наблюдения Фоя [105], обна-
ружившего ускорение кругооборота воды у крыс при
питье физиологического раствора и пребывании живот-
ных в холодном помещении. У крыс, содержавшихся в
условиях сравнительно высокой температуры (23—
26 °C) и относительной влажности 59—70%, при питье
дистиллированной воды период полувыведения НТО
оказался равным 3,79±0,11 суток, в то время как в слу-
чае низкой температуры (5—9 °C) и низкой относитель-
ной влажности этот период составлял 3,30±0,14 суток.
При питье физиологического раствора, период полувыве-
дения был равен соответственно 2,94±0,17 и 2,60±
±0,12 суток [105].
По мнению Фоя и Шнейдена [78], у людей, прожива-
ющих в тропиках, окись трития выводится быстрее, чем
у жителей северных стран или умеренного пояса. Эти
авторы в экспериментах на 10 студентах, проживавших
93
в тропической Нигерии, обнаружили биологический пе-
риод полувыведения равным 7,5+1,9 суток.
Однако в более поздней работе Фой [105] в специ-
альных экспериментах на крысах, находившихся в ис-
кусственно созданных тропических условиях, а также
Рис. 3.15. Соотношение между окружающей темпе-
ратурой и биологическим периодом полувыведения
НТО у человека:
а — окружающая температура; б — биологический период полу-
выведения.
при высокой (23—26 °C) и низкой (5—9 °C) температу-
рах, не смог 'подтвердить этого заключения. Окись три-
тия быстрее выводилась у крыс, которые содержались
при низкой температуре и употребляли как дистиллиро-
ванную воду (Ti/2 =3,30±0,14 суток), так и физиоло-
гический раствор (Т>/2 = 2,60+0,13 суток). У крыс, на-
ходившихся в искусственно созданных тропических ус-
ловиях, период полувыведения НТО оказался равным
соответственно 3,67+0,19 и 2,87±0,11 суток и был за-
метно выше, чем у крыс, содержавшихся при низкой
температуре.
У крыс, употреблявших в качестве питьевой воды
физиологический раствор, наблюдалось более быстрое
обновление воды. По мнению Фоя [105], этот факт обус-
ловлен более интенсивным потреблением воды этими
животными.
94
Скорость выведения окиси трития зависит, кроме
того, от количества потребляемой воды (рис. 3.16). Со-
гласно наблюдениям Пинсона и Лангхема [1], у одного
субъекта при ежедневном потреблении воды в количе-
стве 2,7 л биологический период полувыведения НТО
Рис. 3.16. Экскреция НТО у человека как функция потреб-
ления воды. (29,4/0,7 = 42,0 л = объем разведения; 42,0/73,5 =
=-57,1% веса тела) [1].
был равен 10 суткам. При увеличении потребления воды
до 12,8 л!сутки биологический период полувыведения
окиси трития снизился до 2,4 суток (рис. 3.17).
Авторы предполагают, что при ежедневном насыще-
нии жидкостью период полувыведения окиси трития из
организма человека можно понизить до 1,5 суток [1].
При употреблении воды ad libidum у восьми субъектов
биологический период полувыведения окиси трития на-
ходился в пределах 9,3—13 суток и в среднем был равен
11,5 суткам [1]. Рассмотренные материалы свидетельст-
вуют о том, что постоянная скорость выведения НТО из
организма наблюдается лишь при поступлении одинако-
вых количеств воды.
У млекопитающих период полувыведения окиси три-
тия изменяется в широких пределах: от 1,1 у мышей
до 6—12 суток у человека (табл. 3.11).
Весьма высоким (около 12 суток) оказался период
полувыведения окиси трития у кенгуровых крыс
95
(Kangaroo rat Dipodomys deserti), постоянно живущих
в тропических условиях, что свидетельствует о высокой
степени консервации воды у этих животных.
Рис. 3.17. Зависимость периода полувыведения экскреции
НТО у человека от количества потребляемой воды:
2,7 л — среднее ежедневное поступление воды; 12,8 л — среднее
поступление воды.
Таблица 3.11
Соотношение мекду весом тела, содерканием обменной воды,
биологическим периодом полувыведения НГО и потерей воды [79]
Вид жи- вотного Пол Вес, г Обменная вода, % веса тела Г1/2. сутки Потеря воды, мл [сутки
Мышь ж 21,4 58,49±3,97 1,13 ±0,14 7,22-4-1,15
Крыса м 298 59,61 ±4.04 3,53±0,40 34,54±4,90
Крыса м, ж 93 62,20±2,35 11,82±2,96 3,75±0,95
Кролик ж 3159 58,35±5,34 3,87±0,21 338 ±62
Собака м 10 582 65,95± 1,42 5,14-ь0,18 946±124
Человек м, ж 67 302 55,34 ±5,31 9,46-f-0,88 2747 ±519
Лошадь м 398 533 65,71 ±0,72 8,41 ±0,53 21722 ±3247
96
У собак кинетика выведения НТО из организма, по-
казанная на рис. 3.18, описывается уравнением
Ct = 182,7 е-°’13482'.
Здесь Ct — концентрация НТО в воде тела в момент
f, мккюри) мл\ 182,7 — концентрация трития в воде тела
Рис. 3.18. Кинетика выведения НТО у собак [79].
в момент /о, мккюри)мл\ е — основание натуральных
логарифмов; 0,13482 — константа скорости выведения
НТО, сутки.
Согласно этому уравнению, период полувыведения
НТО из организма собак равен 5,14 суток.
Были сделаны попытки оценить соотношение между
весом тела животного и скоростью обновления воды
(рис. 3.19) [79]. Такое соотношение (на единицу веса)
удовлетворительно описывается степенной функцией
у = ах\
где у — обновление воды, мл!сутки\ х — вес тела, г;
а и b — константы.
7 Окись трития
97
Согласно наблюдениям Ричмонда и др. [79], зависи-
мость кинетики выведения НТО от веса тела у семи
видов млекопитающих (см. рис. 3.19) описывается сле-
дующим уравнением:
у = 0,4844-х0’8006 .
Коэффициент регрессии 0,8006±0,0692 свидетельст-
вует о том, что ежедневное обновление воды на единицу
Рис. 3.19. Зависимость потери воды от веса животного.
веса происходит непропорционально весу тела. При
этом чем крупнее животное, тем медленнее происходит
обновление воды на единицу веса тела. Если бы обнов-
ление воды было пропорционально весу тела, то вели-
чина b была бы равной 1, а не 0,8006. Константа а, рав-
ная 0,4844, имеет малое физиологическое значение, так
как она характеризует величину у, когда х=1.
98
Известно, что скорость обновления воды падает с
увеличением веса животного, поэтому биологические
параметры, которые контролируют задержку и обмен
воды у мелких лабораторных животных, по-видимому,
отличаются от таковых у крупных животных и чело-
века [79].
Из рассмотренной группы животных за пределы 95%
вероятности выпадают лишь кенгуровые крысы, что сви-
детельствует о существовании у них особых механиз-
мов, способствующих консервации воды и выживанию
животных в условиях ограниченного поступления воды
в организм. На этом факте мы остановимся подробнее
ниже.
Заслуживают внимания также результаты наблюде-
ний Адольфа [107], изучавшего отношение между ско-
ростью потребления воды и весом тела у 14 видов мле-
копитающих.
Уравнение регрессии:
у — 0,01х0’88,
где у — потребление воды, мл!ч\ х—вес тела, г.
Автор также оценил соотношение между весом тела
и интенсивностью выделения мочи, которое, как оказа-
лось, описывается близким к только что рассмотренному
уравнению:
у = 0,0064 -х0’82.
Коэффициенты регрессии, характеризующие соотно-
шение между весом тела и потреблением воды (0,88),
между весом тела и выделением мочи (0,82), оказались
практически такими же, как и коэффициент регрессии
(0,80), установленный в экспериментах с НТО и харак-
теризующий интенсивность обновления обмениваемого
резервуара воды тела.
Этот факт лишний раз подчеркивает правильность
того положения, что информацию о кинетике обмена
окиси трития в организме животных и человека можно
получать различными путями.
Большой интерес представляют результаты наблю-
дений за кинетикой выведения окиси трития у кенгуро-
вых крыс. Уникальный водный и электролитный обмен
этих животных способствует положительному водному
балансу (при питании только сухим зерном). Какого-
7* 99
либо специализированного водного депо у этих грызу-
нов, обитающих в пустыне, не существует.
Общее содержание воды в организме кенгуровых
крыс такое же, как и у других грызунов — 62—70%.
Оно было практически одинаковым у животных, полу-
чавших воду и сухую пищу [68, 106, 108].
Водный обмен у кенгуровых крыс довольно стаби-
лен. Общее количество обменной воды у животных, ко-
торые содержались в лабораторных условиях в течение
18 и 100 суток после поимки в пустыне, было практи-
чески одинаковым и составляло соответственно 62 и
66,6% веса тела [68, 106]. Эти наблюдения не подтверж-
дают данных [108] о том, что у животных, длительно
находившихся в лабораторных условиях, воды содер-
жится несколько меньше, чем у только что пойманных.
Последнее можно объяснить тем, что животные, дли-
тельное время содержащиеся в лабораторных условиях,
вследствие малой подвижности имеют менее развитую
мышечную систему; поэтому на единицу их веса прихо-
дится больше жира, который содержит меньше воды,
чем мышечная ткань.
По сравнению с белыми крысами у кенгуровых крыс
окись трития выделяется очень медленно. У первых
период полувыведения НТО равен приблизительно
4 суткам, у вторых—10—15 суткам при поступлении
воды соответственно в количестве 3,9 и 2,9 г на крысу
в сутки. Следует подчеркнуть, что окись трития у кен-
гуровых крыс выделяется медленнее, чем у других
млекопитающих (в том числе у собак, обезьян и чело-
века) при поступлении воды ad libidum [68, 106]. В ос-
нове медленного выделения воды у кенгуровых крыс, в
результате чего они приспособились к жизни в пустын-
ных условиях, лежат разнообразные механизмы, еще не
изученные.
Скорость фильтрации в клубочках, размеры почек
и количество нефронов у них такие же, как и у других
крыс подобного веса [109, 110]; причем обнаружено не-
которое своеобразие в строении собирательных прото-
ков и сосочков почек.
У кенгуровых крыс установлена также высокая кон-
центрация антидиуретического гормона в моче и задней
доле гипофиза [111]. Хоуэл и Гёч [112] предположили,
что у кенгуровых крыс возможна абсорбция воды из
100
мочевого пузыря; однако этот факт не был подтвержден
другими исследователями [93]. У кенгуровых крыс была
найдена более высокая концентрация электролитов в
моче [113] и большая реабсорбция воды из канальцев
по сравнению с белыми крысами [97].
Логарифм беса твердого остатка тепа,г
Рис. 3.20. Соотношение между содержанием воды в теле и
весом твердого остатка (У= 1,435-Л’1-012; г = 0,999) [79].
Таким образом, в основе уникального водного об-
мена у кенгуровых крыс лежат сложные механизмы,
связанные как с анатомо-физиологическими особенно-
стями строения и функции почек, так и с особенностями
нейрогуморальных отношении в организме. Эти меха-
низмы обеспечивают консервацию воды в организме и
способность животных жить в пустынных условиях при
высокой температуре и незначительном поступлении
воды в организм с сухими продуктами питания.
На рис. 3.20 показано соотношение между логариф-
мом содержания воды в теле и логарифмом твердого
веса тела для семи видов млекопитающих. Это соотно-
шение является относительно постоянным. При этом
101
степень гидратации у кенгуровых крыс оказывается со-
вершенно нормальной. Последнее указывает на то, что
необычная способность такого вида млекопитающих
существовать в условиях пустыни обусловлена не
наличием специализированных депо для воды, а свойст-
вом почек консервировать воду в организме.
Большинство материалов по кинетике обмена НТО
получено в экспериментах сравнительно малой продол-
жительности (1,2 недели). В результате этого многие
исследователи говорят о существовании лишь одного
периода полувыведения НТО из жидкой фазы организ-
ма. Однако за последние годы появились работы, в ко-
торых исследована кинетика обмена НТО в длительных
экспериментах. С этими данными мы частично познако-
мились ранее; они указывают на существование не од-
ного, |а нескольких периодов полувыведения НТО из ор-
ганизма. Обширные исследования в этом плане прове-
дены А. Г. Истоминой, одним из авторов этой книги.
В экспериментах на людях различного возраста по-
казано, что период полувыведения D2O увеличивается
с увеличением возраста. Это свидетельствует о замедле-
нии скорости кругооборота воды с увеличением возра-
ста [114].
У млекопитающих различных размеров (крысы, вер-
блюда, быка) относительный кругооборот воды (на еди-
ницу обмена веществ) может быть одинаков, несмотря
на различия в абсолютных величинах. У крупных мле-
копитающих потеря воды с калом относительно выше,
чем у мелких, но эта закономерность наблюдается непо-
стоянно [115].
Скорость обновления воды существенно изменяется
при различных патологических процессах.
Изучение водного обмена у детей (в возрасте от 14
месяцев до 2 лет), страдавших тяжелой формой хрони-
ческой дистрофии, показало, что изменение скорости об-
новления воды после диффузии в водное пространство
зависит от стадии заболевания. Во время одной фазы
период полувыведения НТО из водного пространства
составлял 18,5 суток, а во время другой — 2,5 суток.
В течение олигурической фазы скорость обновления во-
ды была крайне замедленной — почти до 0; при
увеличении диуреза она возрастала (Ь/, =6—8 суток)
[116].
102
Большую роль в регуляции водного обмена играет
гипоталамус, что объясняется наличием в нем раздель-
ных питьевого и пищевого центров, осморецепторов,
ядер, секретирующих антидиуретнческий гормон; цент-
ров, регулирующих объем дыхания, потоотделение, кож-
ный кровоток и слюноотделение. Кроме того, имеет зна-
чение непрямое влияние гипоталамуса па различные эн-
докринные железы [115].
При частичном разрушении стебля гипофиза обнару-
живается увеличение потребления воды. У оперирован-
ных крыс кортизон усиливает диуретический эффект
[Н7].
5. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ОКИСИ ТРИТИЯ
В ОРГАНАХ И ТКАНЯХ, ПО ДАННЫМ АВТОРАДИОГРАФИИ
Т. И. Горячева
Закономерности микрораспределения трития при
введении его в виде окиси в структурных компонентах
ткапей и органов изучены неполно. Ниже будут приве-
дены результаты исследований по микрораспределению
и кинетике выведения НТО из органов крысы, получен-
ные методом авторадиографии.
Опыт был поставлен на белых крысах-самцах весом
160—170 г. Изотоп вводили внутрибрюшинно в дозе
0,6 мкюри]г веса животного. Животных забивали путем
декапитации через 15, 30 мин; 1, 4 ч; 1, 2, 4, 8, 16 и
32 суток после введения изотопа (по 2—3 крысы на
каждый срок). Для определения трития в различных
элементах крови был поставлен дополнительный опыт
на четырех крысах (две контрольные и две подопыт-
ные). Этих крыс забивали через 24 ч после введения
изотопа, в период максимального накопления трития.
Кровь центрифугировали и отдельно брали мазки сы-
воротки, лейкоцитов и эритроцитов. Параллельно брали
мазки крови контрольных крыс.
Для исследования распределения трития по органам
и тканям была применена общепринятая методика ра-
боты с жидкой фотоэмульсией. В опыте использовали
эмульсию типа Р производства НИКФИ, препараты экс-
понировали в течение семи суток. Подсчет зерен (сле-
дов трития) проводили в 20—30 полях зрения с помо-
щью окуляра с сеткой в иммерсионном поле микроскопа.
103
Одновременно с подопытными были забиты три конт-
рольные крысы, которым изотоп не вводили; их органы
подвергали такой же обработке, как и органы опытных
животных. Кроме того, во избежание ошибок в оценке
тритированных препаратов было приготовлено три кон-
трольных полива эмульсии на стекло без срезов орга-
нов и мазков крови для определения вуалевого фона.
Работы проводили без охлаждения, при обычной
комнатной температуре. При обработке гистологических
срезов органов тритированных животных определенная
доля НТО, возможно, переходит из препаратов в рас-
твор, в результате чего значительная часть активности
теряется. Однако полученные результаты показали, что
и такой метод позволяет ориентировочно судить о мик-
рораспределении и кинетике выведения окиси трития из
органов и тканей животного.
В результате просмотра фоновых препаратов (без
среза органов) было обнаружено наличие небольшого
количества зерен (на площади 100 кв. мкм), в среднем
94 зерна. В тритированных препаратах периферической
крови и костного мозга подопытных животных зерна
равномерно располагались по всему мазку. Избиратель-
ного отложения трития в ядро или протоплазму клеток
пе обнаружено. В этих структурах тритий содержался
в одинаковых количествах.
В ранние сроки (15, 30 мин) после введения окиси
трития в периферической крови обнаруживается не-
большое увеличение количества зерен (на 21—38 по
сравнению с фоном). В костном мозге на одно поле
зрения в среднем приходилось по 16 и 34 зерна. Через
1 и 4 ч после введения окиси трития в костном мозге
наблюдается увеличение числа зерен в среднем на 52
и 59 на одно поле зрения, тогда как в крови в эти же
сроки обнаруживается 23 и 31 зерно соответственно.
Таким образом, в результате просмотра гисторадио-
грамм мазков крови и костного мозга обнаружена раз-
ница в содержании трития в них.
Через 15—30 мин после введения изотопа в крови
выявляется больше следов трития, чем в костном мозге
(на 23%). Большая величина активности крови, по-ви-
димому, обусловлена быстрым всасыванием окиси три-
тия из брюшной полости и поступлением ее в кровь. В
более поздние сроки, напротив, концентрация окиси три-
104
тия в костном мозге оказывается выше, чем в крови
(до 120%).
По данным авторадиографии, максимальная величи-
на активности в крови (рис. 3.21, а) и костном мозге
(см. рис. 3.21, б) наблюдается на первые-вторые сутки
после введения НТО, когда в крови в среднем прихо-
дится 124 и 176 зерен, а в костном мозге — по 189 и
205 зерен.
С четвертых суток опыта происходит резкое сниже-
ние числа зерен в одном поле зрения. В крови в сред-
нем приходится 70, в костном мозге 138 зерен. К вось-
мым суткам содержание активности в крови (рис. 3.22, а)
продолжает снижаться и достигает 40, а в костном
мозге — 55 зерен (см. рис. 3.22,6). Через 16 суток
после введения как в крови, так и в костном мозге со-
держание трития очень небольшое. Оно соответствует
числу зерен, обнаруженных на ранних сроках опыта.
В результате подсчета зерен в различных компо-
нентах крови найдена существенная разница между ни-
ми. Тритий накапливается неравномерно в отдельных
фракциях периферической крови. Максимальная кон-
центрация активности обнаружена в сыворотке крови и
лейкоцитах (150 и 74 зерен), в то время как в эритро-
цитах (20 зерен) активность практически отсутствовала.
По результатам гисторадиограмм мазков перифери-
ческой крови и костного мозга были оценены периоды
полувыведения трития из крови и костного мозга
(рис. 3.23, а). Установлено, что в ранние сроки экспе-
римента (первые восемь суток) окись трития из крови
и костного мозга выводится примерно с одинаковой
скоростью. Периоды полувыведения для крови и кост-
ного мозга оказались практически одинаковыми и были
равны соответственно приблизительно 2,8 и 3 суткам.
Наши наблюдения хорошо согласуются с данными
Ричмонда и др. [79], установивших, что период полувы-
ведения окиси трития из организма крыс равен 3,5±
±0,4 суткам.
Окись трития распределяется по органам и тканям
сравнительно равномерно (рис. 3.24—3.26)). Во всех ор-
ганах максимальная величина активности обнаружива-
ется на первые — четвертые сутки опыта, с максимумом
на четвертые сутки (см. рис. 3.23, б). Наиболее высо-
кое содержание активности на четвертые сутки наблю-
105
Рис. 3.21. Гисторадиограмма мазка периферической крови («) и
костного мозга (б) через сутки после инъекции НТО. Значительное
количество зерен трития равномерно располагается по мазку по
всем клеточным элементам 7x90.
Рис. 3.22. Гисторадиограмма мазка периферической крови (а) и
костного мозга (б) на восьмые сутки опыта. Снижение числа зе-
рен по сравнению с первыми сутками опыта. Равномерное рас-
пределение зерен в препарате (число зерен уменьшено по срав-
нению с рис. 3.21,6) 7X90.
7 2 4 6 8 10 12 Vt 16 18 20 22 24 26 28 30 32
Рис. 3.23. Кинетика накопления и выведения окиси трития из
отдельных органов:
а — из крови и костного мозга (------костный мозг. О —кровь); б — из
различных органов ( О— почка,--------печень. X — головной мозг;---------
сердце); в — из разных отделов почек (/ — корковый слой, 2 — мозговой слой).
Рис. 3.24. Гисторадиограмма среза поджелудочной железы (а) и
печени (б) через сутки после введения НТО. Зерна трития рас-
пределены равномерно в эпителиальных клетках, прослойках и
протоплазме печеночных клеток. 7X90.
Рис. 3.25. Гисторадиограмма
среза головного мозга через
двое суток после введения
НТО. Небольшое число зерен,
равномерно распределенных
по всей структуре органа.
7X90,
Рис. 3.26. Гисторадиограмма
среза яичка через сутки после
введения изотопа. Небольшое
число зерен трития, равномер-
но распределенных по всему
препарату. 7X90,
дали в надпочечниках, поджелудочной железе, печени,
почках и слюнной железе, а наименьшее — в головном
мозге и яичках. Желудочно-кишечный тракт, щитовид-
ная железа, сердце, селезенка, легкие занимают про-
межуточное положение.
По сравнению с первыми сутками опыта число сле-
дов трития значительно снизилось на 16-е сутки. К это-
му времени тритий распределяется по органам и тканям
в равных количествах, за исключением слюнной и под-
желудочной желез, где число зерен в 2—3 раза превы-
шает число зерен в остальных органах. На 32-сутки опы-
та число зерен в различных органах продолжает умень-
шаться, особенно интенсивно в почках и желудочно-ки-
шечном тракте. Очевидно, это можно связать с быстрым
выведением трития из этих органов.
На рис. 3.23,6 представлены данные о кинетике вы-
ведения окиси трития из различных органов. Макси-
мальное содержание трития вс всех органах приходит-
ся па четвертые сутки, после чего оно резко понижается.
Гисторадиограммы различных органов показывают,
что тритий, как правило, распределяется равномерно по
всей структуре органа. Исключение представляют почки
и желудочно-кишечный тракт. В почках во все сроки
наблюдения число зерен больше в корковом слое (па
первые сутки опыта 270 зерен), в го время как в моз-
говом слое в этот же срок зерен значительно меньше
(до 177) (см. рис. 3.23, в). В корковом слое следы три-
тия обнаруживаются до 32-х суток, в мозговом же слое
они заметны только до 16-х суток опыта. Этот факт
свидетельствует о реабсорбции значительного количе-
ства окиси трития в канальцах почек, составляющих ос-
новную часть коркового слоя почек. В кишечнике наи-
большее количество зерен наблюдается в ворсинках, в
подслизистой и мышечной оболочках количество зерен
меньше.
В соответствии с результатами наблюдений других
авторов приведенные данные свидетельствуют о том, что
тритий сравнительно равномерно распределяется по ор-
ганам и тканям. В ранние сроки опыта (от 30 мин до
4 суток) выявлены небольшие различия в распределе-
нии окиси трития между органами, а именно больше
всего НТО содержится в поджелудочной железе (см.
рис. 3.24, а), надпочечниках, печени (см. рис. 3.24, б),
109
почках, и меньше всего в семенниках, головном мозге.
Остальные органы занимают промежуточное положение.
Кроме того, окись трития сравнительно равномерно рас-
пределяется в паренхиматозных и соединительнотканых
компонентах органа. Отсутствуют также различия в
уровнях накопления окиси трития в протоплазме и ядре
клеток, что резко отличает ее от тимидина, который
включается только в ядро.
Таким образом, опыты по изучению закономерно-
стей распределения трития в тканях авторадиографи-
ческим методом показали, что максимальное содержа-
ние окиси трития в крови и костном мозге отмечается
на первые-вторые сутки опыта, в других органах — на
четвертые сутки. Снижение активности в крови и кост-
ном мозге происходит значительно раньше, чем в
остальных исследовавшихся органах. Тритий неравно-
мерно распределяется по элементам крови. Наибольшее
количество его обнаруживается в сыворотке и лейкоци-
тах; в эритроцитах он практически отсутствует.
Тритий по всей структуре органа распределяется
равномерно, за исключением почек, где больше актив-
ности отмечается в корковом слое.
В первые восемь суток наблюдается неравномерное
накопление трития в разных органах. С 16-х суток опы-
та существенной разницы в содержании трития не отме-
чается. Наибольшее количество окиси трития наблю-
дается в поджелудочной железе, надпочечниках, пече-
ни, почках, слюнных железах. Наименьшее количество
трития содержится в головном мозге.
6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ТРИТИЯ
ВНУТРИ ОРГАНИЗМА ПО УДЕЛЬНОЙ АКТИВНОСТИ ВОДЫ
КРОВИ, ВЫДЕЛЕНИЙ И ВЫДЫХАЕМОГО ПАРА
Ю. М. Штуккенберг
Все исследования, проведенные как с HDO, так и
НТО, показывают, что при любом способе попадания
НТО в организм через 0,5—2,5 ч концентрация трития
в водной фазе всех органов и тканей, крови и мочи ста-
новится одинаковой. Поэтому, зная концентрацию три-
тия в воде, можно определить концентрацию трития во
всей водной фазе организма. Поскольку упругость паров
НТО больше, чем у Н2О, обычная вода испаряется не-
110
сколько быстрее, так что происходит обогащение воды
НТО. Поэтому концентрация паров выдыхаемого возду-
ха у животных и человека несколько иная, чем равно-
весная концентрация трития в воде организма, крови
и моче.
Опыты, проведенные К. М. Богдановым, М. И. Шаль-
ковым, Ю. М. Штуккенбергом в 1953—1954 гг. [33—
36] с мышами, крысами и кроликами, показали, что в
пределах ошибок эксперимента концентрация трития
в водной фазе органов и тканей, крови и моче живот-
ных одинакова. На рис. 3.27 приведены результаты опы-
тов за первые 15 суток. Такая картина наблюдается
для всех исследованных органов и тканей: мозга, лег-
ких, сердца, печени, почек, селезенки, кожи, мышц, ко-
стей.
Из полученных результатов следует, что для крыс
среднее за время наблюдения отношение удельной ак-
тивности воды органов и тканей к удельной активности
воды крови равно 1,05. При этом с течением времени
эта величина испытывает флуктуации в обе стороны в
пределах ±10%. Это отношение для всей воды орга-
низма и крови для мышей равно 1,03. При этом процент
воды в теле мышей, определенный при обезвоживании
целых тушек, был равен 66%. Отклонения от 1,03 были
в пределах 0,97—1,11. При этом не отмечалось систе-
матических отклонений за время наблюдения, начиная
от первого часа после введения НТО подкожно.
Таким 1 образом, среднее значение отношения
хь/хк='1,04. В пределах ошибок экспериментов удель-
ная активность трития в воде органов и тканей мозга
и крови одинакова.
При исследовании удельной активности паров выды-
хаемого воздуха, как показали опыты, удельная актив-
ность выдыхаемых паров несколько ниже удельной ак-
тивности трития в воде органов, крови и мочи. Отноше-
ние средней концентрации паров к воде тела не пре-
вышает 10—15% для крыс и кроликов. По данным ра-
боты {96], для людей наблюдается такая же картина,
т. е. удельные активности воды тела, мочи и крови ока-
зываются одинаковыми и удельная активность выды-
хаемых паров на 5—15% ниже. При этом- аномально
большая разница в этих концентрациях замечена у двух
голубей, для которых такое отношение равно 0,55 и 0,35.
111
Удепьная активность, мкюри/fin
Рис. 3.27. Измене-
ние удельной ак-
тивности трития в
крови и моче крыс
со временем:
забитые крысы: Я—
вода тушки; А—вода
крови и • — вода мо-
чи: 0 — вода мочи
контрольных крыс.
На основании экспериментов, описанных выше, ак-
тивность трития в организме крыс уменьшается по за-
кону
/ _ °-693 t __ 0»693 X
Q(0 Q(lW,70e 25~ ЬО.ЗОе 1215 ),
где Qo — начальная активность в организме. При этом
активность воды тела убывает по закону
/ _ °-693 t _ о»в93 А
QB(0-зДо,9Ое~ 2’5 -1-О.Юе |2’5 ),
где Qb0 — начальная активность воды тела(?в0 = Оо- От-
ношение активности трития в организме Q к воде тела
Qb при однократной
Величины QolQb для
затравке непрерывно возрастает,
различных t приведены ниже.
2,5 5,0 7,5 10 12,5 15 20 30
1,1 1,4 1,6 1,9 2,2 2,4 2,8 2,8
этих данных на человека необхо-
сутки.........
Q/QB ............
Для перенесения
димо знать динамику накопления и выведения трития в
сухом остатке органов и тканей. Скорость водного обме-
на у человека меньше, чем у крыс, в 3—4 раза. Обмен
трития с органическими структурами у человека также
совершается медленнее, чем у животных. При этом долж-
на быть определенная корреляция между скоростями
этих процессов. Так, из средних балансных соображе-
ний следует, что период обновления белков составляет
около 80 суток. Действительно, в организме человека
белки составляют 19 вес. %, т. е. 13,3 кг на 70 кг веса.
При суточной норме потребления белков 100—120 г пе-
. ~ 0,693-0,19-70 ол , _
риод их полуобновления равен Т=---------------=84±7
суткам. Период полуобмена белка для всего организ-
ма, найденный путем применения меток N15 и Т, равен
около 80 суток, т. е. близок к приведенному выше. Из
аналогичных балансных соображений средние
полуобновления жиров и углеводов 7угл
ственно равны
Т
1 ж
периоды
соответ-
0,693-0,12-70 . 0,693-0,17-70
0,05
™ 0,693-0,01 -70 1
Гугл =--------= у ’
суток,
0,06
8 Окись трития
113
где 0,12—0,17—весовая доля жира, кг, в организме,
0,05—0,06 — суточное потребление жиров.
Поскольку средний период полуобновления органи-
ческих структур, как показали опыты с животными,
близок к периоду для белков, можно считать, что содер-
жание трития в сухом остатке органов и тканей чело-
века, определяется средним полупериодом 80 суток.
Для однократного попадания НТО в организм вели-
чины k = Q/Qti при различных t приведены ниже.
/, сутки..........................12,5 25 37,5 50 62,5 75 87,5
k............................... 1,2 1,4 1,7 2,0 2,2 2,5 2,8
При хроническом попадании трития в организм его
доля в сухом остатке определяется отношением коэф-
фициентов обмена и не может сильно отличаться при
равновесии от такого же отношения для животных.
Наибольшее равновесное значение этого отношения не
превышает 0,2—0,3. При этом в 1 г ткани в среднем
будет содержаться 90% трития в виде НТО в водной
фазе и 10% трития в сухом остатке вместе с растворен-
ными в воде соединениями трития, кроме НТО. До на-
ступления равновесия содержание трития в воде тела
еще больше; оно постепенно уменьшится до равновес-
ного при хроническом попадании НТО в организм.
Таким образом, с точностью до 5—10% можно счи-
тать, что вся активность в ткани в любом случае содер-
жится в водной фазе в виде тритиевой воды НТО.
В дальнейшем была разработана более простая и
удобная методика определения трития в водной фазе
организма по активности его в водяных парах выды-
хаемого воздуха. Методика была отработана на жи-
вотных, проверена на людях, внедрена в практику и
является широко применяемым методом контроля за со-
держанием трития в организме при действии НТО [6а].
Опыты, поставленные на различных животных, показа-
ли, что обеднение паров выдыхаемого воздуха окисью
трития для этих животных составляет около 10%.
7. ТКАНЕВЫЕ ДОЗЫ ПРИ ОДНОКРАТНОМ ВВЕДЕНИИ
животным окиси ТРИТИЯ
А. Г. Истомина
Количественную оценку биологического действия лю-
бого радиоактивного изотопа на живой организм невоз-
можно произвести без знания тканевой дозы, получае-
114
Moil организмом в целом, а также тем или иным крити-
ческим органом.
Для оценки суммарной тканевой дозы, полученной
животными с момента введения окиси трития до гибели
или за любой другой интервал времени, необходимо
знать: 1) количество введенного вещества; 2) распре-
деление его по органам и тканям; 3) з|аконы выведения
окиси трития из органов и тканей.
Эксперименты на крысах
Окись трития вводили внутрибрюшинно однократно
белым беспородным крысам-самцам. У крыс регулярно
собирали суточную мочу. В определенные сроки после
введения изотопа крыс забивали для определения со-
держания трития в органах и тканях. У крыс брали
следующие ткани: печень, мышцы, кожу и кость.
В экспериментах с окисью трития удобно исследо-
вать отдельно водную фазу органа или ткани и сухой
остаток. Для определения активности водной фазы ор-
ганизма органы и ткани, а также мочу сушили на ва-
куумно-сушильной установке с улавливанием паров во-
ды в ловушках с жидким азотом.
Концентрацию трития, включенного в структурные
элементы, определяли следующим образом: ткани высу-
шивали до постоянного веса при температуре 90° С (в
шкафу ВШ — 0,035 М, снабженном ловушкой с жидким
азотом). Затем павеску ткани или органа сжигали в
колбе с кислородом [118]. Извлеченную из сырой ткани
и мочи воду, а также воду, полученную при окислении
водорода сухого остатка ткани, измеряли на установке
с жидкими сцинтилляторами [119]. Концентрацию трития
в любом органе и ткани вычисляли как сумму количе-
ства трития в водной фазе и сухом остатке грамма сы-
рой ткани:
а = kBaB 4- kzaz, (3.1)
где aQ и ас — концентрация трития в воде и сухом
остатке соответственно, a kQ и kc—содержание в 1 г
данной ткани воды и сухого остатка соответственно.
Мощность тканевой дозы трития в организме крысы
определяли по формуле
Р 2,9- 105-а рад/сутки, (3.2)
здесь а — концентрация трития в сырой ткани.
8* 115
Суммарная тканевая доза, полученная крысой с мо-
мента введения окиси трития до любого дня, равна ин-
тегралу мощности дозы по времени
Dt - \ Pdt - 2,9-105 f adt. (3.3)
b b
Для изучения поведения окиси трития в организме
взрослых крыс при однократном введении было постав-
лено три опыта с разным количеством введенного НТО:
Рис. 3.28. Изменение со временем удельной активности окиси
трития в воде органов и тканей крыс, получивших одно-
кратно 3-10-3 кюри[г НТО (в процентах по отношению к
количеству НТО, введенной на 1 г веса крысы).
1) 3-ГО-3 кюри/г — остроэффективная доза трития, все
крысы погибли между третьими-четвертыми сутками;
2) 3,3-10-4 кюри)г, в этом опыте развивалась подостр|ая
форма лучевой болезни, переходящая в хроническую;
3) 1,3-10-4 кюри!г. опыт с введением небольшого ко-
личества НТО — хроническая форма лучевой болезни.
Опыт 1-й был поставлен на 24 крысах.
Крыс забивали через 0,5; 1; 2; 2,5 суток после введе-
ния окиси трития, по две крысы на каждый срок. Остав-
шиеся крысы погибли в период между третьими-четвер-
тыми сутками.
На рис. 3.28 приведены средние данные об удельной
активности окиси трития в воде, извлеченной из орга-
нов и тканей крыс, в зависимости от времени с момента
введения.
116
Удельная активность окиси трития в воде различных
тканей одной крысы в пределах ошибки измерения была
одинакова, что совпадает с литературными данными
[8]. Изменения НТО в водной фазе организма можно
представить в виде суммы двух экспонент: 77% окиси
трития выводится с периодом полувыведения четверо
суток и 23% с периодом полувыведения 0,2 суток.
Таблица 3.12
Средняя концентрация трития в высушенных тканях
крыс при введении 3,0-10“3 Ktopujz
Ткань и орган Концентрация
10 4 кюри/г к начальному коли- честгу НТО, % (на грамм живого веса)
Печень 6,0±1,9 20
Мышцы 2 ,9± 1,2 9,7
Кожа 2,3±0,8 7,7
Кость 0,83±0,5 2,8
В табл. 3.12 представлены данные об измерении кон-
центрации трития в сухом остатке тканей крыс. В связи
с большим индивидуальным разбросом в обмене окиси
трития со структурными элементами тканей по резуль-
татам опыта нельзя было установить закон изменения
со временем концентрации сухого остатка тками.
Из таблицы видно, что наибольшее количество три-
тия обнаружено в структурных элементах печени, затем
идут мышцы, кожа и менее всего приходится на кость.
Опыт 2-й был поставлен на 30 крысах. Крыс заби-
вали через 3, 8, 14, 22 и 28 суток после введения окиси
трития. В первые сутки у крыс собирали суточную мочу
для определения спада активности НТО в водной фазе.
У половины крыс, предназначенных для специальных
опытов (см. раздел Л. Л. Федоровского), были уда-
лены надпочечники. Как показывают результаты, это
не повлияло на поведение трития в организме кры-
сы.
На рис. 3.29 показано изменение со временем удель-
ной активности окиси трития в водной фазе организма.
Независимая обработка тех и других данных по методу
наименьших квадратов показала, что они подчиняются
одному и тому же закону и могут быть представлены
117
в виде суммы двух экспонент с периодами иолувыведе-
ния 0,1 и 3,05 суток, причем с первым периодом выво-
дится 17,5% окиси трития, а со вторым — 82,5%.
Результаты по определению концентрации трития в
сухом остатке приведены на рис. 3.30.
Рис. 3.29. Изменение со временем удельной активности
окиси трития в водной фазе организма крыс, получив-
ших 3,3-10~4 кюри/г НТО (в процентах по отношении
к количеству НТО, введенной на 1 г веса):
О — средние результаты измерения мочи и органов неоперирован
ных крыс; х — то же для оперированных крыс.
Опыт 3-й был поставлен на 25 крысах. У семи крыс
регулярно собирали мочу. Через 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64
суток после введения окиси трития забивали по три
крысы. Результаты измерения удельной активности оки-
си трития в воде мочи и органов представлены на
рис. 3.31.
Большой срок наблюдений позволил выявить, кроме
наблюдавшихся в предыдущих опытах двух периодов
71 = 0,1 суток (24,5%) и 72 = 3,5 суток (75,4%), большой
период полувыведения окиси трития из водной фазы,
118
равный 17 суткам (0,15%). Данные о сухом остатке
приведены на рис. 3.30.
Как отмечалось выше, для определения концентра-
ции трития в органах и тканях крысы, мощности дозы,
а также суммарной тканевой лозы, полученной крысой,
Рис. 3.30. Изменение со временем концентрации трития в сухом
остатке органов и тканей крыс:
/—в мышцах (-1--опыт 2. И—опыт 3); 2—в коже ( — опыт 2. Ж—опыт 3);
3— в костях (• — опыт 2, X —опыт 3); 4— в печени (А — опыт 2. □ — опыт 3)
необходимо знать удельную активность НТО в водной
фазе и концентрацию трития в сухом остатке па лю-
бой день после введения изотопа.
Эмпирические выражения, полученные при обработ-
ке данных по удельной активности НТО в водной фазе
(см. рис. 3.28, 3.29, 3.31), приведены в табл. 3.13. Они
позволяют рассчитать удельную активность НТО в вод-
ной фазе организма на любой день после введения изо-
топа. Максимальная удельная активность в водной фа-
зе наблюдается примерно через 0,5 ч после введения
НТО, когда достигается равномерное распределение
всей введенной окиси трития в водной фазе, составля-
ющей 67% веса крысы (8].
119
При сравнении между собой законов выведения вид
ио, что основная часть (75—82%) введенной в орга
низм окиси трития выводится в водной фазе с периодом
Рис. 3.31. Изменение со временем удельной активности окиси три-
тия в водной фазе организма крыс, получивших 1,3-10—4 кюри/г
НТО (в процентах по отношению к количеству НТО, введенной
на 1 г веса).
3—4 суток. Кроме того, имеется быстровыводящаяся
компонента (17—24%), период полувыведения которой
находится в пределах 0,1—0,2 суток. В тех случаях, где
наблюдение длилось более месяца, обнаруживается
120
Таблица 3.13
Изменение со временем удельной активности трития в водной фазе
организма крыс при однократном введении НТО
Введенное количество
НТО, кюри)г
Про-
дол жи -
тель-
ность
наблю-
дения,
сутки
Периолы полу выве-
дения из водной
фазы, сутки
Доля активности
НТО, выводящаяся
из водной фазы*
крыс с каждым из
периодов
3,0-ю—3
3,3-10-4
1,3-10-4
В среднем для
любого количества
НТО в интервале
(0,1—3,0) -10—3
кюри/г
4
28
64
0,2
0,1
0,1
0,13
4,0
3,05
3,7
3,6
17
17
22,8
17,5
24,5
21,5
77,2
82,5
75,4
78,4
0,15
0,15
* В процентах к максимальной активности в водной фазе.
медленновыводящаяся компонента. Однако на ее долю
приходится менее 1% активности (0,15%). 1
Таким образом, сравнение эмпирических выражений
для определения удельной активности НТО в водной
фазе организма при однократном введении крысам раз-
личных количеств НТО показывает, что закон измене-
ния НТО в водной фазе не зависит от введенного коли-
чества окиси трития в интервале 1,3 • 10~4—Зх
ХЮ-3 кюри!г и в любой момент может быть представ-
лен формулой
ав - 21,5е~5’3/ 4- 78,4 е~°’192' 0,15е-° 041' (3.4)
(в процентах относительно максимальной активности
НТО в водной фазе организма).
Рассмотрим поведение трития в сухом остатке орга-
нов и тканей (см. табл. 3.12 и рис. 3.30). Анализ полу-
ченных данных дает возможность сделать вывод, что в
первом приближении включение трития в структуру оп-
ределенного органа или ткани происходит пропорцио-
нально введенному количеству НТО. Сравнение кривых
рис. 3.30 показывает, что закон изменения трития в
разных тканях различен, и первоначально наибольшее
121
количество трития (на 1 г сухого остатка ткани) на-
блюдается в печени, затем в мышцах, в коже и костях.
На основании биохимических данных о количестве
сухого остатка в различных органах и тканях и об
удельном весе каждого органа в целом организме [120,
121] можно рассчитать среднюю концентрацию трития
в сухом остатке всей крысы на любой день.
Закон изменения концентрации трития в сухом
остатке тушки:
ас - 7,3 е-°>139' -|- 2,4 е-°’0301' / > 3 (3.5)
(в процентах относительно количества трития, введен-
ного на 1 г веса крысы).
Таким образом, из эксперимента мы получили актив-
ность НТО в водной фазе организма [см. формулу (3.4)],
концентрацию трития в сухом остатке отдельных орга-
нов и тканей (см. рис. 3.30), а также в среднем по туш-
ке [см. формулу (3.5)]. Подставив эти данные в фор-
мулу (3.1), определим как изменение концентрации три-
тия в отдельных сырых тканях, так и среднюю концент-
рацию по всей тушке. Последняя представлена на
рис. 3.32 (см. кривую /). Эмпирическое выражение для
этой кривой:
аСЬ1р ; 20 е~5’3' 4- 79 е-°-1+ 0,95 е'°’0315'. (3.6)
Это соотношение также можно рассматривать как из-
менение со временем мощности дозы, полученной кры-
сой (в процентах относительно той мощности дозы, ко-
торую получала бы крыса, если тритий не выводился
из организма). Действительно, согласно формуле (3.2)
А Qf .
Л) «о
Соотношение между тритием в сухом остатке и воде
изменяется в зависимости от времени с момента затрав-
ки. Из рис. 3.32 следует, что если в первые дни тритий
преобладает в водной фазе (например, через сутки в
сухом остатке 3,7%, а в водной фазе 96,3%), то на 28-е
сутки благодаря быстрому выведению из этой фазы
количество трития в водной фазе организма равно со-
держанию его в сухом остатке. Через два месяца в су-
хом остатке трития становится в 10 раз больше, чем в
водной фазе.
122
Полную суммарную тканевую дозу для крыс, полу-
чивших однократно окись трития, рассчитывали по фор-
муле (3.3).
Рис. 3.32. Изменение со временем средней концентрации три-
тия во всем организме крыс при однократном введении
(0,1—3,0) 10-3 кюри/г НТО (/) как сумма количества трития
в сухом остатке 1 г сырой ткани (2) и в водной фазе (<?)
(в процентах к количеству НТО, введенной на 1 г веса).
В табл. 3.14 приведены результаты вычислений пол-
ной суммарной дозы, полученной как отдельными тка-
нями крысы, так и в среднем всей крысой, а также
вклад в полную суммарную дозу от трития в водной
фазе и сухом остатке. Наибольшая суммарная тканевая
доза в печени и мышцах, затем в коже. Наименьшая
суммарная доза наблюдается в костной ткани. Во всех
123
Таблица 3.14
Полная суммарная тканевая доза, полученная крысами при
однократном введении окиси трития
НТО, введенная крысе, 1 0—3 кюри!г Ткань Полная суммарная тканевая доза
рад доля Т в вод- ной фазе, % доля Т в су- хом остатке, %
3,0' Печень 2307 91,5 8,5
Мышца 2206 95,5 4,5
Кожа 1708 92,5 7,5
Кость 1059 94 6
Тушка 2С67 95 5
0,33 Печень 419 89,7 10,3
Мышца 417 90,1 9,9
Кожа 323 85,5 14,5
Кость 222 79,5 20,5
Тушка 387 90,5 9,5
0,13 Печень 183 90,8 9,2
Мышца 182 91,1 8,9
Кожа 140 86,8 13,2
Кость 96 81,2 18,8
Тушка 169 91,4 । 8,6
В среднем на Печень 143 90,9 9,1
0,1-10~3 кюри/г Мышца 142 91,2 8,8
введенной оки- Кожа 114 86,5 13,5
си трития Кость 75 81,5 18,5
Тушка 132 91,5 8,5
* За полную суммарную дозу принята доза за четверо суток.
органах основная доза создается за счет трития, нахо-
дящегося в водной фазе. В среднюю суммарную ткане-
вую дозу по тушке крысы вклад трития в водной фазе
составляет 90,5—91,4%, а в сухом остатке 8,6—9,5%.
При введении крысам 3-10—3 кюри!г вклад сухого
остатка составляет лишь 5%, |а водной фазы 95%. Это
объясняется тем, что за полную суммарную дозу здесь
была принята доза за четверо суток (время жизни крыс
после введения изотопа). Кроме того, для крыс, полу-
чивших 3-10“3 кюри/г, при расчете суммарной дозы, ко-
торая обусловлена тритием, включенным в структурные
элементы тканей, допускалось, что активность сухого
остатка не изменялась со временем и была равна сред-
нему значению, указанному в табл. 3.12. В нижних
124
строках табл. 3.14 приводятся данные о полной сум-
марной дозе, рассчитанные для введенного количества
1 • 10-4 кюри/г [в предположении, что удельная актив-
ность изменяется по формуле (3.6)]. Полная суммарная
доза в среднем на организм для любого введенного ко-
личества окиси трития может быть рассчитана по фор-
муле
D 1,3- 10<;ао рад, (3.7)
где — количество трития, введенного на 1 г живого
веса, кюри, причем доза от трития в водной фазе со-
ставляет 91,5%, а от трития, включенного в структур-
ные элементы тканей, 8,5% полной суммарной дозы.
Половину всей суммарной дозы крыса получает за
четверо суток; 75% —к девятым сутк|ам; 90% —за 18
суток.
В первые дни доза создается за счет трития в вод-
ной фазе, в отдаленные сроки — за счет трития, вклю-
ченного в структурные элементы тканей.
Эксперименты на собаках
Двум собакам (Рауту и Полушке) весом 15 и 7,5 кг
однократно вводили окись трития в количестве
3- 10~4 кюри на 1 г живого веса, а трем собакам (Ре-
генту, 8,9 кг; Прачке 13,3 кг; Петле, 17,1 кг) было вве-
дено 1,5*10~4 кюри!г. У животных регулярно через 3,
7, 10, 20, 30, 45, 60 суток брали кровь и собирали су-
точную мочу. У собак Прачки и Петли за несколько ме-
сяцев до введения НТО были выведены мочеточники
для специальных исследований (см. раздел 3. И. По-
лубояриновой в главе V). Пробы мочи у этих собак
брали непосредственно перед опытом. После гибели жи-
вотных, которая последовала у Раута на 15-е сутки,
Прачки — на Г4-е, Полушки—на 21-е, а у Регента —
на 30-е сутки, исследовали органы и ткани и определя-
ли удельную активность как в водной фазе, так и в
сухом остатке тканей. На рис. 3.33—3.35 показано из-
менение удельной активности НТО в водной фазе орга-
низма со временем, измеренное по крови и моче. Изме-
нение НТО в водной фазе крови и мочи хорошо пред-
ставляется одними и теми же экспонентами. Кроме
быстроспадающей экспоненты, которая, как и в опытах
на крысах, хорошо видна на всех кривых, для собдки
125
Раута, погибшей на 15-е сутки, период полувыведения
оказался равным 4,7 суток; для собаки Полушки, кото-
рая пала на 21-е сутки, изменение удельной активности
НТО можно представить в виде двух экспонент: до
15 суток Т = 3,5 суток, с 15-х по 21-е сутки Т=15 суткам.
Рис. 3.33. Изменение со временем удельной активности НТО в
водной фазе организма при введении собакам Рауту (/) и
Полушке (2) 3-10“4 кюри/г (в процентах по отношению к ко-
личеству НТО, введенной на 1 г веса):
О, • — вода мочи; □, X—вода крови.
У собаки Регента на 1—20-е сутки период выведения
равен 6,2 суток, а на 21—30-е сутки равен 24 суткам.
У собаки Прачки период выведения был равен 3,5 су-
ток. Появление длинного периода можно объяснить тем,
что перед гибелью собаки отказывались от пищи и
почти не пили воды. Собака Петля, получившая
1,5-10-4 кюри НТО на 1 г, выжила. Период выведения
из водной фазы з|а срок наблюдения 2 месяца оказался
равным 4,4 суток.
Эмпирические выражения для изменения удельной
активности водной фазы собак могут быть составлены
126
на основании данных, представленных в табл. 3.15.
Удельная активность водной фазы тканей н органов сов-
падает с удельной активностью крови и мочи на день
гибели животных. В табл. 3.16 приведены данные о со-
Рис. 3.34. Изменение со временем удельной активности НТО в
водной фазе организма собак Регента (/) и Прачки (2) при
введении 1,5-10-4 кюри/г (в процентах по отношению к количеству
НТО при введении на 1 г веса):
X, • — вода крови; С — вода мочи.
Таблица 3.15
Изменение со временем удельной активности трития в водной фазе
организма собак при однократном введении НТО
Кличка Количсство НТО, введен- Доля активности НТО, изме- няющаяся в водной фазе организма собак* Периоды пол у выве- дения из водной фазы организма, сутки
собаки ной собакам, 10~'4 кюри 1г с 7\ с Т2 с Т3 7\ г2 Л,
Раут 3 36,5 63,5 — -0,1 4,7 —
Полушка 3 22,9 77,1 3,7 (с 15-х суток) -0,1 3,5 15
Регент] 1,5 34,3 65,7 6,4 (с 21-х суток) -0,1 6,2 24
Прачка 1,5 9,3 90,7 -0,1 3,5 —
Петля 1,5 20,7 79,3 — -0,1 4,4 —
* В процентах к максимальной активности в водной фазе.
127
Таблица 3.16
Содержание трития в сухом остатке органов и тканей собак в день гибели при введении 3,0 10—4 и 1,5 10—4
кюри/г
Ткани и органы 3,0-10 4 кюри/г 1,5-10 4 кюри/г
Раут на 15-е сутки Полушка на 21-е сутки Регент на 3 0-е сутки Прачка на 14-е сутки
Удельная актив- ность су- хого остат- ка , 10 6 кюри/г Т во всем сухом остатке, ю-з % введенного количества Удельная актив- ность су- хого остат- ка, 10“6 кюри/г Т во всем сухом остатке, 10-3 о/о введенного количества Удельная актив- ность су- хого остат- ка, ю—6 кюри/г Т во всем сухом остатке, ю-з % введенного количества Удельная актив- ность су- хого остат- ка, 10“ 6 кюри/г Т во всем сухом остатке, ю-з % введенного количества
Печень 1 16,5 56 7,9 26 1,2 1 7,8 1 7,9 67
Легкое 12,9 12 6,2 4,9 1,0 1,6 — —
Сердце 21,7 12 7,8 5,0 2,4 3,0 5,8 9,6
Селезенка 14 3,7 6,4 1,7 1,2 о,6 5,8 2,4
Почки 13,3 5,0 5,6 3,2 1,5 0,9 5,0 4,9
Желудок 10,5 — 1,7 — 1,1 — 5,1 —
Кишечник 12,8 26 4,2 8,1 1,3 4,9 5,8 26
Мышцы 13,0 320 5,8 134 1,5 68 6,4 350
Половые органы 10,9 1,2 1,65 — — — 6,3 —
Кожа 5,3 80 2,6 36 0,84 23 4,3 143
Кость 4,1 91 1,8 37 0,2 8,1 2,1 102
Мозг — — 1,9 0,7 1,7 1,2 — —
Надпочечник 6,4 0,1 — — 1,3 0,04 — —
Щитовидная железа 4,5 — — — — — — —
Во всем сухом остатке 9,0 850 4,1 360 1,0 173 4,7 980
держании трития в сухом остатке органов и тканей со-
бак в день гибели.
Для оценки суммарной дозы необходимо ' знать
среднюю концентрацию трития в сырой ткани на каж-
Рис. 3.35. Изменение со временем удельной ак-
тивности окиси трития в водной фазе организма
собаки Петли (в процентах по отношению к ко-
личеству НТО, введенной на 1 г веса):
• —вода мочи: X — вода крови.
дый день. Из экспериментальных данных известно из-
менение со временем активности водной фазы; что ка-
сается сухого остатка, то известна конечная величина
концентрации на день гибели.
Из опытов на крысах следует, что количество трития
в сухом остатке быстро нарастает, а затем уменьша-
ется с периодом большим, чем удельная активность вод-
ной фазы.
Окись трития
129
Оценка полной суммарной тканевой дозы, полученной
Кличка собаки НТО, введен- ная собакам, 10—1 Суммарная доза за счет водной фазы
Дв, Дв2 Дв“Дв1“1_Дв2
Раут 3 71 282 353
Полушка 3 70,5 275 345,5
Регент 1,5 34,5 226 260
Прачка 1 ,5 37,5 138 175,5
Петля 1 ,5 36,5 187,5 224
Рассмотрим два крайних случая изменения трития
в сухом остатке. В первом случае предположим, что
тритий, попав в сухой остаток, выводится очень медлен-
но и практически не изменяется, т. е. остается на одном
и том же уровне до дня гибели. Во втором случае допу-
стим, что тритий выводится из сухого остатка организ-
ма так же быстро, как и из водной фазы. Тогда, зная
концентрацию трития на день гибели и период полувы-
ведения, можно определить концентрацию трития в су-
хом остатке на любые сутки. Действительная величина
концентрации трития в сухом остатке находится между
величинами, вычисленными при первом и втором при-
ближении.
Таким образом, суммарную дозу, полученную соба-
кой, можно определить для двух вариантов изменения
сухого остатка; истинное значение дозы будет находить-
ся между этими двумя значениями. Оценку суммарной
дозы проводили по частям. Дозу за первые сутки оце-
нивали по средней активности между максимальной ак-
тивностью водной фазы организма и активностью вод-
ной фазы через сутки, это практически совпадает с ре-
зультатом, полученным в предположении, что период
выведения быстрой компоненты равен приблизительно
0,1 суткам. Затем исчисляли суммарную дозу, обуслов-
ленную активностью в водной фазе организма с первых
суток до дня гибели. Суммарную дозу, обусловленную
тритием, включенным в сухой остаток, вычисляли как
среднее между суммарной дозой, определенной по пер-
130
Таблица 3.17
собаками при введении 3,0 10—4 и 1,5 10—4 кюри]г
Суммарная доза за счет сухого остатка Полная сум- марная доза Д—Дв Дс дв/д. % Дс/Д. %
дС1 • Дс, ДсЛДс2
2
11 31,1 21 374 94,4 5,6
7 30,0 18,5 364 94,9 5,1
2,6 9 5,8 266 97,8 2,2
5,7 17,5 11,6 187 i 93,8 6,2
— — — 236 95,0 5,0
вому и второму варианту изменения активности сухого
остатка. Причем считалось, что максимальная актив-
ность в сухом остатке достигалась к третьим суткам.
Результаты оценки суммарной дозы представлены в
табл. 3.17.
Как видно из таблицы, вклад в суммарную дозу от
трития, включенного в структурные элементы органов
и тканей собак, очень мал и для четырех собак состав-
ляет в среднем 5%. Нарастание суммарной тканевой
дозы во времени происходит очень быстро: половина
суммарной дозы создается в первые четвертые-пятые
сутки после введения изотопа.
Выводы
1. Опыты по однократному введению крысам НТО
показали, что уменьшение концентрации трития в орга-
низме может быть представлено суммой трех экспо-
нент. Основная часть активности (79%) выводится с
периодом 3,7 суток; быстровыводящаяся часть (20%) —
с периодом 0,13 суток и медленновыводящаяся часть
(0,95%) —с периодом 22 суток.
2. Из водной фазы организма тритий включается в
структурные элементы органов и тканей. Наибольшее
количество трития на 1 г высушенной ткани накапли-
вается в печени (14,2% введенного на 1 г сырой тка-
ни), затем в мышцах (10%), коже (4,1%) и меньше
всего в кости (2,8%).
9* 131
3. Если первые дни после введения изотопа 95%
трития находится в водной фазе организма, то спустя
месяц после инъекции из-за разных скоростей выведе-
ния до 55% имеющегося в организме трития содержится
в структурных элементах тканей. Отношение трития в
сухом остатке к тритию в водной фазе увеличивается
со временем и к концу второго месяца достигает 10.
4. Получена кривая изменения со временем мощно-
сти тканевой дозы от трития, находящегося в организ-
ме крыс. Это дает возможность облучить животных
у-лучами в эквивалентной дозе и более точно определить
относительную биологическую активность окиси трития.
5. Проведен расчет полной суммарной тканевой до-
зы при однократном введении крысам окиси трития в
количестве 0,13—3,0 мкюри1г\ с точностью до 15% эту
дозу можно рассчитать по простой формуле: £)=.-1,ЗХ
X lO6-flo рад, где я0— количество окиси трития, введен-
ное на 1 г живого веса крысам (в кюри).
6. При введении собакам НТО в количестве
0,3 мкюри/г полная суммарная доза оказалась равной
364—374 рад, при введении дозы 0,15 мкюри/г— от
187 до 266 ряд. 1
7. Крысы получают 90% полной суммарной дозы к
18-м суткам, собаки — к 20-м суткам. Причем если в
первый месяц доза создается главным образом НТО в
водной фазе, то в дальнейшем она определяется три-
тием, включенным в структурные элементы тканей.
ЛИТЕРАТУРА
1. Р i п s о n Е. A., Langhem W. Н. Т. Appl. Phys., 10, No. 1, 108
(1957).
2. Siri W., E v c r s J. In «Tritium in the Physical and Biological
Science». Vol. 2. IAEA, Vienna, 1962, p. 71.
3. Robertson J. J. A. J. Diseases Children, 93, 3, 217 (1957).
4. Udekwu F. A. O. et al. J. Nucl. Med., 4, 1, 60 (1963).
5. Moens R. S. et al. Schweiz, med. Wochenschr., 93, No. 26, 923
(1963), 93, No. 27, 965 (1963).
6. Богданов К. M. и др. Тезисы докладов на конференции по
медицинской радиологии, посвященной 40-летию Великой Ок-
тябрьской социалистической революции. М., Медгиз, 1957, стр. 72.
6а. Богданов К. М., Штуккенберг Ю. М. Тезисы докладов
по биофизическим вопросам реакций организма на действие иони-
зирующих излучений. М., Мин-во здравоохранения, 1959, стр. 5
66. Богданов К. М. и др. «Биофизика», IV, вып. 4, 437 (1959).
7. Богданов К. М. и др. «Биофизика», IV, вып. 5, 582 (1959).
8. Богданов К. М. и др. В кп. «Труды Второй международной
конференции по мирному использованию атомной энергии. Же-
132
пева, 1958». Доклады советских ученых. Т. 5. М., Лтомиздат,
стр. 212.
9. Н eves у G., Hofer Е. Nature (Lond.), 134, 879 (1934).
10. Moore F. D. Surg., Gynecol, and Obstetr., 86, 127 (1948).
11. Moore F.D. Science, 104, 157 (1960).
12. Erlenmeyer H., Gartner H. Hclv. chirurg. acta, 17,
No. 549, 50 (1934).
13. London J. M., Rittenbcrg D. J. Biol. Chem., 184, No. 2,
687 (1950).
14. Langham W. H. et al. J. Lab. and Clin. Med., 47, No. 5, 819
(1956).
15. Ussing H. H. Skand. Arch. Physiol., 78, 225 (1938).
16. Me. D о u g a 11 E. I. F. et al. Nature (Loud.), 134, 1006 — 1007,
(1934).
17. Pinson E. A. Physiol. Rev., 32, No. 2, 123, (1952).
18. Schloerb P. R. et al. J. Lab. and Chin. Med., 37, G53 (1951).
19. Cope O. et al. J. Clin Invest., 22, 111 (1943).
20. R e i t e in e i e г R. I. et al. J. Appl. Phys., 10, 2, 256 (1957).
21. Berger E. Y. et al. Amer. 1. Physiol., 196, No. 1, 74 (1959).
22. Sewing К. T. et al. Arch. expl. Pathol, and Pharmakoi., 250,
No. 2, 237 (1965).
23. Ahmet N. Proc. Soc. Exptl. BiioL and Med., 117, No. 1,317 (1964).
24. V e r z a r F. McDougall E. Absorption from the intestine.
London, 1936.
25. О b r i n k K. J., W a 1 1 e r M. Acta Physiol. Scand., 63, No. 1,
1—2, 175 (1965).
26. Code C. F. et al. J. Physiol., 166, No. 1, 110 (1963).
27. Curran P. F. et al. Radiation Res., 13, No. 2, 369 (1960).
28. Pinson E. A., Anderson E. C. J. Cellular and Compar.
Physiol., 59, 45 (1962).
29. Campbell J. G. et al. Brit J. Radiol., 24, 682 (1951).
30. S cog gin W. A. et al. Amer. J. Obstetr. and Gynecol., 90, No. 1,
7 (1964).
31. S c h 1 о c r b P. R. et al. J. Clin. Invest., 29, 1296 (1950).
32. Langer H., В о t h e M. K. Kernenergie, 7, No. 6—7, 546 (1964).
33. Paerisch M. et al. Pfliigers Arch. gcs. Physiol., 281, No. 4,
374 (1964).
34. К p а в ч и н с к и й Б. Д. Физиология водно-солевого обмена.
Л., Медгиз, 1963.
35. К уно Я. Перспирация у человека (неощущаемая перспирация,
потоотделение, водо-солевой обмен). М., Изд-во иностр, лит.,
1961.
36. Витте Н. К. В «Сборнике рефератов научных работ Киевско-
го института гигиены труда и профзаболеваний». Киев, Ук°.
Медгиз, 1947, стр. 11.
37. D е 1 о n g С. W. et al. Radiation Res., 1, 214 (1954).
38. Pinson E. A. Am. J. Physiol., 137, 492 (1942).
39. Buettner K. L K. J. Appl. Physiol., 6, 229 (1953).
40. P e 11 e r i n P. et al. Nature, 184, 4696 (1959).
41. Prentice T. C. et al. J. Clin. Invest., 31, 412 (1952).
42. Buettner K. J. K. J. Appl. Physiol., 14, No. 2, 269 (1959).
43. В u e 11 n e г K. J. K- J- Appl. Physiol., 14, No. 2, 261 (1959).
44. Hubner G., Judcwig R. Naturwissenschaften, 51, No. 9,215
(1964).
133
45. G о v а с г t J., Lambrechts Л. Nature (Lond.), 157, 301 (1946).
46. Shoemaker V. N. Compar. Biochem. and Physiol., 15, No. 2,
81 (1965).
47. D e L о n g C. W. et al. Amer. J. Roentgenol., 71, 1038 (1954).
48. Kinsey V. E. et al. Arch. Ophth, 27, 242 (1942).
49. Friedman M. et al. Amer. J. Ophtalmol., 44, No. 5, pt. 2, 375
(1957).
50. Sweet W. H. et al. Surg. Forum (Annual Proc.), 1950, p. 376.
(Цит. no [17]).
51. Flexner L. B., Gel I horn A. Anier. J. Physiol., 136, 757
(1942).
52. Vosburgh G. I. et al. Amer. J. Obstetr. and Gynecol., 56,
1156 (1948).
53. Hellman L. M. et al. Amer. J. Obstetr. and Gynecol., 56, 861
(1948).
54. S e 1 1 e r M. J. Nature (Engl.), 198, No. 4875, 91 (1963).
55. Flexner L. B. et al. Cold. Spring Harbor. Symp. Quant. Biol.,
V. 13, 1948, p. 88.
56. Moore R. Health Phys., 7, No. 3—4, 161 (1962).
57. Fowle A. S. E. et al. Clin. Sei., 27, No. 1, 51 (1964).
58. Harrison Ch. Proc. Soc. Exptl. Biol, and Med., 94, No 1, 15
(1957).
59. PaceN. et al. J. Biol. Chem., 168, 459 (1947).
60. H eves у G., Jacobson C. F. Acta Physiol. Skand., 1, 11
(1940).
61. Anbar M., Lew it us Z. Nature, 181, No. 4605, 344 (1958).
62. A e b e г h a r d t A. et al. Internal. J. Appl. Radiat. and Isotopes,
2, No. 1, 62 (1957).
63. Ren kin E. M. Klin. Wochenschr., 41, No. 3, 147, (1963).
64. Tobias C. A. et al. J. Clin Invest., 28, 1375 (1949).
65. Smith G. N., Marshall R. O. Arch. Biochem and Biophys.,
39, 395 (1952).
66. Smith G. N. et al. Arch. Biochem. and Biophys., 46, 22 (1953).
67. Hevesy G., Hofer E. Klin. Wochenschr., 13, 1524 (1934).
68. T h о m p s о n R. C. J. Biol. Chem., 197, 81 (1952).
69. Logan M. J. et al. J. Appl. Physiol., 8, No. 6, 651 (1956).
70. Schwab M. et al. Klin. Wochenschr., 41, No. 24 1173 (1963).
71. Keys A., Brozek J. Physiol. Rev., 33, 245 (195?).
72. Edelman J. S., Le i b m a n J. Amer. J. Med., 27, No. 2, 256
(1959).
73. M о о г e F. D. Science, 104, 157 (1946).
74. H a r d у J. D., Drabkin D. L. J. Amer. Med. Assoc., 149,
1113 (1952).
75. В о 1 i n g E. A. et al. Цит. no [79].
76. V a u g h a n В. E., В о 1 i n g E. А. Цит. no [79].
77. Fallot P. et al. Intern. J. Appl. Rad. Isotopes, 1, 237 (1957).
78. Foy J. M., S c h n i e d e n H. J. Physiol., 154, 1, 169 (I960).
79. Richmond C. R. et al. J. Cellular and Compar. Physiol., 59,
No. 1, 45 (1962).
80. J u 1 i a n L. M. et al. Appl. Physiol., 8, 651 (1956).
81. Hansard S. L., L у к e W. A. Proc. Soc. Exptl. Biol. Med., 93,
263 (1956).
82. Le vi t M. F., Gandino M. J. Physiol., 159, 67 (1949).
83. Boxer G. E, Stetten D. Ir. J. Biol. Chem., 155, 237 (1944).
134
84. F 1 e x n е г L. В. et al. J. Biol. Chem., 144, 35 (1942).
85. Friis-Hansen B. J. et al. Pediatrics, 7, 321 (1951).
86. Edelman J. S. et al. Surg. Gynecol, and Obstetr, 95, 1 (1952).
87. Deane N, Smith N. W. J. Clin. Invest, 31, 197 (1952).
88. О s s e г m a n E. F. et al. J. Appl. Physiol, 2, 633 (1950).
89. Steele I. M. et al. Amer. J. Physiol, 162, 313 (1950).
90. F r i i s - H a n s e n B. Acta padiatr.. Suppl. 110, 46, 1 (1957).
91. M a и e г у J. F. Physiol. Rev, 34, 334 (1954).
92. N i c h о 1 s G. I r, J. Clin. Invest, 32, 1299 (1953).
93. S c h m i d t - N i e 1 s e п B, S c h i d t - N i e 1 s e n K. Physiol.
Rev, 32, 135 (1952).
94. W h i t e H. L, D о r i s R. Amer. J. Physiol, 205, No. 4, 715 (1963).
95. Got ch F. et al. J. Clin. Invest, 1, No. 36, 289 (1957).
96. S m i t h R. Clin. Sci, 19, No. 2, 275 (1960).
97. Schoen heimc г R. The Dynamic State of Body Constituents.
Cambrige, Mass. Harvard, 1942.
98. Krogh A, Ussing H. H. Skand. Arch. Physiol, 75, 90 (1936).
99. Jones II. G, Lambert В. E. In «Assessment Radioactivity
in Man». Vol. 2. Vienna, 1964, p. 419.
100. Thompson R. C. J. Biol. Chem, 200, 731 (1953).
101. W у lie K. F. et al. Health Phys, 9, 911 (1963).
102. Me ClintockR, LifsonN. Amer. J. Physiol, 195, No. 3,
721 (1958).
103. Butler H. L. In «Assessment Radioactivity in Man». Vol. 2.
Vienna, IAEA, 1964, p. 431.
104. Butler H. L, Leroy J. H. Health Physiol, 11, 283 (1965).
105. F о у J. M. J. Cellular and Compar. Physiol, 64, No. 2, Part 1,
279 (1964).
106. Richmond C. R. et al. Proc. Soc. Exptl Biol, and Med, 104,
No. 1,9 (1960).
107. Adolph E. F. Physiological regulations the Jague Cattell. Press
Lancaster, Pa, 1943. (Цит. [79].).
108. S c h m i d t - N i e 1 s e n B. et al. J. Cellular and Comp. Anat, 32,
331 (1948).
109. Rytand D. A. Amer. J. Anat, 6, No. 2, 507 (1938).
НО. V i m t r u p B, S c h m i d t - N i e 1 s о n Bl Anat. Rec, 114, 515
(1952).
111. Ames R. G, Van D а у к e H. B. Proc. Soc. Expt) BioL and
Med, 75, 417 (1950).
112. Howell A. B, GershJ. J. Mammal, 16, 1 (1935).
113. Schmidt-Neilsen B. Federat. Proc, 9, 113 (1950).
114. Kakai T, Monatsschr. Kinderheilkunde, 112, No. 4, 130 (1964).
115. Chew R. M. Physiologycal mammal. Vol. 2. New York—Lond,
1965, p. 43.
116. P a p p e n h e i m e r J. R. J. Physiol. Rev, 33, 387 (1953).
117. L a s z 1 о F. A. D. et al. Endokrinologie, 47, No. 3—4, 193 (1965).
118. S c h о n i g e r W. Mikrochem. Acta, No. 4, 123 (1955); No. 4. 869
(1956).
119. 3 авьялов А. П. и др. «Ж. мед. радиология», 5, № 12, 57
(1960).
120. Афонский С. И. Биохимия животных. М, «Высшая школа»,
1960.
121. ЗакутинскийД. И. и др. Справочник по токсикологии ра-
диоактивных изотопов. М, Медгиз, 1962.
\
IV. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ КИНЕТИКИ
ОБМЕНА ОКИСИ ТРИТИЯ В ОРГАНИЗМЕ
Ю. М. Штуккенберг
1. КИНЕТИКА ОБМЕНА ОКИСИ ТРИТИЯ
В ЖИВОТНОМ ОРГАНИЗМЕ МЕЖДУ ВОДОЙ
И ОРГАНИЧЕСКИМИ СТРУКТУРАМИ
ПРИ ОДНОКРАТНОМ ПОСТУПЛЕНИИ
Для изучения биологического действия трития необ-
ходимо знать динамику обмена НТО в организме: рас-
пределение но отдельным органам и тканям и отдель-
ным биологически важным структурам, скорости обме-
на отдельных органов и тканей и скорости выведения
трития из организма.
После открытия тяжелой воды и методов ее получе-
ния (1933—1934 гг.) были поставлены первые экспери-
менты с тяжелой водой и малочисленные эксперимен-
ты с НТО. Путем измерения естественного содержания
D2O было отмечено отсутствие заметной сепарации
D2O в животных организмах. Кроме того, определили,
что при введении тяжелой воды в организм быстро до-
стигается равновесие в водной фазе организма. Наибо-
лее быстро (несколько минут) равновесие устанавли-
вается после внутривенного введения тяжелой воды.
Тяжелая вод!а была применена для определения общего
содержания воды в организме. При этом равновесие
вначале достигается с внеклеточной водой. При любом
способе введения спустя 1—2 ч устанавливается практи-
чески полное равновесие введенной воды. Это свиде-
тельствует о том, что вода очень быстро проходит через
капилляры, мембраны оболочки клеток и быстро пере-
мешивается не только с внеклеточной и внутриклеточ-
ной водой, но и с структурированной водой.
136
В 1950 г. Ю. М. Штуккенбергом были поставлены
первые эксперименты по изучению обмена НТО в жи-
вотном организме с целью изучения его поведения и
установления токсических и летальных доз, а также
предельно допустимого содержания трития в организме
и ПДК НТО в воде и воздухе. Эти эксперименты были
поставлены па мышах, которым однократно вводили
окись трития, содержащуюся в стандартных кормах
[1, 4, 5]. Мышей содержали в специальных обменных
клетках. У мышей фиксировали суточные поступления
воды в организм с питьем и кормами и выделение воды
из организма с мочой и калом. Ежедневно определяли
суточную и удельную активность выделений с помощью
описанного выше метода измерения ионизации в смеси
паров воды и воздуха, находившихся в ионизационной
камере, нагретой до 100° С, при атмосферном давлении.
Опыты дали следующие результаты.
1. Среднее количество выводимой воды за сутки со-
ставляло 8 см3.
2. Удельная активность мочи с точностью до ошибок
эксперимента равнялась удельной активности воды в
организме. Это указывало па равномерное распреде-
ление окиси трития во всей воде и на отсутствие раз-
деления изотопов трития и водорода при поступлении
воды через рот и при выведении ее через почки и желу-
дочно-кишечный тракт. Эти опытные данные позволяли
по измеренной удельной активности мочи или крови оп-
ределить удельную активность воды организма. Такое
равновесное распределение НТО во всей воде организ-
ма было достигнуто спустя 3 ч (первые пробы).
3. Убывание удельной активности мочи, кала и во-
ды в организме мышей происходит но кривой, близкой
к экспоненте, с увеличивающимся периодом полувыведе-
ния от 1,5 до 2,0 суток за 15 суток наблюдения или, точ-
нее, по закону, представляющему собой сумму двух
экспонент.
Удельные активности воды мочи и равные нм ак-
тивности воды в организме мышей приведены на
рис. 4.1 и ниже (см. стр. 138).
Как следует из рис. 4.1, экспериментальные точки
распределены относительно усредненной кривой по пе-
риодическому закону с периодом Т = 4 суток. Как будет
видно цз дальнейшего, этот факт имеет существенное
137
значение и находит соответствующее объяснение. С этим
необходимо считаться при оценке данных по опреде-
лению объема воды в организме по разбавлению и
при определении содержания трития в организме людей
1, сутки . . Удельная ак- 0 1 2 3 4 5 6
тивность НТО водной фазы организма . . 1 ,62 1,0 0,81 0,38 0,21 0,195 0,14
Продолжение
/, сутки . . Удельная ак- 7 8 9 10 11 12 13
тивность НТО водной фазы организма . . 0,074 0,048 0,047 0,028 0,017 0,015 0,0093
Рис. 4.1. Изменение со временем удельной активности воды
организма и выделений:
1 — экспериментальная кривая; 2 — усредненная кривая.
138
(на что до настоящего времени не обращалось внима-
ния).
На основании того факта, что окись трития равно-
мерно распределяется в водной фазе организма (во
всех органах и тканях, тканевых жидкостях и др.) и от-
сутствует разделение (сепарация) в организме водоро-
да и трития, было составлено следующее дифференци-
альное уравнение, описывающее в первом приближении
обмен организма с окисью трития НТО:
(19*. а V —п V
7ВХк ВХ *7ЕЫХ V ВЫХ >
at
где — общая активность воды в организме; qnx и
?вых — удельные активности воды, ежедневно поступаю-
щей и выводимой из организма за сутки; 1/вх и Увых—
соответственно объемы поступающей и выводимой из
организма воды.
Считая на основании экспериментов
9вых Я ж >
где — удельная активность воды органов и тканей, и,
заменяя
Q>K Аж^Лю
(здесь — объем воды в организме), получаем следую,
щее уравнение:
~ (4.1)
at
где k - . Для нормального состояния организма ве-
У вых
личина k близка к единице (для человека k 0,90).
При однократной затравке
- 0, аж. (4.1')
vbx , dt V,t.. V
Решением уравнения (4. Г) является экспонента
_ ^ьыхвх
<7ж^<7же V,K =?ж„е • (4-2)
139
полувыведеиня (в сутках)
т 0,693
а
При этом радиоактивный
Значит, выведение окиси трития из воды организма
с водой выделений происходит по экспоненциальному
закону с постоянной биологического выведения:
п _ Твых V пх
V. - kvж’
равной отношению ежесуточно выводимой воды к об-
щему объему воды в организме (в сутках1), а период
о,693/ж
У вых
распад ие учитывался, так
как постоянная распада много больше постоянной био-
логического выведения, и поэтому эффективная постоян-
ная выведения равна биологической.
При / = 0, = , т. е. qA{ равно средней удель-
ной активности воды в организме после введения в него
окиси трития, рассчитанной на момент введения; t—
время после момента введения НТО в организм, сутки.
Из этого закона выведения (4.2) и полученного выраже-
ния для а и Т следует, что постоянная выведения или
водного обмена увеличивается с увеличением Уьых, а Т
уменьшается. Значит, потребляя большее количество во-
ды, можно существенно ускорить выведение трития из
организма. Теоретическое значение постоянной выведе-
ния для мышей
а 8/18 0,445 суток-1 ,
а Т = 0,693/0,445= 1,6 суток, что находится в хоро-
шем согласии с периодом полувыведеиня, определен-
ным экспериментально и равным в среднем 1,5—2 су-
ткам.
т 0,693V>(<
Полученное теоретическое выражение для Т=---------
V ЕЫХ
является справедливым в первом приближении для всех
животных и человека.
Для среднего взрослого человека весом 70 кг про-
цент воды в организме в среднем равен 60%, Увых =
= 2,5 л. Теоретическое среднее значение периода полу-
выведепия НТО из организма равно
Т _ ^693^ = 0,693 70 0,6 =
Увых 2,5
Ир
Измерения, проведенные в последние годы с НТ(Х
показали, что выведение НТО из организма людей про-
исходит по экспоненциальному закону с периодом полу-
выведения 6—12 суток. При этом авторы не учитывали
выведения с сухим остатком.
Необходимо учесть, что согласно теоретическому
выражению для Т, учитывающему только водный об-
мен, период полувыведения зависит от веса человека и
процента воды в теле, которая, в свою очередь, зависит
от возраста и процента жира в организме. Согласие
экспериментальных данных с выражением для периода
полувыведения свидетельствует о том, что выведение
трития из организма происходит по закону, описываю-
щему водный обмен с
т
V вых
где Р— вес, кг\ b—доля воды во всем теле, %.
Вследствие быстрого включения трития в сухие
остатки органов и тканей измерения разбавления трп-
тиевой метки оказываются большими; вычисленный от-
сюда объем воды тела является завышенным на процент
трития, включившегося из воды в органические струк-
туры за время от момента введения НТО людям до мо-
мента взятия пробы воды из мочи или крови, когда
устанавливается равномерное распределение НТО. За
30 мин около 2% трития из воды включается в орга-
нические структуры; поэтому процент воды в теле чело-
века, определенный по НТО, является завышенным в
среднем па 2%. По данным работы [5], процентное со-
держание воды в организме людей составляет 62,2%.
При увеличении потребления воды (повышении водно-
го обмена) величина периода полувыведепия уменьша-
ется. Так, для человека весом 73,5 кг 7\=245 ^=10,2 су-
ток при ежесуточном потреблении воды 2,7 л и Т=
= 57 4 = 2,37 суток при сильно увеличенном ежесуточ-
ном потреблении воды, около 18 л.
В этом случае теоретические значения периодов по-
лувыведения равны
™ 0,693-73,50,62 ...
/1 —----- 11,7 суток
и
m 0,693-73,5.0,62 . --
Т2 --------—-1,75 суток.
141
Расхождения между значениями теоретическими И
экспериментально определенными периодами полувыве-
денпя, в особенности во втором случае, могут быть объ-
яснены некоторой задержкой воды в организме, мень-
шей точностью в определении этих значений, а также
тем, что часть трития включается в первые дни в ор-
ганические структуры и происходит усиленное удале-
ние через легкие паров воды, несколько обедненных три-
тием *.
По данным работы [5], для исследованных шести лю-
дей различного пола в возрасте от 28 до 63 лет и весом
от 48 до 88 кг концентрация НТО в парах выдыхаемого
воздуха ниже концентрации НТО в воде мочи или крови
на 4—22% и составляет от концентрации НТО в воде
мочи 0,78—0,96. Отмечен аномально высокий изотопный
эффект для двух исследуемых голубей, для которых кон-
центрация НТО в парах выдыхаемого воздуха составля-
ла от концентрации НТО в воде мочи и крови 0,35—
0,55.
Обеднение тритием паров воды в выдыхаемом воз-
духе объясняется тем, что обычная вода испаряется бы-
стрее, чем тяжелая, так как упругость паров обычной
воды больше, чем тяжелой и сверхтяжелой.
При хронических затравках дВх^0 и решение урав-
нения (4.1) имеет вид
<7ж = ^вх 0 — е-а/) + <7Жо е-°'. (4.3)
При отсутствии в организме начальной активности,
т. е. при <7жо =0
<?Ж -- ^вх(1 — е-0/),
где — ежедневно поступающая в организм актив-
ность воды, отнесенная к единице объема воды, посту-
qbx
пающей ежесуточно в организм, т. е. qBx=------, здесь
VBx
QBX — ежесуточно поступающая в организм активность.
При k = 1
<7ж - <7вх (1 — е-°9-
Эксперименты по изучению обмена окиси трития на
мышах были проведены Томпсоном [4] при использова-
* Кроме того, происходит удаление трития в виде сухих остат-
ков мочи и кала.
142
пии высокой активности НТО. Одной партии мышей пу-
тем ежедневных инъекций в течение 18 суток ввели
внутрибрюшинно 1,2 мкюри НТО на мышь и в течение
30 суток измерили активность воды тела. Другой пар-
тии мышей в течение 14 суток путем ежедневных инъ-
екций ввели 5,5 мкюри НТО на мышь и в течение
160 суток измеряли активность воды, образованной от
сжигания сухого остатка. Полученная в работе кривая
спада удельной активности воды тела аналогична полу-
ченной нами ранее: начальный период 7^! = 1,1 суток; ко-
нечный, определенный ио приведенной в работе кривой,
Т2=Зн-4 суток для 20-х суток после прекращения инъ-
екций. Величина Т2 определена ориентировочно вслед-
ствие большого разброса экспериментальных точек. К
13-м суткам, так же как и в нашем эксперименте, актив-
ность воды составляла 0,6% наибольшей равновесной
активности. Кривая выведения трития из сухого остат-
ка у мышей состоит из двух экспонент с периодами по-
лувыведения 9 и 80 суток. При этом начальная концент-
рация трития в воде от сжигания сухого остатка равна
7,8% концентрации трития в воде тела после конца за-
травки. Начальная активность, которая спадает с Т=
=80 суток, составляет всего 0,6%, а начальная ак-
тивность, уменьшающаяся с Ti = 9 суток, равна 6,5%.
Через 10 суток концентрация трития в воде становится
равной концентрации трития в сухом остатке, а затем
продолжает непрерывно уменьшаться с течением вре-
мени.
По данным работы [6], полученным в экспериментах
с тяжелой водой, 28% протеинов структурных элемен-
тов тканей находится в динамическом обмене у крыс и
только 6% — у людей.
В опытах К. М. Богданова, М. И. Шальнова,
Ю. М. Штуккепберга [1—3, 7, 8] исследовалась динами-
ка обмена трития, введенного в виде НТО, у мышей,
крыс и кроликов. В опытах НТО вместе с физиологиче-
ским раствором вводили подкожно или через рот. При
хроническом поступлении НТО вводили через рот. В раз-
личных сериях опытов вводимые активности имели ве-
личины от 0,016 до 1,0 мкюри!г веса животного; вводи-
мый объем раствора не превышал 0,2 мл на 100 г ве-
са. Животных содержали в обменных клетках и забива-
ли в различные сроки. Тушки, органы и ткани живот-
143
них, а также экскреты (моча, кал) и кровь осушали ме-
тодом вакуумной сушки до постоянного веса, а сухие
остатки органов и тканей сжигали до образования воды
описанными выше методами. В каждый срок на каж-
дую экспериментальную точку приходилось по три жи-
вотных или органа. Все результаты выражали в удель-
ной активности воды, полученной после сушки или пос-
ле полного окисления водорода сухих остатков (в мкюрп
па миллилитр).'
Для исследований брали воду органов и сухой оста-
ток головного мозга, сердца, легких, печени, почек, се-
лезенки, кости, крови, топкого кишечника, половых же-
лез, кожи и участки кожи в месте введения НТО.
Удельная активность воды при подкожном введении
равномерно возрастает в водной фазе всех органов и
тканей вследствие выхода активности из кожного депо,
что было проверено балансными опытами. При этом
удельная активность достигает максимума через ЗОлшн,
после чего наблюдается снижение удельной активности
воды организма. При введении НТО через рот равнове-
сие в водной фазе устанавливается спустя 2,5—3 ч.
Время достижения наибольшей равновесной концентра-
ции в водной фазе организма определяется скоростью
удаления воды из кожного депо и скоростью прохож-
дения НТО через стенки желудочно-кишечного тракта.
В опытах установлено, что максимальная удельная
активность воды Макс после введения в организм НТО,
выраженная в мкюри/мл, в 1,5 раза выше значения
вводимой активности в тех же единицах на 1 г веса. По
равновесной концентрации трития в воде после введе-
ния известного количества НТО было определено сред-
нее процентное содержание воды в организме. Очевид-
но, оно равно 1 : 3/2 = 2/3 = 0,67, или 67%. С поправкой
на вхождение трития в сухой остаток процентное содер-
жание воды равно 65 вес. %. Такой же процент воды
у крыс получается при взвешивании их до и после ва-
куумной сушки.
При всех путях затравки концентрация НТО в воде
органов тканей, крови, мочи и кала была практически
одинакова. При введении 120 крысам-самцам НТО по
0,1 мкюри!г суточные количества воды, выделенные с
экскретами контрольными и затравленными НТО жи-
вотными, были одинаковыми и отличались большим по-
144
Стоянством за весь срок наблюдения — 36 суток. Через
почки и желудочно-кишечный тракт крысы выделяли
ежесуточно в среднем по 12,7—13,0 мл воды на 100 г
веса. Количество воды, удаляемое с выдыхаемым возду-
хом, по отношению к указанному количеству составля-
Удепьная активность, мкюри/мп
Рис. 4.2. Изменение со временем удельной активности воды пе-
чени крыс:
/ — усредненная кривая; 2 — периодические колебания удельной активности.
ло не более 10%. Общее количество воды, удаляющееся
за сутки из организма крыс, в среднем равнялось 14—
15 мл на 100 г веса, или 21% всей воды организма.
Суточное количество поглощаемой воды близко к этому
количеству. На рис. 4.2 показано изменение со време-
нем удельной активности воды печени (для воды осталь-
ных органов кривые идентичны). Вертикальными отрез-
ками отмечены средние квадратичные отклонения изме-
рений qn{ для различных животных. По такой же кри-
вой изменяется мощность тканевой дозы, обусловленная
активностью воды органов и тканей. Для проведения
балансных опытов и расчетов удобно все показатели
10 Окись трития
115
относить к начальной удельной активности воды в орга-
низме. На рис. 4.2 приведена зависимость выведенной
активности из затравленных НТО крыс со временем
от начальной активности в организме.
Математическая обработка результатов эксперимен-
тов, их теоретическая интерпретация была дана
Ю. М. Штуккенбергом. Было составлено и решено диф-
ференциальное уравнение, описывающее кинетику об-
мена водорода (трития) между организмом и окружа-
ющей средой, а также между водой и органическими
структурами органов и тканей. Кроме того, были уста-
новлены законы выведения трития из организма, и на
их основе рассчитаны тканевые дозы и определены до-
пустимые дозы содержания трития в организме, воде и
воздухе.
Кривая состоит из двух экспонент — с =2,5 су-
ток и Т2= 12,5 суток и имеет следующее аналитическое
выражение:
<hd‘) - <?жД0,90е 2’5 I- 0,10е Т2’5 ) .
Как показано ранее, если не учитывать обмена водо-
рода (трития), происходящего внутри организма меж-
ду водной фазой и органическими структурами, то вели-
чина уж убывает с одним периодом водного обмена Т=
0,6931/ж
=-------равным для крыс в среднем около трех су-
1^ВЫХ
гок. Так, для крыс со средним весом 200 г и К5к = 32см3
получим
_ 0,693-200-0,65 оп
Т = —----------— 3,0 суток.
30
Такой период водного обмена заключен между дву-
мя периодами: и Т2. Это обусловлено тем, что вна-
чале спад активности в воде организма ym(t) происхо-
дит быстрее, так как в первые дни идет непрерывное
включение трития в сухой остаток за счет непрерывно
совершающегося обмена водородом и тритием. По мере
замедления включения трития в органические структу-
ры, вследствие приближения к изотопному равновесию
с быстрообменивающимися структурами, скорость убы-
вания у™ падает и период приближается к Т2. Затем
после насыщения сухого остатка тритием в результате
146
относительно быстрого уменьшения удельной активно-
сти в водной фазе величина qni(t) становится с тече-
нием времени все меньшей по сравнению с удельной
активностью трития в сухом остатке ^(;(М. При этом
вследствие существующего обмена водородом между
водой и сухим остатком начинается обратный иаблю-
Рис. 4.3. Зависимость от времени удельной активности трития
у крыс:
/ — в организме крыс; 2 —в воде тела; Л —в сухом остатке.
даемый переход трития из органических структур в вод-
ную фазу. После того как становится меньше qCt
этот обмен увеличивает величину т. е. замедляет
уменьшение величины ^к(/) с течением времени, что
должно привести к увеличению Т по сравнению с 7\
При этом убывание ?ж(0 с течением времени должно
постепенно замедляться по мере того, как через воду
будет выводиться тритий из все более медленно обмени-
вающихся структур.
На рис. 4.3 показаны зависимости <?Тк(0 (кривая /),
?-,к(0 (кривая 2) и qc(t) (кривая 3), где #Т!< — средняя
удельная активность ткани, q(l — средняя удельная ак-
тивность сухого остатка. Все три кривые хорошо аппрок-
симируются двумя экспонентами с 1\ = 2,5 суток и Т2 =
10* 147
= 12,5 суток. При этом qv(t) изменяется по зависимости
/ _ 0,693/ _ 0, 693/ \
<7с(0 =О(7^Де 12,5 -е 2’5 ).
Вследствие того что все процессы диффузии, изо-
топного обмена и большинство реакций с участием от-
носительно малого количества изотопа протекают по
реакциям первого порядка, можно с достаточным осно-
ванием считать, что скорости обмена пропорциональны
первой степени концентрации трития. С учетом этого
обстоятельства обмен трития в живом организме мо-
жет быть описан следующей системой дифференциаль-
ных уравнений, учитывающих обмен трития с окружа-
ющей средой и с сухим остатком в целом:
-= — (а + fc12) qx + k.xbiqz aqa^
dt
dqe ktr> л
dt bL
где k[2 и Л2| — соответственно средние скорости вклю-
чения трития (водорода) из воды в сухой остаток и пе-
рехода водорода (трития) из сухого остатка в воду;
первый индекс относится к воде, второй — к сухому
остатку, последовательность индексов соответствует
направлению перехода водорода (трития); = ,VC =
вес сухого остатка.
Общее решение системы уравнений при <7вХ = 0 имеет
вид
х ----- х0(Д1е -)1/ 4- Л2е-^);
у - х0 (Bi e-xi* + В2 е-^9,
где %о — начальная концентрация НТО в водной фазе
(здесь q-м и qc обозначены через х и у). Величины Xi
и Х2 зависят от a, b, и &2Ь & постоянные Ль Л2, Вь
В2, кроме того, — от начальных условий. При однократ-
ной затравке животных, когда при 1 = 0 удельная актив-
ность в водной фазе равна х0 и нет активности в сухом
остатке, т. е. Уо = 0:
У - —e-z'9|.
148
Теоретические зависимости x(t) и y(t) совпадают с экс-
периментальными кривыми при значениях а и &, полу-
ченных из опыта (0,17 и 0,43), и при /?12 = 0,07 суток-1
(7=10 суток) и ^21 = 0,09 суток-1 (7=7,8 суток). При
этом Zi=0,28 суток-1 (7=2,5 суток) и Л2 = 0,055 суток-1
(72=12,6 суток). Значения fej2 и fe2i оказываются близ-
кими к скоростям обмена органических структур, опре-
деленным с помощью N15 и С14 [9], а также определен-
ным нами путем рассмотрения динамики обмена сухого
остатка с НТО.
Эксперименты показывают, что с течением времени
убывание активности в водной фазе происходит быст-
рее, чем в сухих остатках, так как часть трития выво-
дится из органических структур очень медленно.
Как было показано, скорости обмена активными изо-
топами во многом зависят от условий эксперимента и
различным образом связаны с истинными скоростями
обмена атомами водорода или трития между собой и
сухим остатком. Вследствие этого приводимые в литера-
туре данные о скоростях включения изотопов в струк-
турные элементы ткани и периоды полуобмена без точ-
ного указания условий эксперимента и рассмотрения
кинетики процессов имеют довольно условный харак-
тер.
Проведенный анализ уравнений показывает, что если
выражение для x(t) удовлетворяет экспериментам, то
y(t) идет выше экспериментальных результатов. Так,
y(t) до наступления равновесия пересекает кривую x(t).
Из всех экспериментальных кривых накопления трития
в различных органах и тканях (мышцах, почках, пече-
ни, жире, всей тушке) следует, что за первые 17 суток
наблюдений удельная активность трития в сухих остат-
ках быстро достигает максимального значения и затем
спадает приблизительно по закону е , при этом за
сроки наблюдения qc не превосходит qn< (рис. 4.4, 4.5).
Это можно объяснить тем, что в выделениях, кроме во-
ды присутствует сухой остаток, и активность из сухого
остатка выделяется не только через воду в виде НТО,
но и присутствует в выделениях в частности в моче в
виде мочевины и других органических веществ, а также
в кале.
Из экспериментальных кривых зависимости qc (0
можно получить кривые нарастания концентрации три-
149
тин во всем сухом остатке животного и в сухих остат-
ках отдельных органов и тканей по отношению к кон-
центрации трития в жидкой фазе. Опыты показали, что
величины (0 нарастают приблизительно по экспо-
Врепя после введения , сутки
Рис. 4.4. Зависимость от времени удельной активности трития
в организме крыс:
1, 2 — в воде тела; 3, 4 — в сухом остатке мышц.
__ 0,693 t
неициалыюму закону: 1 — е Т . Определенные таким
образом периоды полуобмена приведены в табл. 4.1 для
различных органов и тканей крыс и мышей. Из табл. 4. J
следует, что для крыс и мышей значения Т для сухих
остатков органов и тканей близки. Наиболее быстро
обмен трития происходит в головном мозге — Г = 3,5 су-
ток, затем в печени — 3—5 суток, легких и селезенке —
4,5 суток, мышцах — 5—7 суток, и самый медленный об-
мен наблюдается в коже и жире — 14 суток. Период
полуобмена для всего сухого остатка животного близок
150
к периоду полуобмена мышц — 5—7 суток. Периоды по-
луобмена, определенные описанным способом, согласу-
ются с периодами полуобновления белковых структур,
определенными другими исследователями с помощью ме-
ток С14 и N15 и равными около 6—7 суток [9].
Рис. 4.5. Зависимость от времени удельной активности
трития у крыс:
/ — в воде; 2 —в сухом остатке печени; С —вода; • — сухой
остаток.
Таким образом, в сухом остатке в целом значитель-
ный процент водорода обменивается относительно бы-
стро с периодом от 3,5 до 14 суток. По-видимому, зна-
чительное количество водорода обменивается с гораздо
151
Таблица 4.1
Периоды увеличения активности вдвое в сухих остатках различных
органов и тканей животных
Вид животного Орган или ткань Т, сутки
Крысы Головной МОЗГ 3,5
Селезенка 4,5
Л?” кие 4,5
Печень 3—5
Мышцы 5—7
Кожа 14
Мы’.пм Вся тушка 5—6,5
О'езжнренная тушка 5—6,5
Печень 3—5
Жир 14
большими скоростями — порядка часа и менее, так как
вначале происходит очень быстрое нарастание актив-
ности трития в сухих остатках органов и тканей. В дей-
ствительности обмен водорода в организме происходит
сложным образом, с разными скоростями и направлен
ностыо обмена в различных органических структурах,
органах и тканях. Решение такой задачи представляет
большие трудности, и получающиеся очень громоздкие
и сложные выражения трудно сравнить с эксперимен-
тальными данными ввиду большого числа взаимосвя-
занных параметров. Однако, как следует из эксперимен-
тов, поведение трития в организме можно приближен-
но описать с помощью модели, учитывающей обмен во-
ды с окружающей средой и обмен трития между водой
организма и всем сухим остатком по кинетике первого
порядка. Такая модель достаточна для решения прак-
тических задач расчета доз, установления предельно
допустимых концентраций трития в организме, воде и
воздухе, для контроля за количеством трития в орга-
низме и для оценки его радиационного воздействия.
Нами также были поставлены опыты по распреде-
лению и выведению трития при хронической затравке
окисью трития. Для этого крысам ежедневно вводили
НТО через рот в течение 19 суток по 0,016 мкюри на
1 г веса животного. Для изучения накопления трития в
152
воде тела у крыс ежедневно измеряли удельную актив-
ность мочи. После 19 суток ежедневных затравок удель-
ную активность мочи измеряли еще в течение И суток,
т. е. до 30-х суток после первой затравки. По уменьше-
нию удельной активности мочи можно было судить об
Рис. 4.6. Изменение удельной активности воды тела крыс
при хронической затравке НТО (7) и после ее прекраще-
ния (2).
уменьшении трития в воде организма. Результаты экс-
перимента показаны на рис. 4.6, где представлена зави-
симость x(t). Из рисунка видно, что в течение 19 суток
хронической затравки активность трития в воде тела
непрерывно нарастала. После прекращения поступле-
ния трития в организм удельная активность в воде ор-
ганизма непрерывно уменьшалась.
153
При ежедневной хронической затравке и ре-
шения уравнений (4.4) при х0=уа=6 будут иметь вид:

Яс (0 ^»х тЧ1 + 4г е~м - 4г е“>г/) ’ (4-5)
/г21 \ ДХ АХ /
где ДХ = Х1—Л2.
Общая активность в организме будет при этом из-
меняться по закону
Q (/) = [ (1 -I- kl2-\ — Л;е"л,/ — Яг с i (4.6)
a L ' ^21 ' J
(Qbx — ежедневно вводимая активность трития), т. е.
нарастать от 0 до значения Qp= [ 1 |- k—).
а \ Z?2i /
С увеличением t величины г/ж, q(. и Q монотонно воз-
растают до равновесных значений, которые равны
<7ж •' 7вх’, ?с ^вх Н Qp ( 1 ~1' 7 ) •
/е21 н а \ ^21 /
Как было показано нами, в обмене водородом и три-
тием принимает участие не весь водород сухого остат-
ка, а только приблизительно р= 15%. Если это учесть,
то равновесные значения qc и Qp будут меньше и опре-
делятся формулами
Яс ЯтР-~~ и Qp -^-(1 I Р-М-
k21 а X &21 7
После прекращения хронической затравки актив-
ность в водной фазе и сухом остатке будет убывать так
же, как и после однократного попадания активности в
организм, т. е. по закону, состоящему из двух экспонент
с теми же Aj и А2, но с другими постоянными, которые
зависят от удельной активности трития в воде и сухом
остатке после прекращения хронической затравки.
Полученные дифференциальные уравнения и их ре-
шения при <7вх^0 описывают динамику изменения
удельной активности трития в водной фазе и сухом
остатке также при хроническом поступлении трития в
организм и после прекращения поступления. Обработка
полученных кривых и сопоставление их с математиче-
154
сними выражениями позволяют определить значения
всех постоянных обмена, учтенных з модели водной фа-
зы и сухого остатка.
Таким образом, эта модель согласуется с экспери-
ментальными данными и с достаточной для практики
точностью описывает динамику обмена трития, поступа-
ющего в организм в виде НТО. Такая модель, однако,
не объясняет обнаруженного ранее и подробно исследо-
ванного нового явления — существования периодических
колебаний удельной активности в воде и сухих остат-
ках. Эти колебания можно объяснить более сложной
моделью, рассматривающей взаимный и частично на-
правленный обмен трития между водой и несколькими
органическими структурами.
2. ПЕРИОДИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ УДЕЛЬНОЙ
АКТИВНОСТИ ТРИТИЯ В ВОДНОЙ ФАЗЕ
И СТРУКТУРНЫХ ЭЛЕМЕНТАХ ТКАНЕЙ
В опытах К. М. Богданова, М. И. Шальнова,
Ю. М. Штуккенберга [2, 18], так же к'ак и в первых
опытах Ю. М. Штуккенберга с мышами, отмечались ко-
лебания удельной активности в войной фазе организма
около усредненной кривой спада активности по време-
ни. Такие же колебания всегда наблюдались и на фоне
плавного изменения концентрации трития в сухих
остатках органов и тканей. Эти колебания значительно
превосходили средний квадратичный разброс и наиболь-
шие отклонения в удельной активности воды по трем
животным. Колебания происходили для всех животных
в одной фазе и по единой закономерности с близкими
амплитудами и периодами колебаний, если время отсчи-
тывать от момента введения активности в организм.
Все сказанное выше подтверждается данными
рис. 4.2 и 4.4, где показано изменение б/ж(/) в организме
крыс, взятое из двух различных опытов. Периодические
колебания удельной активности воды организма наблю-
дались также и в течение суток. Из рис. 4.2 видно, что
удельная активность воды тела испытывает периодиче-
ские изменения с периодом около пяти суток, начиная
с 3—4-х суток, и максимумы удельной активности НТО
в водной фазе наблюдаются на 3—4, 9—10, 14—15, 19,
24 и 29-е сутки,
155
Для того чтобы получить кривую периодических из-
менений б/ж около средних значений, все величины
относились к среднему значению Такие кривые, где
исключено удаление активности из водной фазы и даны
70
ГО
Гибель животных
Оремя после бВгОения , с-р^ки
Рис. 4.7. Кривая <7ж/<7*(0 для мышей и крыс (/) и кривая гибели
мышей (2).
относительные колебания ^ж, приведены на рис. 4.7. Эти
кривые построены па основании кривых рис. 4.2, а так-
же кривой для мышей (см. рис. 4.1). Такие же коле-
бания с периодом около пяти суток в водной фазе на-
блюдались и во всех последующих опытах. Из рис. 4.7
следует, что отмечаются правильные гармонические
колебания приблизительно постоянной амплитуды, кото-
рая составляет большую величину, 30—40% среднего
уменьшающегося значения <7ж(0- Все эти данные свиде-
тельствуют о сложных процессах обмена тритием, про-
исходящих между водой и органическими структурами.
156
Для изучения вопроса о накоплении и переходе три-
тия в сухие остатки органов и тканей из водной фазы
и обратно было исследовано изменение концентрации
трития со временем в различных органах и тканях жи-
вотных. Некоторые результаты представлены на рис. 4.4
и 4.5. На этих кривых по оси ординат отложены удель-
ные активности воды, полученной от сжигания сухих
остатков тканей и воды органов. Как следует из рисун-
ков, сразу же после попадания НТО в водную фазу орга-
низма тритий начинает включаться в сухие остатки
органов и тканей. Затем достигается наибольшее зна-
чение и происходит спад активности в сухом остатке
органов п тканей. При этом тритий из воды сразу же
начинает включаться в сухие остатки всех органов и
тканей. Наибольшая концентрация наблюдается па вто-
рые—четвертые сутки. Наиболее быстро максимальная
концентрация достигается в печени: па вторые сутки;
в коже и жире нарастание активности трития значи-
тельно медленнее. Наибольшая концентрация трития
наблюдается в сухом остатке печени, мозга, селезенки,
легких и мышц.
В опытах, поставленных Ю. М. Штуккенбергом и
К. М. Богдановым, для изучения динамики обмена во-
дорода между водой и белковыми и жировыми фрак-
циями организма большой партии крыс однократно вво-
дили индикаторные дозы окиси трития и ежедневно в
течение 30 суток забивали но три крысы [2]. После вы-
сушивания тушек, органов и тканей до постоянного веса
сухой остаток разделяли на жиры и белки. Затем эти
фракции сжигали и определяли удельные активности
воды, полученной после сжигания белков и жиров q$
и воды тела q\.
Из зависимостей <?2(0 и <?з(0 следует, что включе-
ние трития в белки происходит значительно быстрее,
чем в жиры (рис. 4.8). Включение трития в жиры
идет не с постоянной скоростью: сначала очень медлен-
но, а затем значительно быстрее при нарастании кон-
центрации трития в белках с углеводами. Наоборот,
концентрация трития в белках с углеводами <у2(/)
сразу очень быстро нарастает, а затем после достиже-
ния максимума равновесие не наступает, и кривая спа-
дает быстрее, чем при продолжающемся увеличе-
нии <7з(/). Эти закономерности можно объяснить только
157
тем, что водород в большой степени сначала быстро
включается из воды в белки с углеводами и из них
переходит в жиры. При этом в жиры тритий поступает
непосредственно из воды в относительно малых количе-
Рис. 4.8. Зависимости от времени удельной активности трития
у крыс:
1 — в воде Qtt 2 — в белках q2‘, 3 — в жирах q3.
ствах или очень медленно. Из жиров тритий медленно
переходит в водную фазу. Таким образом, при обмене
водорода между водой и органическими структурами
преобладают последовательные (копсекутивные) реак-
ции обмена.
Действительно, известно, что белки при распаде мо-
гут частично превращаться в жировые фракции. Угле-
158
воды также интенсивно обмениваются с жирами своими
компонентами. Однако жиры при биохимических пре-
вращениях не переходят в белки. Это подтверждает
сделанный вывод о том, что метаболизм обмена белков
с углеводами и жирами таков, что водород (тритий)
из водной фазы последовательно включается сначала в
белки с углеводами, из них переходит в жиры с меньшей
скоростью и оттуда снова медленно переходит в воду.
Из всех кривых включения трития в сухие остатки
всех органов и тканей, организма в целом, а также в
жировые и белковые фракции и кривых перехода три-
тия в воде следует (см. рис. 4.7), что концентрация
трития в воде и органических структурах изменяется по
периодическому закону, колеблясь около среднего зна-
чения с периодом около 4—6 суток и с большой ампли-
тудой, достигающей в водной фазе 30—40% среднего
значения q>K(l) [1—3, 7, 8].
Амплитуда колебаний всегда намного превосходит
все погрешности эксперимента. При этом с течением
времени колебания практически не затухают, если по-
строить зависимости q;(t)lqi(t), где ^г(/)—значение
концентрации трития по усредненной кривой.
После достижения равновесия, когда удельные ак-
тивности воды всех органов и тканей, крови и воды
выделений становятся равными, концентрации трития
в воде всех органов и выделений изменяются по общему
для них периодическому закону. Этот закон представ-
ляет собой сложение экспоненциального спада и перио-
дических колебаний с практически постоянным периодом
колебаний, фаза которых связана с моментом введения
в воду организма НТО.
Как следует из приведенных кривых рис. 4.4 и 4.5,
в сухом остатке в целом и сухих остатках всех органов
и тканей также наблюдаются на фоне кривой у(/) =
= —е-Х1/ ) периодические колебания концен-
трации трития с тем же периодом, очень большой!
амплитудой и с противоположной начальной фазой. Эти
колебания согласуются с кривыми, полученными из
соображений баланса общей активности, с учетом ее
выведения и колебания в воде выделений и воде тела.
При этом максимумы активности воды тела и выделе-
ний соответствуют минимумам активности в сухом ос-
татке в целом. Такие же колебания наблюдаются и в
159
сухих остатках всех исследованных органов и тканей.
Особенно сильные колебания с наибольшей амплитудой
происходят в жире, затем в селезенке, печени и мыш-
цах. Максимумы удельной активности тела появляются
на 3—4, 6—7, 9—10, 14—15, 19, 24 и 29-е сутки. Такая
закономерность наблюдается как у мышей, так и у
крыс. Так, на основании кривой, полученной в первых
экспериментах Ю. М. Штуккенберга (1950 г.) на мы-
шах, н на основании многочисленных данных, получен-
ных совместно с К. М. Богдановым и М. И. Шальновым
(1952—1953 гг.), следует, что колебания удельной ак-
тивности в воде тела и выделений как для мышей, так
и для крыс происходят с одинаковым практически
периодом и амплитудой в 20—40% от среднего значения
^ж(/). Максимумы удельной активности для мышей на-
блюдаются на 2, 6, 9—10, 13—14-е сутки после одно-
кратной затравки НТО, у крыс — на 3, 6, 9—10, 14—15,
24 и 29-е сутки (т. е., за исключением первого макси-
мума, результаты получаются совпадающими).
Кроме колебаний с периодом 4—6 суток происходят
также суточные колебания воды тела с периодом не более
6 ч. Однако пробы воды брали через 6 ч. Поэтому воз-
можно, что существуют колебания и с большей часто-
той. Эти колебания также отличаются большой ампли-
тудой — до 30% среднего значения qw.
Дальнейшие эксперименты, поставленные
Ю. М. Штуккенбергом и К. М. Богдановым, показали,
что у мышей, облученных однократно у-лучами, наблю-
даются колебания с тем же периодом, по с несколько
увеличенной амплитудой.
Опыты с разделенными на белки и жиры сухими
остатками показали, что в белках и жирах происходят
также периодические колебания активности (см.
рис. 4.8), но амплитуда колебания в жирах значительно
превосходит амплитуду колебания активности трития
в белках и несколько сдвинута по фазе. При этом, как
отмечено выше, активность трития в жирах сначала на-
растает медленно по сравнению с белками. Колебания
в белках близки по фазе к колебаниям в воде. Это яв-
ляется доказательством относительно быстрого обмена
частью водородных атомов между белками и водой.
Эти колебания концентрации трития в воде тела и
органических структурах не могут отражать, конечно,
160
изменения процентного содержания водорода в воде
тела и органических структурах вследствие его постоян-
ства, а отражают, очевидно, существующую в живом
организме строгую периодичность обмена водорода
между водой и органическими структурами. Очевидно,
в организме постоянно совершаются периодические
реакции обмена водорода между водой и органическими
структурами, сдвинутые друг относительно друга по
времени. В результате этих реакций осуществляется
подвижное равновесие в организме и обеспечивается
постоянство обмена и атомного состава воды органов
и тканей, а также органических структур.
Тритиевая метка с момента введения ее в организм
позволяет проследить за одним обменным циклом и ус-
тановить скорость обмена водорода воды и органиче-
ских структур и отдельных органических структур
между собой. Вследствие быстрого включения водорода
из воды в белки с углеводами (углеводов в процентном
отношении очень мало, но они обмениваются с наиболь-
шей скоростью) колебания трития в этой фракции
почти следуют за колебаниями трития в водной фазе.
Колебания удельной активности в жирах происходят с
очень большой амплитудой, несмотря на их более замед-
ленный обмен и в противофазе с колебаниями удельной
активности воды тела, так что минимумы удельной
активности в них наблюдаются на третьи и шестые-седь-
мые сутки (см. рис. 4.4 и 4.8).
Отсюда следует, что колебания удельной активности
в сухих остатках определяются в большой степени ко-
лебаниями удельной активности в жировой фракции
сухого остатка. Большая амплитуда колебаний свиде-
тельствует об определенной направленности тритиевого
обмена, т. е. перехода его сначала из воды в белки, за-
тем в жировую фракцию, а оттуда — в воду.
Количественная математическая обработка всех по-
лученных экспериментальных данных и теоретическое
решение более сложной задачи об обмене мечеными
изотопами или молекулярными группами между водой
и несколькими органическими структурами было
дано Ю. М. Штуккенбергом и кратко изложено в
работе [2].
Модель, учитывающая взаимный обмен между водой
и двумя органическими структурами, позволяет объяс-
11 Окись трития
161
нить наблюдающиеся закономерности метаболизма три-
тия в воде и сухих остатках органов и тканей, а также
наличие периодических изменений активности трития в
водной фазе и органических структурах. Решение дан-
ной задачи позволило описать кинетику периодических
реакций, происходящих как в замкнутой системе (а =
= 0), так и в системе, в которой непрерывно удаляется
исходная реагирующая компонента (а¥=0).
Как следует из рис. 4.6, при длительной (в течение
19 суток) затравке крыс тритием на фоне нарастания
и спада средней удельной активности в водной фазе
x(t) наблюдаются периодические колебания удельной
активности, вплоть до 30-х суток наблюдения, независи-
мо от того, нарастает активность трития в водной фазе
вследствие его ежедневного поступления или спадает
после прекращения поступления.
Эти кривые описываются уравнениями, в которых
7вх^0. Из-за громоздкости формул мы их не приводим.
Однако и так очевидно, что теоретические кривые будут
соответствовать экспериментальным при <7вх = const =/=()
и после прекращения затравки.
Таким образом, теоретическое рассмотрение вопроса
дает возможность проследить особенности динамики
обмена трития между водой и органическими структу-
рами организма.
Для существования периодичности в обмене трития
(водорода) необходимо выполнение следующих усло-
вий:
1) существование заметного направленного обмена
тритием (водородом) между, по крайней мере, тремя
фракциями (водой и двумя органическими структу-
рами);
2) скорости обмена между тремя фракциями кц не
должны быть слишком малы по сравнению со скоростью
водного обмена;
3) скорости обмена трех последовательно обмени-
вающихся фракций не должны слишком сильно отли-
чаться друг от друга.
Если один из коэффициентов обмена очень мал по
сравнению с другими, то дело практически сведется к
заметному обмену только между двумя фракциями, и
цикличность в обмене не будет проявляться в периоди-
ческих изменениях концентрации трития в воде и в двух
162
органических фракциях. Эти выводы можно обобщить
и на большее число фракций и компонент реакций, со-
вершающих взаимный обмен.
Очевидно, циклический обмен совершается в орга-
низме постоянно, но для каждого обменивающегося
атома Н он сдвинут по времени, так как общие концен-
трации водорода в воде и органических структурах ос-
таются постоянными и их направленный обмен может
быть обнаружен и изучен только изотопными индика-
торами.
Таким образом, наблюдающаяся в организме живот-
ных периодичность в изменении концентрации трития в
воде и сухих остатках, белках и жирах объясняется
существованием частично направленного обмена в цепоч-
ке вода—>-белки—>-жиры—>-вода с довольно значитель-
ными скоростями во всех звеньях цепи.
Теоретическое объяснение периодичности в обмене
трития в организме дано для кинетики обмена, проис-
ходящего по реакциям первого порядка, что вполне
обосновано для обмена относительно малыми концен-
трациями трития по сравнению с концентрациями во-
дорода. Если протекают автокаталитические химические
реакции, то периодичность может наблюдаться в отсут-
ствие направленного обмена. Так, Д. А. Франк-Каменец-
кий {10] разработал кинетику периодических реакций
для случая горения. В области биологии Вольтерра [11]
впервые привел пример из жизни рыб и показал, что
количество рыб двух видов изменяется с течением вре-
мени периодически, если один вид рыб уничтожает дру-
гой.
Полученные экспериментальные зависимости х(/),
y(t) и z(t) лучше всего описываются системой диффе-
ренциальных уравнений, учитывающих частично направ-
ленный обмен водорода между водой и несколькими
видами органических фракций.
Периодичность в обмене водорода между водой и
органическими структурами отражает, очевидно, при-
сущую живому организму внутреннюю периодичность
в обмене веществ. При периодичности в обмене водоро-
да, связанного структурно с другими атомами, для
поддержания постоянного атомного состава обмениваю-
щихся веществ другие атомы также должны участвовать
в согласованном периодическом обмене.
11
163
Существенно отметить, что выявленная периодич-
ность в обмене веществ, в частности в обмене водорода,
прослеженного по обмену трития, оказывается одно-
значно связанной с периодичностью гибели облученных
животных и с периодичностью течения лучевых пора-
жений.
Многочисленные наблюдения исследователей [12—17]
показывают, что при различных дозах тотального и ло-
кального воздействия у-излучением обострения в тече-
нии лучевых поражений, в частности смертельные ис-
ходы, наступают на 3—4, 13—15, 17—19, 23—24, 33—
35-е сутки, т. е. пики смертности и моменты обострения
лучевых поражений совпадают со временем появления
максимумов удельной активности трития в водной фазе
организма при однократной затравке. Периодичность в
развитии радиационных поражений особенно четко вы-
является при кратковременных облучениях. На рис. 4.7
показаны кривые x(t) для мышей и крыс и кривая ги-
бели мышей после кратковременного (доли секунды)
облучения у-лучами в дозе около 2000 р в воздухе,
полученная в 1951 г. В. Н. Чернышовым. Из рисунка
видно, что пики смертности совпадают с максимумами
активности трития.
Статистическая обработка наблюдений Н. Г. Дарем-
ской, облучавшей крыс в однократной дозе 800 р, пока-
зывает, что максимумы смертности наблюдаются на
4, 7—9 и 44-е сутки (рис. 4.9). При локальном облуче-
нии головы и грудной клетки «волны смертности» при-
ходятся на 15, 23, 29 и 33-и сутки, а при облучении
нижнего отдела живота — на 6—9, 13—14, 19—22 и 28—
29-е сутки. Такая же периодичность наблюдалась
Л. Л. Ванниковым в ухудшении состояния облученных
животных (веса, аппетита, стула, кровяного давления,
общего состояния). Л. Б. Кознова и Н. И. Шапиро по-
казали, что повторные облучения вызывают наибольший
эффект, когда они производятся на 13—14 и 19-е сутки
после первого облучения. Л. И. Ильина отмечала сни-
жение газообмена у облученных в дозе 3000 р морских
свинок на вторые-третьи и шестые-седьмые сутки.
И. В. Лучником [12] была показана общая для различ-
ных животных (мышей, крыс, свиней, обезьян) фаз-
ность и> гибели при тотальном однократном облучении.
Такие же периодические изменения у облученных жи-
164
вотных испытывают температура тела, частота дыхания
и другие показатели.
Гибель животных.
Рис. 4.9. Кривая qw/q»i(t) для крыс (/) и кривая гибели
крыс (2).
Изучение с помощью НТО скорости прохождения
воды через стенки желудочно-кишечного тракта v
в кровь у необлученных крыс и у крыс, облученных
165
у-лучами в дозе 400, 700 и 1500 р [28], показало что при
облучении величина v постепенно спадает, достигает
минимума на вторые-третьи сутки и к пятым-шестым
суткам приближается к норме. Этот эффект уменьше-
ния v растет с увеличением дозы облучения. Таким об-
разом, временным изменениям концентрации трития в
воде организма соответствуют временные изменения
величины v и, очевидно, других физиологических функ-
ций организма.
Такие же закономерности обострения течения луче-
вой болезни наблюдаются на людях [18, 19] при силь-
ных воздействиях у-излучением. Так, при сильном облу-
чении человека резкое ухудшение состояния
наблюдалось па 3, 6—7, 13—14-е сутки [18].
Следовательно, (периодичность обмена веществ согла-
суется с периодичностью изменения физиологических
функций организма и периодичностью течения радиаци-
онных поражений.
Существующая связь между периодичностью в об-
мене водорода (в обмене веществ) и периодичностью
обострения лучевых поражений при однократном облу-
чении свидетельствует о том, что периодичность проис-
ходящих в организме процессов в норме и при облуче-
нии обусловливает периодичность в течении патоло-
гических процессов, возникающих вследствие облу-
чения.
Очевидно, образующиеся при облучении несвойствен-
ные организму соединения или обычные соединения в
необычных концентрациях обладают при определенных
условиях токсическими свойствами или способствуют
образованию токсических соединений, т. е. соединений,
вызывающих нарушение нормальной жизнедеятельности
организма. Эти соединения включаются в циклические
(направленные) реакции обмена, которые происходят
в организме.
Для того чтобы установить связь между временными
совпадениями максимумов концентрации трития в воде
тела и максимумами обострения лучевой болезни, до-
статочно предположить, что обострения связаны с вы-
ходом пока еще полностью неизученных вышеуказан-
ных токсических соединений из органических структур
в водную фазу, и при этом они оказывают наиболее
сильное вредное действие на организм.
По аналогии с обменом трития можно думать, что
эти соединения попадают в водную фазу (образуются
в растворенной форме) из белков и в большей степени
из жировых фракций, колебания активности трития в
которых наибольшие, и, следовательно, они испыты-
вают наиболее глубокие обменные превращения. Эта
точка зрения, высказанная в работах [7, 8] и наиболее
отчетливо в [2], подтверждается в настоящее время ра-
ботами Б. Н. Тарусова и др. {20] об образовании в ор-
ганизме при облучении первичных токсических соеди-
нений, которые обусловливают вредное воздействие при
лучевых поражениях. Полученные соединения в виде
определенного класса жирных кислот и хинонов дейст-
вительно обладают радиомиметическими свойствами и
вызывают поражения, аналогичные лучевым пораже-
ниям.
Высказанная точка зрения не противоречит и другим
концентрациям, объясняющим лучевую патологию посте-
пенно и медленно протекающими по времени реакциями,
в результате которых происходит постепенное измене-
ние воздействия токсических соединений.
Необходимо отметить, что обмен водорода и трития
в животном организме очень сложен и полностью дале-
ко не выяснен. Установлено, что различные фракции в
различных органах и тканях обмениваются с различ-
ными скоростями, иногда тритий настолько медленно
выключается из отдельных фракций, что период полувы-
ведения его превышает время жизни животного. Уста-
новлено, что обмен тритием имеет частично направлен-
ный характер, по крайней мере в цепочке вода-^белки->
жиры->вода, и для многих фракций скорости включе-
ния трития существенно отличаются от обратных ско-
ростей перехода трития. При этом, очевидно, существен-
ное значение имеет скорость включения трития, место
его включения в жизненно важные структуры и ско-
рость удаления из них.
Равновесие трития в сухом остатке крыс достигается
за время не менее восьми месяцев. При этом в отдель-
ных фракциях (например, в коллагенах) еще не проис-
ходит равновесия. Концентрация трития в сухом остатке
при хронической затравке и равновесии, когда в тече-
ние длительного времени поддерживается практически
постоянная концентрация в воде тела, составляет 20—
167
30% концентрации трития в воде, т. е. не превышает
концентрации трития в воде. При этом процент заме-
щенного водорода на тритий по отношению к проценту
замещенного водорода в воде будет больше вследствие
меньшего процентного содержания водорода в сухом
остатке по сравнению с водой и составит 30—40%
замещенного водорода воды тела.
В рассмотренной модели двух последовательно об-
менивающихся органических структурах описываются,
кроме изменения средней [активности трития в организме
животных (в водной фазе и сухом остатке), также пе-
риодические колебания активности с периодом 5 суток.
Однако затухание этих колебаний при любых вариа-
циях в значениях постоянных обмена получается зна-
чительно больше, чем в эксперименте. Поэтому были
рассмотрены более сложные модели с учетом частично
направленного обмена между водой и несколькими
структурами. Полученные общие закономерности пока-
зывают, что обмен трития описывается системой п+1
дифференциальных уравнений, где п — число обменива-
ющихся структур. При частично направленном обмене
общее решение системы представляет собой сумму
экспонент и периодических затухающих колебаний.
В этом случае одна из экспонент имеет постоянную Ха,
однозначно связанную с постоянной водного обмена а.
Все остальные постоянные в экспонентах Хг-, а т^акже
частоты колебаний со^ и их фазы <рг- зависят от всех по-
стоянных обмена между водой и органическими струк-
турами. Все значения Хг- и пропорциональны скорости
включения водорода из воды в первую органическую
структуру и монотонно возрастают с увеличением сум-
мы остальных коэффициентов обмена. С увеличением п
появляется большее число гармонических затухающих
колебаний с большими затуханиями X; и нарастающими
частотами сог-. Отношения Хг- к сог- с увеличением п моно-
тонно уменьшаются для всех затухающих колебаний.
Таким образом, при больших значениях п отношение Х?-
к (0г для основного колебания постепенно спадает и при
п более 10 становится меньше экспериментально наблю-
даемого. Сопоставление теории с экспериментом пока-
зывает, что наилучшее описание всех экспериментально
изученных количественных закономерностей обмена
получается при п = 9. Существенно, что основной обмен
168
ный цикл в организме (цикл Кребса) также представ-
ляет собой обмен девяти органических структур.
Рассмотренные модели не описывают суточных ко-
лебаний активности. Нами показано, что такой обмен
может быть описан кинетикой последовательного об-
мена водорода, воды и органических структур в двух
циклах с быстрым и медленным обменом. При значи-
тельном отличии в скоростях обмена в двух циклах
общая динамика обмена складывается практически
аддитивно из динамики обмена двух независимых цик-
лов. Неполная аддитивность обусловлена тем, что вод)а
представляет собой общую среду для двух циклов.
Таким образом, наличием двух циклов последова-
тельно обменивающихся с водой нескольких органиче-
ских структур можно количественно описать все наблю-
даемые в эксперименте особенности обмена: два типа
затухающих колебаний, быстрый спад концентрации
активности трития в водной фазе в первые часы после
введения его в организм, сдвиг фаз в обмене между
водой, белками и жирами, замедление водного обмена
(периода полувыведения) при очень больших водных
нагрузках. Существенно отметить, что предложенные
автором кинетические уравнения описывают также ки-
нетику периодических химических реакций. На основа-
нии этих моделей показано, что в организме обмени-
вается около 15% водорода, имеющегося во всем сухом
остатке, и в сухом остатке может содержаться не более
10% трития. В теории также учтен тот факт, что водо-
род из сухого остатка выводится не только в виде воды,
но и в виде сухого остатка выделений, в основном су-
хого остатка мочи. При этом обработка эксперименталь-
ных данных показала, что постоянная выведения из су-
хого остатка организма в виде сухого остатка выделе-
ний уменьшается со скоростью водного обмена и
составляет для собак около 0,02 сутки-1, для крыс —
0,03 сутки-1. Для человека вследствие меньшей скоро-
сти обмена эта величина не должна превышать
0,01 сутки-1.
3. ВЛИЯНИЕ ВОЗРАСТА И ОБЛУЧЕНИЯ
НА ДИНАМИКУ ОБМЕНА ТРИТИЯ
В опытах, поставленных Ю. М. Штуккенбергом и
К. М. Богдановым на крысах, было изучено влияние
возраста и воздействия доз трития Др и внешнего из-
169
лучения Со60 Д7 на динамику обмена трития. Для
изучения обмена у крыс, облученных у-лучами, им
вводили индикаторные дозы НТО. Животных содер-
жали в обменных клетках, ежедневно фиксировали у
них выделения и определяли концентрации трития в вы-
делениях, воде организма и в сухом остатке. Опыты 1по-
казали, что при облучении периодичность в обмене
веществ не изменяется, т. е. период колебания концен-
трации трития в водной фазе и сухих остатках остается
таким же, как и в норме, но с увеличением дозы воз-
растает амплитуда колебаний. Это обусловлено боль-
шей степенью направленности реакций обмена и более
интенсивным распадом органических структур. С увели-
чением дозы однократного облучения положение макси-
мумов гибели животных также не сдвигается, но воз-
растает относительное число животных, гибнущих в бо-
лее ранние максимумы смертности. Таким образом, при
любых дозах однозначная связь между периодичностью
обмена и периодичностью течения лучевых воздействий
сохраняется.
Дальнейшие эксперименты показали, что при воз-
действии р-частиц трития и у-лучей кобальта закон
изменения концентрации трития в воде тела животных
выражается прежней общей зависимостью, но Xi и Х2
имеют разные значения в зависимости от возраста жи-
вотных и поглощенных доз трития и Дт внешнего
у-излучения. Вследствие того, что постоянные Xi и Х2
чувствительны к изменению влажности, температуры и
давления в опытах животные содержались в одинако-
вых условиях: при /=15—18°С, относительной влажно-
сти 50—60% и нормальном давлении. Опыты показали,
что период полувыведения трития из организма Т\ мо-
нотонно возрастает от 1,5 до 4,5 суток с увеличением
возраста крыс от 35 до 1000 дней приблизительно по
такому же закону, как и увеличение их веса Р, так что
отношение Т/Р изменяется мало.
Для изучения зависимости Xi и Х2 от дозы трития
Др крысам однократно вводили НТО от 0,01 до
5,0 мкюри на 1 г веса животных. Для исследования
влияния внешнего излучения крыс облучали в дозах от
200 до 10 000 р.
Как показали опыты, с увеличением и посто-
янная Xi убывает, а Х2 возрастает по экспоненциальным
170
законам, при этом более чувствительной к дозе оказы-
вается постоянная 1Х2, зависящая от скорости синтеза
и распада органических структур. Зависимость Xi от Д7
описывается выражением Х|д=Хю где р — отно-
сительное уменьшение постоянной Xi при увеличении
дозы на 1 рад. Для доз Д7 ^1000 рад величина р =
= 4-10~4 рад~1. Доза 50% гибели животных (650 рад)
снижает Xi на 25%, при дозе 2500 рад Xi уменьшается
в два раза и при дозе 10 000 рад — более чем в 10 раз
по сравнению с нормой. Очевидно, при облучении будут
изменяться и другие постоянные, характеризующие ско-
рость обмена веществ.
Интересно отметить, что зависимости Xi от возраста
животных и доз облучения аналогичны, и критические
значения этих постоянных Х|ф, соответствующих 50%
смертности взрослых облученных крыс и 50% естествен-
ной смертности крыс, оказываются одинаковыми. Это
свидетельствует о том, что, с точки зрения метаболизма
трития, в организме старение эквивалентно облучению,
и при Xj меньшем Хнр жизнь оказывается невозможной.
На основании этих исследований открывается воз-
можность судить о тяжести лучевых поражений отдель-
ных людей при радиационных воздействиях по измене-
нию постоянной Xi, так как ее величина однозначно за-
висит не только от суммарной дозы, но и от состояния
облученного организма. Количественная обработка опы-
тов показала, что с увеличением тканевых доз скорость
выведения трития из организма уменьшается вследствие
уменьшения водного обмена и скорости включения три-
тия в органические структуры. Величина Х2 возрастает
с увеличением дозы, что говорит о том, что в облучен-
ном организме одновременно возрастает скорость рас-
пада органических структур. Этим можно объяснить
падение веса облученных животных.
Одинаковый вид зависимостей Xi от Др и Дт позво-
ляет считать, что при затравке тритием животные гиб-
нут в основном в результате его радиационного воздей-
ствия.
С увеличением дозы замедляется включение трития
в органические структуры и одновременно усиливается
распад органических структур, а также наблюдается
более медленное выведение трития и продуктов распада
из организма. Поэтому процессы образования токсиче-
171
ских соединений усиливаются и их удаление из орга-
низма замедляется. Увеличение концентрации токсиче-
ских соединений в организме и нарушение корреляции
в скоростях реакций синтеза и распада органических
структур, а также водного обмена должны приводить
к обострению течения лучевых поражений и к более
ранним срокам гибели животных.
Из анализа кинетических зависимостей следует, что
с увеличением дозы скорость включения трития из воды
в белки падает, а скорость его перехода из белков в
жиры и из жиров в воду возрастает. При этом частота
колебаний активности должна изменяться очень мало,
а амплитуда колебаний должна возрастать, что и н[аблю-
дается в эксперименте.
Для оценки биологического действия трития сущест-
венное значение имеет его биологическая эффективность.
На основании рассмотренных количественных законо-
мерностей, кривых выживаемости, сроков гибели живот-
ных, особенностей метаболизма и сдвигов в скоростях
водного обмена и обмена трития с органическими струк-
турами под влиянием внешнего у-излучения и воздей-
ствия доз трития были определены относительные био-
логические эффективности трития. Такие же определе-
ния были сделаны из сопоставления радиационных
эффектов, полученных при эквивалентных облучениях
животных внешним у-излучением и содержащимся в
организме тритием.
Обобщение экспериментальных данных показывает,
что при острых воздействиях увеличенное значение ОБЭ
трития обусловлено в основном радиационным воздей-
ствием: большей плотностью ионизации, создаваемой
р-частицами трития.
Кроме того, распределение ионизации от р-частиц
трития иное, чем распределение ионизации от вторич-
ных электронов, образованных внешним у-излучением
(иное макроскопическое и микроскопическое распреде-
ление вследствие включения трития только в водород-
ные связи с преимущественным включением в связи
Н—О и Н—N).
ОБЭ трития для острых воздействий с учетом протя-
женности облучения равно 2,5—2,8 для мышей и крыс
[2]. ОБЭ, оцененные на основании данных о средних сро-
ках гибели крыс при эквивалентных внешнем и внут-
172
реннем облучениях, равны по нашим оценкам 2,5-2,6.
Сравнение изменений постоянных водного обмена при
внешнем у-облучении и воздействии трития показало, что
в диапазоне доз 200—300 рад ОБЭ равно 2,5, при дозах
более 1000 рад ОБЭ равно 2,6. Этот метод позволяет
произвести экстраполяцию сдвигов постоянных обмена
вплоть до нулевых доз, при этом значение ОБЭ оказы-
вается равным 2,5. Поскольку сравниваются дозы три-
тия и у-излучения, вызывающие одинаковые сдвиги в
постоянных обмена, то ОБЭ определяется следующим
соотношением:
До До
ОБЭ - —£- - -2- ,
Ду Ду
где Др и Дт — тканевые дозы трития и у-лучей, вызы-
вающие одинаковые сдвиги, а Др и Д? — приращения
доз от НТО и внешнего у-облучения, которые умень-
шают скорость водного обмена в два раза. Аналогичные
выражения для ОБЭ справедливы и для изменений дру-
гих постоянных обмена, вызванных воздействием доз
от НТО и внешнего у-облучения.
Таким образом, все произведенные нами оценки по-
казали, что ОБЭ трития значительно превышает вели-
чину, принятую МКРЗ— 1,7, и равно 2,5—2,8
Существенно отметить, что при малых воздействиях
с учетом отдаленных последствий ОБЭ может быть
больше. Это обусловлено тем, что при распаде атомы
трития превращаются в атомы инертного элемента ге-
лия Не3, который должен выпадать из соответствующей
водородной связи и разрушать ее. Этот эффект должен
быть особенно заметным для уникальных (жизненно
важных) медленнообменивающихся структур и длитель-
ной продолжительности жизни животного, сравнимой с
периодом полураспада трития, равным 12,4 года. По-
этому этот эффект должен в большей степени иметь
влияние на человека. С этим эффектом необходимо осо-
бенно считаться при попадании трития в ДНК, которая
ответственна за генетические последствия.
Кроме того, тритий вследствие изотопного эффекта
должен оказывать некоторое химическое токсическое
действие более сильное, чем окись дейтерия, которая
оказывает уже вредное действие в концентрациях 1:100.
Для трития эта концентрация должна быть снижена в
173
2—4 раза. 'Произведенные оценки показывают, что хими-
ческое и токсическое действие трития относительно
мало. При расчете предельно допустимых тканевых доз
для окиси трития вследствие указанных обстоятельств
ОБЭ было принято равным 3.
Все изложенные вопросы о влиянии внешних усло-
вий, возраста, тканевых доз трития и внешнего излуче-
ния на метаболизм трития в организме и сопоставление
постоянных метаболизма с фазами обострения и течения
лучевых поражений имеют большое теоретическое и
практическое значение и нуждаются в дальнейшем изу-
чении влияния этих факторов на метаболизм трития в
отдельных органических жизненно важных структурах.
ЛИТЕРАТУРА
1. Богданов К- М. и др. «Биофизика», IV, вып. 4, 437 (1959).
2. Штуккенберг Ю. М. Применение трития в биологических
исследованиях. М., Изд. АМН СССР, 1960.
3. Тарусов Б. Н., Штуккенберг Ю. М. «Бюлл. радиацион-
ной медицины», № 4, 10 (1957).
4. Thompson R. С. J. Biol. Chem., 197, 81 (1952).
5. Tritium in the Physical and Biological Science. V. 1. Detectinn
and Counting of Tritium, Sessions III—IV. Vienna, IAEA, 1962.
p. 203.
6. Sprinson D. B., Piffenberg D. J. Biol. Chem., 180, 715
(1949).
7. Богданов К. M. и др. «Биофизика». V. вып. 5, 582 (1959).
8. Б о г д а н о в К. М. и др. В кн. «Труды Второй международной
конференции по мирному использованию атомной энергии. Же-
нева, 1958». Доклады советских ученых. Т. 5. М., Атомиздат,
1959, стр. 212.
9. Сисакян Н. М. Биохимия обмена веществ. М., Изд-во АН
СССР, 1954.
10. Франк-Каменецкий Д. А. Диффузия и теплопередача в
химической кинетике. М., Изд-во АН СССР, 1947.
11. Volterra V. Elements sur la theorie Mathematique de la Lutte
pour la vie. Paris, Gauthier Villas, 1931.
12. Лучник И. В. «Биофизика», 2, вып. 4, 487 (1957).
13. Д о м ш л а к М. П. В сб. «Биологическое действие излучений
и клиника лучевой болезни». М., Медгиз, 1954.
14. П и г а л е в И. А. Там же, стр. 76.
15. Г о р и з о н т о в П. Д. Там же, стр. 107.
16. Е г о р о в А. П. Там же, стр. 154.
17. К р а е в с к и й Н. А. Там же, стр. 170.
18. Случай острой лучевой болезни. Под ред. Н. А. Куршакова. М.,
Медгиз, 1962.
19. Острая лучевая травма у человека. Под ред. Н. А. Куршакова.
М., Изд-во «Медицина», 1965.
20. Радиотоксины, их природа и роль в биологическом действии ра-
диации высокой энергии. М., Атомиздат, 1966.
V. БИОЛОГИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ ОКИСИ ТРИТИЯ
1. ТОКСИЧНОСТЬ И КЛИНИЧЕСКАЯ КАРТИНА ПОРАЖЕНИЯ
ОКИСЬЮ ТРИТИЯ РАЗЛИЧНЫХ видов животных
В. Ф. Журавлев
Тритий нашел широкое применение в промышлен-
ности, биологии и медицине, однако вопросы биологиче-
ского действия его изучены недостаточно. Как и другие
радиоактивные изотопы, тритий может поступать в ор-
ганизм через органы дыхания и желудочно-кишечный
тракт. Газообразный тритий, пары окиси трития, как
показали Делонг, Томпсон, Корнберг [1], свободно про-
никают через неповрежденную кожу. В опытах на
крысах и мышах, которых содержали в парах окиси
трития в течение 1 ч при температуре +30° С (дыха-
тельные пути при этом были защищены), было установ-
лено, что скорость всасывания трития через неповреж-
денную кожу приблизительно такая же, как и при
вдыхании его через легкие.
Токсичность для мышей
При изучении токсичности окиси трития при одно-
кратном внутрибрюшинном введении мышам отмечено
[2], что дозы от 1,4 мкюри/г и выше вызывают 100%-ную
гибель животных. ЛД5О/зо составляет 1 мкюри/г.
По данным Д. И. Закутинского и др. [3], введение
окиси трития под кожу и через рот в дозе 0,5 мкюри/г
и выше вызывает 100%-ную гибель мышей в течение
месяца. При воздействии окиси трития в дозе от 1 до
20 мкюри/г смерть подопытных животных наступала в
первые 10 суток. ЛД5О/зо для мышей составляет 0,25—
0,35 мкюри/г.
175
По данным Ю. М. Штуккенберга [4], однократное
введение окиси трития в дозе 0,5 мкюри/г вызывает
50%-ную смертность мышей. ЛДюо/зо для мышей состав-
ляет 0,75 мкюри/г.
Несколько иные данные по токсичности окиси трития
для мышей получены В. Ф. Журавлевым и др. [5].
Окись трития вводили внутрибрюшинно в разных дозах
(табл. 5.1).
Таблица 5.1
Продолжительность жизни мышей при внутрибрюшинном введении
окиси трития [5]
Как видно из таблицы, абсолютно смертельной дозой
окиси трития для мышей является 1,2 мкюри/г, средняя
продолжительность жизни при этом составляет пять су-
ток. Введение окиси трития в дозе 0,3 мкюри/г вызывает
за 30 суток гибель 26,7% животных, средняя продол-
жительность жизни павших мышей в этих условиях
составляет 15,5 суток. ЛД50/30 окиси трития для мышей
равна 0,34 мкюри/г.
Таким образом, проведенные исследования по ток-
сичности окиси трития на мышах показали, что этот
вид животных весьма чувствителен к окиси трития. Не-
которое различие в токсичности у разных исследовате-
лей следует объяснить, по всей вероятности, тем, что
опыты проводились в разных условиях (время года,
176
штамм мышей, пол, возраст и т.п.). Однако полученные
нами данные находятся в соответствии с исследования-
ми Д. И. Закутинского и др. [3].
Токсичность для крыс
Токсичность окиси трития на крысах изучалась при
различных путях введения в организм в широком диа-
пазоне доз. В табл. 5.2 представлены данные по ток-
сичности окиси трития для крыс при различных путях
введения.
Таблица 5.2
Дозы окиси трития, вызывающие 50%-ную гибель крыс при
различных путях введения, мкюри/г [5]
Путь введения о LO tk ш о ш Е{ EJ о СО о Et с; о о LQ ЕХ лДб0/1 20 ЛД50/240 о о' 1Л Et е;
Через рот . . . 2,14 1,66 1,1 0,99 0,75 0,53 0,48
Под кожу . . . 1,96 1,48 1,07 0,93 0,71 0,51 0,46
Внутривенно 1,7 1,2 0,98 0,9 0,69 0,48 0,42
Внутрибрюшин- но 2,09± ±0,38* 1,12± ±0,14 1,08± ±0,15 0,92 ± ±0,048 0,80± ±0,061 0,56± ±0,064 0,51 ± ±0,076
* Ошибка с вероятностью для р=0,05.
♦♦ Дозы окиси трития, вызывающие гибель 50% крыс соответственно за
7, 15 и 30 суток и т. д. после введения изотопа.
Из таблицы видно, что дозы окиси трития, вызы-
вающие гибель 50% крыс при различных путях введе-
ния, близки между собой. Этот факт свидетельствует
о том, что токсичность окиси трития для крыс не зависит
от путей поступления. Это лишний раз свидетельствует
о том, что окись трития при любом пути введения в ор-
ганизм быстро всасывается из депо и однотипно рас-
пределяется по всем органам и тканям.
12 Окись трития 177
Представляет интерес оценить тканевые дозы, полу-
ченные крысами в разные сроки после введения различ-
ных количеств окиси трития.
Максимальное облучение крыс происходит в течение
первых двух недель после введения изотопа. За это
время крыса аккумулирует 89—99% суммарной дозы
изотопа. В более поздние сроки в результате выведения
окиси трития из организма увеличение общей тканевой
дозы идет весьма незначительно. Так, при внутрибрю-
шинном введении окиси трития в дозе 0,6 мкюри/г крыса
в течение первых десяти суток подвергается воздейст-
вию дозы, равной 620 рад, а общая доза облучения
составляет 640 рад. Следовательно, гибель животных в
отдаленные сроки в основном обусловлена той дозой
воздействия, которая была получена в течение первых
двух недель после воздействия изотопа. По всей вероят-
ности этим можно объяснить наибольший процент ги-
бели крыс на И — 14-е сутки после однократного введе-
ния изотопа. В последующие сроки наблюдения наи-
большее значение приобретают процессы восстановле-
ния, так как основное количество изотопа уже вывелось
из организма.
Введение окиси трития в дозах от 0,01 до 0,3 мкюри/г
не вызывало гибели животных в ранние сроки после
поражения. При введении крысам окиси трития в дозе
0,3 мкюри/г гибель крыс наблюдалась через 4—6 меся-
цев после затравки. К 494-м суткам пало 50% всех опыт-
ных животных. К этому же сроку гибель контрольных
крыс составляла 30%.
Таким образом, окись трития в дозе 0,3 мкюри/г,
введенная крысам внутрибрюшинно, существенным об-
разом влияет на продолжительность жизни животных.
К 494-м суткам опытных крыс погибло на 20% больше,
чем контрольных животных.
При введении окиси трития в дозе 0,08 мкюри/г пер-
вые случаи гибели животных были отмечены через
8—10 месяцев после затравки. К 597-м суткам погибло
50% опытных животных. Гибель контрольных крыс к
этому сроку составляла 44%. Таким образом, окись три-
тия, введенная крысам в дозе 0,08 мкюри/г, незначи-
тельно сказывается на продолжительности жизни крыс.
Минимально действующая доза окиси трития при
однократном внутрибрюшинном введе1нии крысам равна
178
0,04 мкюри/г. При введении такого количества
окиси трития аккумулируется доза излучения, равная
50 рад.
При воздействии этой дозы наблюдаются быстро-
проходящие изменения в системе крови и синтетической
функции печени. Введение окиси трития в дозе 0,01 мкю-
ри/г не вызывает каких-либо изменений в поведении
животных.
Со стороны крови отмечаются незначительные коле-
бания в количественном составе лимфоцитов и нейтро-
филов в пределах верхних границ нормы.
При поражении крыс остротоксическими дозами оки-
си трития развивается типичная картина острой лучевой
болезни. Через сутки после введения окиси трития в
больших дозах (2,4—0,6 мкюри/г) крысы становятся
вялыми. Со вторых-третьих суток отмечается жидкий
стул. Крысы становятся неопрятными, мокрыми, боль-
шую часть времени лежат в клетке. В некоторых слу-
чаях при дозе 2,4 мкюри/г наблюдается сукровичное
выделение из носа. При введении меньших доз окиси
трития (0,3—0,08 мкюри/г) каких-либо изменений в по-
ведении животных не отмечено.
Опытные крысы по сравнению с контрольными хуже
едят. У них отмечается отставание в весе, особенно при
введении окиси трития в дозе 2,4; 1,2; 0,6 мкюри/г. Мак-
симальное отставание в весе наблюдается у крыс после
введения окиси трития в дозе 2,4 мкюри/г. Значительное
отставание в весе отмечено также у крыс после введе-
ния окиси трития в дозе 1,2 мкюри/г. С 10-х суток опы-
та наблюдается восстановление веса, однако через ме-
сяц после затравки он еще не достигал исходных вели-
чин. Менее выраженное отставание в весе отмечается
у крыс при введении окиси трития в дозе 0,6 мкюри/г.
С седьмых суток опыта вес крыс начинает восстанавли-
ваться и к концу месяца превышает исходный врг
Введение меньших доз окиси трития практически не
вызывает падения веса животных. В ранние сроки экс-
перимента вес крыс, получавших окись трития в дозах
0,3 и 0,08 мкюри/г, практически такой же, как и у кон-
трольных животных. Однако рост опытных животных
заторможен. В результате этого к 30-м суткам вес кон-
трольных животных на 30—40 г больше веса опытных
животных
С первых суток после введения крысам окиси трития
в дозах 2,4 и 1,2 мкюри/г наблюдается уменьшение ко-
личества эритроцитов. При введении окиси трития в до-
зах 0,6 и 0,3 мкюри/г, наоборот, в первые сутки отме-
чается увеличение количества эритроцитов и только с
третьих—пятых суток их количество снижается.
Максимальное снижение количества эритроцитов на-
блюдается у крыс при дозе 2,4 мкюри/г. К седьмым сут-
кам опыта количество их падает с 8,5 до 4 млн. в 1 мм3
крови. При введении окиси трития в дозе 0,6 и 1,2 мкю-
ри/г также отмечено значительное снижение эритроци-
тов, но уже с 15-х суток их количество увеличивается,
и к 30-м суткам оно находится в пределах нижней гра-
ницы нормы.
Введение окиси трития в дозе 0,3 мкюри/г вызывает
незначительное снижение количества эритроцитов, а вве-
дение 0,08 мкюри/г не влияет на содержание количе-
ства эритроцитов в периферической крови.
У крыс, пораженных окисью трития, развивается
лейкопения (рис. 5.1).
Введение окиси трития в дозах от 0,3 до 2,4 мкюри/г
вызывает снижение количества лейкоцитов с первых
суток опыта. Особенно резкая лейкопения обнаружи-
вается на 7—10-е сутки, когда количество лейкоцитов в
периферической крови снижается с 16 тыс. до 400 кле-
ток в 1 мм3 крови. В последующие сроки наблюдения
количество лейкоцитов постепенно восстанавливается.
К концу месяца содержание их составляет 5,5—9 тыс.
в 1 мм3 крови.
Введение меньших доз окиси трития вызывает незна-
чительную лейкопению в первые сутки опыта. В после-
дующие сроки количество лейкоцитов в крови было та-
ким же, как и у контрольных животных.
Таким образом, в клинической картине поражения
крыс окисью трития ведущим являются изменения со
стороны крови и функции печени. При введении остро-
эффективных доз, вызывающих гибель крыс в ранние
сроки, наблюдается выраженный геморрагический син-
дром с сукровичным выделением из носа.
У животных, переживших острое лучевое поражение,
к концу месяца после введения окиси трития выявля-
ются репаративные процессы в системе крови, частично
восстанавливается и синтетическая функция печени.
180
При повторном введении малых доз окиси трития
крысам через рот явления интоксикации нарастают по-
степенно. Первые признаки поражения крыс при еже-
дневном введении окиси трития в дозе 0,04 мкюри/г
появляются лишь на 15—20-е сутки. Животные стано-
Вреня поспе Введения , сутки
Рис. 5.1. Изменение количества лейкоцитов у крыс при внутри-
брюшинном введении окиси трития в дозе:
_______ — 2,4 лскюри/г;------------1,2 мкюри/г; -------------0,6 мкюри/г;
• ф — 0,3 мкюри/г; X —X — 0,08 мкюри/г; О—О — контроль.
вятся вялыми, малоподвижными. Иногда наблюдаются
сукровичные выделения из носа. Повторное введение
окиси трития в дозе 0,01 мкюри/г в течение месяца не
вызывает каких-либо отчетливых изменений, и только
на 35—40-е сутки у животных отмечается вялость.
У крыс, получавших окись трития в дозе 0,005 мкюри/г
в течение двух месяцев, изменений не наблюдается.
В результате длительного введения малых доз окиси
трития (0,01; 0,04; 0,005 мкюри/г) у животных разви-
вается хроническая форма лучевого поражения.
181
Введение окиси трития в дозе 0,04 мкюри/г в тече-
ние двух месяцев приводит к 100%-ной гибели живот-
ных за 68 суток.
Средняя продолжительность жизни павших крыс
38,4 суток. Суммарная активность, введенная крысам
этой группы, составляет за два месяца 360 мкюри на
крысу. При введении окиси трития в дозе 0,01 мкюри/г
из 20 крыс пали четыре. Продолжительность жизни
павших крыс 64 суток. Это на 26 суток больше, чем у
животных, получавших 0,04 мкюри/г. Суммарная актив-
ность, введенная каждой крысе этой группы, 90 мкюри.
В группе животных, которым вводилась окись трития
в дозе 0,005 мкюри/г, пали две крысы из 20. Средняя
продолжительность жизни приблизительно такая же, что
и во второй группе. Суммарная активность за два ме-
сяца ежедневных введений составляет 45 мкюри на
крысу.
Таким образом, как при однократном введении, так
и при многократном введении окиси трития степень тя-
жести лучевого поражения находится в прямой зависи-
мости от количества введенной окиси трития.
Сравнивая токсичность окиси трития при многократ-
ном введении с токсичностью ее при однократном поступ-
лении, можно отметить, что дробное введение изотопа
легче переносится животными. Это положение харак-
терно для многих радиоактивных веществ. Суммарная
доза изотопа при многократном введении 0,04 мкюри/г
окиси трития за два месяца соответствует 360 мкюри.
Однократное введение такого количества окиси трития
вызывает тяжелейшую форму поражения, все животные
гибнут в течение девяти суток. Дробное введение ука-
занного количества активности не вызывает такой быст-
рой гибели крыс. Животные начинают гибнуть только
с 24-х суток, когда суммарная активность к этому сроку
составляет 144 мкюри. Это соответствует дозе однократ-
ного введения 1 мкюри/г, которая вызывает 50%-ную
гибель животных в течение месяца.
При введении окиси трития в дозе 0,04 мкюри/г с пя-
тых суток опыта у крыс снижается абсолютное количе-
ство эритроцитов. Максимальное снижение количества
эритроцитов наблюдается на 20-е сутки и второй месяц.
Оно ниже исходных данных на 30%. У крыс, получавших
окись трития в дозе 0,01 мкюри/г, снижение абсолютного
182
количества эритроцитов наступает с 10-х суток. К концу
второго месяца количество эритроцитов ниже исходных
данных на 18%.
Менее выраженные изменения в количестве эритро-
цитов наблюдаются у крыс при введении окиси трития
сутки месяцы
Время после введения
Рис. 5.2. Изменение количества лейкоцитов у крыс при дли-
тельном введении окиси трития в дозе:
------— 0,04 мкюри /г\ — . — . — 0.01 мкюри /г\ • • • 0,005 мкю-
ри/г; --------------------------------------------------- контроль.
в дозе 0,005 мкюри/г. На протяжении первого месяца
наблюдений абсолютное количество эритроцитов у этой
группы животных такое же, как и у контрольных крыс.
Однако к концу опыта отмечено снижение эритроцитов
до 15% по сравнению с исходными данными. Значитель-
ные колебания наблюдаются в количестве лейкоцитов.
На рис. 5.2 приведены данные об изменении абсолют-
ного количества лейкоцитов.
У крыс, получавших окись трития в дозе 0,04 мкюри/г,
с первых суток опыта наблюдается снижение абсолют-
ного количества лейкоцитов. Максимальное снижение
количества лейкоцитов отмечено на 10-е сутки до 58%.
В последующие сроки наблюдения лейкоциты остаются
сниженными на 40% по сравнению с исходными дан-
ными.
Менее выраженное снижение абсолютного количест-
ва лейкоцитов наблюдается в группе животных при вве-
183
дении окиси трития в дозе 0,01 мкюри/г. Максимальное
снижение количества лейкоцитов обнаруживается на
20-е сутки (до 30% по сравнению с исходными дан-
ными).
Выраженный нейтрофилез наблюдается у крыс, по-
лучавших ежедневно окись трития в дозах 0,04 и
0,01 мкюри/г. К концу опыта количество нейтрофилов
составляет соответственно 215 и 180%. Длительное
введение окиси трития в дозе 0,005 мкюри/г вызывает
незначительное повышение абсолютного количества ней-
трофилов. Наряду с изменением абсолютного количества
лимфоцитов и нейтрофилов наблюдаются изменения в
количественном составе ретикулоцитов и тромбоцитов.
Длительное введение окиси трития в дозах 0,04 и
0,01 мкюри/г вызывает снижение абсолютного количе-
ства ретикулоцитов до 50—70%.
Снижение абсолютного количества тромбоцитов вы-
явлено только при дозе 0,04 мкюри/г до 35—40%. При
хроническом введении наблюдаются качественные изме-
нения в белой крови. К концу второго месяца затравки
крыс окисью трития в дозе 0,04 мкюри/г обнаружи-
вается повышенное количество лизированных клеток (на
5—10%) по сравнению с исходными данными, вакуоли-
зация протоплазмы и фрагментоз ядер нейтрофилов.
Исследование синтетической функции печени у крыс
показало прогрессирующее снижение синтеза гиппуро-
вой кислоты.
В группе крыс, получавших окись трития в дозе
0,04 мкюри/г, с* пятых суток опыта угнетается синтети-
ческая функция печени. Если до опыта выделение гип-
пуровой кислоты составляет 52—55%, то через пять
суток оно равно 40%. Через 15 суток после начала
опытна выделяется всего 31% гиппуровой кислоты. К кон-
цу опыта синтез гиппуровой кислоты снижается на
50% по сравнению с исходными данными. Менее отчет-
ливое снижение синтетической функции печени разви-
вается при ежедневном введении меньших количеств
окиси трития — в дозе 0,01 и 0,005 мкюри/г, при этом
выделение гиппуровой кислоты снижается соответствен-
но до 39—42%.
В отличие от однократного введения признаки луче-
вого поражения при длительном введении развиваются
постепенно. Так, если при однократном введении окиси
184
трития в дозе 0,3 мкюри/г к концу месяца наблюдается
восстановление показателей крози, то длительное введе-
ние малых количеств окиси трития (в дозах 0,04 и
0,01 мкюри/г) приводит к постепенному угнетению кро-
ветворения. Сравнительный анализ динамики изменений
сутки месяцы
время поспе введения
Рис. 5.3. Сравнительные данные об изменении количества лим-
фоцитов у крыс при однократном и многократном введении оки-
си трития:
Однократное введение: А—А — 2,4 мкюри/г-, о— 0—0,6 мкюри/г-,
X —X—0,3 мкюри/г. Многократное введение:-------------0,04 мкюри/г\
-----------0.01 мкюри/г, • • — 0,005 мкюри/г-, ------ — контроль.
лимфоцитов и нейтрофилов показывает, что при пора-
жении окисью трития развивается более выраженное
угнетение лимфоидного кроветворения (рис. 5.3).
Как при однократном, так и при многократном вве-
дении окиси трития, наблюдается снижение абсолютного
количества лимфоцитов. Однако если после однократ-
ного введения окиси трития в дозах 0,6 и 0,3 мкюри/г
имеется тенденция к восстановлению, то при повторном
введении количество лимфоцитов постепенно снижается.
Несколько иначе ведут себя нейтрофилы (рис. 5.4).
Если при однократном введении окиси трития абсолют-
ное количество нейтрофилов падает, то при повторных,
наоборот, количество нейтрофилов постепенно увеличи-
вается.
Различная реакция со стороны лимфоцитов и нейтро-
филов, очевидно, объясняется условиями облучения
185
организма. В одном случае—концентрированное, ин-
тенсивное облучение с быстропадающей мощностью,
в другом — постепенно возрастающая мощность дозы.
сутки месяцы
Время поспе введения
Рис. 5.4. Сравнительные данные об изменении количества
нейтрофилов у крыс при однократном и многократном вве-
дении окиси трития. Условные обозначения те же, что и
для рис. 5.3.
Результаты наблюдений показывают, что при одно-
кратном введении окиси трития с 20—30-х суток опыта
наблюдается некоторое восстановление синтетической
функции печени.
При повторных введениях окиси трития синтез гип-
пуровой кислоты постепенно снижается. Это связано с
тем, что ежедневно поступает новая порция изотопа,
которая оказывает свое влияние на синтетическую функ-
цию печени. Дальнейшие наблюдения показали, что
полного восстановления синтетической функции печени
186
как при однократном, так и многократном введении не
происходит.
Таким образом, в клинической картине поражения
крыс при повторных введениях окиси трития можно от-
метить постепенное развитие патологического процесса.
По мере удлинения сроков воздействия изменения в
организме крыс возрастают. Ведущими симптомами по-
ражения являются так же, как и при однократном
введении изменения со стороны крови. После прекра-
щения введения окиси трития наступает восстановление
показателей крови и синтетической функции печени.
Повторное введение окиси трития переносится кры-
сами легче, чем такое же количество при однократном
введении.
Из литературных данных известно, что в некоторых
случаях у животных, перенесших острую лучевую бо-
лезнь, в отдаленные сроки после поражения развива-
ются функциональные или органические нарушения.
Отдаленные последствия поражений могут также
возникнуть в результате хронического воздействия ма-
лых доз различных видов ионизирующей радиации.
Как правило, отдаленные последствия поражений ха-
рактеризуются нарушением некоторых функций орга-
низма. Часто возникают изменения в центральной и
вегетативной нервной системе, системе крови, сердечно-
сосудистой системе, половой функции, наблюдается па-
тология у потомства, рожденного от пораженных роди-
телей. Многочисленными исследованиями показано, что
в отдаленные сроки введения различных радиоактив-
ных веществ внутрь организма животных возможно раз-
витие злокачественных новообразований, в том числе и
опухолей молочных желез.
Наблюдения за крысами, пораженными окисью три-
тия в дозах 0,3; 0,15; 0,04; 0,01 мкюри[г, позволили
выявить в отдаленные сроки после поражения значи-
тельное количество опухолей молочных желез. Состоя-
ние животных на протяжении 8 месяцев после затравки
продолжало оставаться удовлетворительным, животные
хорошо поедали корм, прибывали в весе. Через 9—
10 месяцев после введения изотопа у крыс стали возни-
кать опухоли молочных желез. Наибольшее количество
опухолей появилось через 19—21 месяц. Латентный
период составлял от 9 месяцев до 2,4 года.
1.187
Проведенные исследования показали, что чем боль-
шая доза введена крысам, тем раньше появляются опу-
холи и возникают в большем проценте случаев.
При введении окиси трития в дозе 0,3 мкюри/г крысы
к 20-м суткам кумулируют дозу 300 рад. В течение
2,5 лет у самцов развились опухоли в 16% случаев, у са-
мок в 18%. У крыс, затравленных в дозе 0,15 мкюри/г,
тканевая доза к 15-м суткам составляет 150 рад. Опу-
холи при воздействии этой дозы развились у самцов
в 4%, у самок в 12%' случаев. При введении окиси
трития в дозе 0,01 мкюри/г опухоли возникают в 2%
случаев.
Опухоли молочных желез у самок возникают в боль-
шем проценте случаев, чем у самцов. Эта же законо-
мерность наблюдается и в контрольной группе, где у
самцов опухоли развились в 2% случаев, а у самок
в 10%. Минимальная доза, которая вызывала возник-
новение опухолей у крыс, составляла 50 рад
(0,04 мкюри/г).
Таким образом, проведенные исследования показали,
что в отдаленные сроки после поражения окисью трития
у крыс развиваются опухоли молочных желез. Возник-
новение этих опухолей характерно не только для радио^
активных веществ, равномерно распределяющихся в ор-
ганизме, но и для действия внешних источников радиа-
ции: рентгеновского и у-излучений, а также протонов
и нейтронов.
Частота возникновения опухолей молочных желез на-
ходится в прямой зависимости от введенной дозы окиси
трития. Однако следует подчеркнуть, что при действии
остроэффективных доз количество животных с опухо-
лями резко сокращается, так как большинство живот-
ных погибает в ранние сроки.
Токсичность для кроликов
Однократное введение окиси трития кроликам внутрь
в дозах от 0,3 до 0,5 мкюри/г вызывает развитие луче-
вой болезни [6]. Степень тяжести лучевого поражения
зависит от количества введенной окиси трития.
Были проанализированы данные о продолжитель-
ности жизни кроликов при введении различных доз
окиси трития. Средняя продолжительность жизни кро-
188
ликов при введении окиси трития в дозе 0,5 мкюри)г
составляет 13,1 суток. Введение окиси трития в дозе
0,4 мкюри)г также вызывает гибель всех животных, но
в более поздние сроки. Средняя продолжительность по-
гибших кроликов в этих условиях составляет 37,6 суток.
При введении окиси трития в дозе 0,3 мкюри/г ги-
бели кроликов в ранние сроки после затравки не на-
блюдается. Животные начинают погибать с 263-х суток.
Средняя продолжительность жизни этих животных со-
ставляет 297 суток.
Величины ЛД50 {мкюри/г) для кроликов, рассчитан-
ные по методу Кербера, для разных сроков составляют:
*^^50/15............0’45
ЛД50/30 •..........• °’44
ДД50/60 ........ 0»35
ЛД50/120............0,35
ДД50/240............0,35
ДД50/З60............0,15
Величины ЛД50 в некоторых случаях близки между со-
бой. Так, ЛД50/15 и ЛД50/30 почти одинаковы, то же самое
наблюдается и для сроков 2, 4 и 8 месяцев, где ЛД50
составляет 0,35 мкюри/г. Малое различие в уровнях доз,
вызывающих гибель 50% животных в острой, подострой
и хронической фазах поражения, характерно для радио-
активных изотопов, обладающих малым эффективным
периодом полураспада [7]. В этом отношении поражаю-
щее действие окиси трития напоминает действие La140,
Y90, Ba140, Cs137 и других радиоизотопов. Окись трития,
введенная кроликам внутрь в дозе 0,3 мкюри/г, является
переносимой, так как кролики гибнут только через 9—
11 месяцев.
При поражении остроэффективными дозами окиси
трития у кроликов развивается выраженный геморра-
гический синдром. Отмечается повышенная кровоточи-
вость при взятии крови, удлиняется время свертывания
крови, повышается проницаемость кожных сосудов, по-
является кровь в кале и моче. Степень геморрагического
синдрома падает с уменьшением дозы вводимой актив-
ности. С 35-х суток опыта время свертывания крови и
проницаемость кожных сосудов приближаются к исход-
189
пому уровню. В эти сроки кровь в кале и моче не обна-
руживается.
С первых суток введения высоких доз окиси
трития наблюдается развитие лейкопении (рис. 5.5).
Максимальное снижение количества лейкоцитов наблю-
дается у кроликов при введении окиси трития в дозах
0,5 и 0,4 мкюри/г. К моменту гибели количество лейко-
Рис. 5.5 Изменение количества лейкоцитов у кроликов при внутри-
брюшинном введении окиси трития в дозе:
•••—0,3 мкюри/г\ 0—0 — контроль:------------0.5 мкюри/г;
--------0,4 мкюри/г.
цитов падает до 1,3—1,8 тыс. в 1 мм? крови. Выражен-
ная лейкопения у кроликов развивается также после
введения окиси трития в дозе 0,3 мкюри/г. При этой
дозе на 15-е сутки опыта количество лейкоцитов падает
до 4 тыс. в 1 мм? крови. К концу месяца количество
лейкоцитов восстанавливается до исходного уровня.
У животных, пораженных окисью трития, изменяется
формула крови, развивается резкий сдвиг вправо, по-
является токсическая зернистость нейтрофилов, вакуоли-
зация протоплазмы, фрагментоз ядер. Значительное сни-
жение количества эритроцитов и гемоглобина обнару-
живается на 10—15-е сутки. Так, у кроликов после
введения окиси трития в дозе 0,4 и 0,5 мкюри/г коли-
чество эритроцитов понижается с 5,5 до 2,6—3 млн.
в 1 мм3 крови, а гемоглобина с 85 до 43%. После вве-
дения окиси трития в дозе 0,3 мкюри/г изменения коли-
чества гемоглобина, эритроцитов и ретикулоцитов не
столь резкие, как при введении более высоких доз.
190
У этих животных к концу второго месяца показатели
красной крови нормализуются. У животных, поражен-
ных окисью трития, развивается тромбоцитопения. Силь-
нее всего она выявляется у кроликов при введении
окиси трития в дозе 0,4—0,5 мкюри/г. При этой дозе
количество тромбоцитов падает постепенно с 250—
300 тыс. в начале опыта до 40—50 тыс. в 1 мм3 крови.
Менее выраженная тромбоцитопения наблюдается у кро-
ликов после введения окиси трития в дозе 0,3 мкюри/г.
На 10—15-е сутки количество тромбоцитов при этой
дозе снижается до 90—100 тыс. в 1 мм3 крови. К концу
месяца количество тромбоцитов восстанавливается.
Таким образом, рассмотренные выше материалы
свидетельствуют о том, что введение кроликам окиси
трития в дозах 0,4 и 0,5 мкюри/г вызывает развитие
тяжелой формы лучевой болезни, в то время как при
введении окиси трития в дозе 0,3 мкюри/г развивается
легкая форма этой болезни.
У погибших животных (при дозах 0,4 и 0,5 мкюри/г)
на вскрытии обнаруживаются множественные кровоиз-
лияния в подкожную клетчатку, легкие, мышцу сердца,
в стенки желудочно-кишечного тракта, а также атрофия
селезенки, полнокровие печени, истончение коркового
слоя почек. Гибель кроликов после введения окиси три-
тия в дозе 0,3 мкюри/г наступает в отдаленные сроки
после введения изотопа. Причиной гибели кроликов в
большинстве случаев является пневмония.
Итак, при поражении остроэффективными дозами в
клинической картине преобладает раннее развитие ге-
моррагического и агранулоцитарного синдромов, присо-
единение неспецифических воспалительных процессов,
которые часто приводят животных к гибели. Степень
выраженности описанных изменений зависит от дозы
окиси трития.
Восстановление показателей крови наблюдается
только при введении окиси трития в дозе 0,3 мкюри/г.
Животные после введения окиси трития в дозе
0,3 мкюри/г перенесли легкую форму лучевой болезни
[8]. К первому месяцу после введения окиси трития
состояние кроликов было удовлетворительным. Восста-
новился вес, количественные показатели крови, кровя-
ное давление. Со второго месяца после затравки и до
8—10 месяцев кролики внешне не отличались от
191
здоровых животных, хорошо поедали корм и прибавляли
в весе.
Начиная с 4—5-го месяца стало постепенно возра-
стать количество лейкоцитов. Так, если до затравки
их количество было 7—10 тыс. в 1 мм3 крови, то на
пятый месяц оно увеличилось до 12—13 тыс., иа вось-
мой— до 13—15 тыс., на десятый — до 34—42 тыс.
в 1 мм3 крови. Максимальное увеличение количества
лейкоцитов до 47 тыс. наблюдалось у одного из этих
кроликов Н|а 11-й месяц. К этому же времени отмеча-
лось снижение гемоглобина до 48—45% и количества
эритроцитов до 3,2 млн. в 1 мм3 крови, уменьшение
количества тромбоцитов до 164—131 тыс. в 1 мм3 крови
и ретикулоцитов до 5—3%о- Были обнаружены опре-
деленные изменения и в формуле крови.
На 10—11-й месяц резко увеличилось количество
лимфоцитов. Наблюдались миэлоциты и юные формы
нейтрофилов, чего не было в предыдущих анализах
крови. Лимфоидные клетки составляли 77—85%, причем
на долю лимфоцитов приходилось всего 10—15%, а
остальные 70—80% составляли лимфобласты. Продол-
жительность жизни животных была 9—11 месяцев.
При патологоанатомическом исследовании кролика,
погибшего на 11-й месяц, обнаружено полнокровие
обоих легких. Селезенка увеличена в 10 раз, дряблая,
весом 25 г. Печень глинистого вида, с крупной ярко-
красной крапчатостью, на разрезе крупнозернистая,
зерна беловатого цвета. Почка с обширными беловато-
желтыми очагами. Граница слоев стерта. В области
корня брыжейки узел, по плотности близкий к лимфа-
тическому узлу, белого цвета с участками кровоизлия-
ний. В переднем медиастинуме на месте вилочковой
железы огромная опухоль тестоватой консистенции, не-
сколько студенистая, желтоватого цвета, однообразная
на разрезе, с участками кровоизлияний. Объем опухоли
равен объему обоих легких и сердцу, вместе взятых,
последние сдавлены, оттеснены назад. Костный мозг
имел зеленовато-серый оттенок, кровь цвета кофе с мо-
локом.
У двух других кроликов, проживших 302 и 306 дней,
на вскрытии были обнаружены множественные лим-
фомы. Наблюдалось увеличение лимфатических узлов
в средостении, печени и селезенке. При микроскопиче-
192
ском исследовании органов этих трех кроликов В. В.Ши-
ходыров [8] установил разрастание лимфоидной ткани
печени и селезенки. На основании клинических данных
изменения картины крови и данных гистологического
исследования был поставлен диагноз — сарколейкоза.
Таким образом, клиническая картина поражения кро-
ликов окисью трития характеризуется выраженным
развитие геморрагического синдрома, резкими измене-
ниями со стороны крови.
Изучение токсичности показало, что имеет место ма-
лый диапазон в дозах переносимых и абсолютно смер-
тельных.
В отдаленные сроки после поражения окись трития,
так же как и другие изотопы, может вызывать разви-
тие злокачественных новообразований.
Токсичность для собак
Введение окиси трития собакам внутрибрюшинно в
дозе 0,3 мкюри/г вызывает гибель животных на 15—
21-е сутки после затравки. Окись трития, введенная
собакам в дозе 0,15 мкюри/г, вызывает гибель 50%
животных. Из четырех собак пали две на 15 и 30-е сутки.
К моменту гибели после введения окиси трития в дозе
0,3 мкюри/г животные аккумулировали общую тканевую
дозу 360—370 рад, а при введении окиси трития в дозе
0,15 мкюри/г суммарная тканевая доза, полученная со-
бакой к 30-м суткам, оказалась равной 270 рад.
Таким образом, окись трития в дозах 0,3 и
0,15 мкюри/г вызывает у собак острую форму пораже-
ния. Часть собак находится в возбужденном состоянии,
другие животные, наоборот, вялые, угнетенные. У жи-
вотных падает аппетит. Через пять — семь суток после
введения окиси трития в дозе 0,3 мкюри/г у собак по-
являются кровоизлияния на коже и слизистой рта.
Одновременно с этим отмечается повышенная кровото-
чивость при взятии крови из бедренной и ушной вен,
увеличивается время свертывания крови (от 1,5—2 до
6 мин), с первых суток у животных развиваются выра-
женные изменения в системе крови. Они характери-
зуются развитием лейкоцитоза, который в последующие
сроки сменяется лейкопенией (рис. 5.6). Максимальная
лейкопения наблюдается у собак после введения окиси
13 Окись трития
193
трития в дозе 0,3 мкюри/г, когда количество лейкоцитов
падает до 500—1000 клеток в 1 мм3 крови. При введении
окиси трития в дозе 0,15 мкюри/г лейкопения разви-
вается позднее, в этом случае она менее выражена, чем
при введении 0,3 мкюри/г.
У выживших собак через 45 суток после затравки
наблюдается восстановление количества лейкоцитов.
Рис. 5.6. Изменение форменных элементов крови у собак при внут-
рибрюшинном введении окиси трития:
--------собака Петля;---------собака Самшит;-------------собака Ре-
гент; О—О —собака Альма (контроль).
Лейкоцитоз, развивающийся в первые сутки после вве-
дения окиси трития, обусловлен увеличением абсолют-
ного количества нейтрофилов до 120—220%. Абсолютное
количество лимфоцитов, наоборот, резко падает. Лимфо-
пения прогрессирует с каждым днем. Заметное сниже-
ние количества нейтрофилов выявляется лишь с 7—10-х
суток опыта.
У животных, пораженных окисью трития, разви-
вается анемия, падает количество ретикулоцитов и тром-
боцитов. Максимальное снижение количества эритро-
цитов наблюдается на 21—30-е сутки опыта. У выжив-
ших собак количество эритроцитов к 30—45-м суткам
восстанавливается до исходного уровня.
194
У собаки Петли количество эритроцитов восстанови-
лось лишь к пятому месяцу.
Наряду с изменением количественного состава фор-
менных элементов обнаруживаются качественные изме-
нения в клетках белой крови, проявлявшиеся в повы-
шении количества лизированных клеток, возникновении
фрагментоза ядер нейтрофилов, вакуолизации прото-
плазмы, макроцитозе эритроцитов.
В острой стадии лучевого поражения обнаруживается
резкое уменьшение клеток в костном мозге. В отпечат-
Рис. 5.7. Изменение синтетической функции у собак при внутри-
брюшинном введении окиси трития. Условные обозначения те же,
что на рис. 5.6.
ках мазков костного мозга встречаются единичные пик-
нотичные одноядерные клетки, единичные эритробласты
и нейтрофилы.
При введении больших количеств окиси трития у со-
бак нарушается синтетическая функция печени (рис. 5.7).
В некоторых случаях синтез гиппуровой кислоты
снижается до 55%. Более глубокие и стойкие измене-
ния в синтетической функции печени наблюдаются у со-
бак при введении окиси трития в дозе 0,3 мкюри!г.
Сравнительное изучение токсичности окиси трития
для разных видов животных показало, что собаки более
чувствительны к поражающему действию окиси трития,
чем крысы и кролики.
Из табл. 5.3 видно, что собаки примерно в семь раз,
а кролики в четыре раза чувствительнее крыс к токси-
ческому действию окиси трития.
Если сравнить величины абсолютно смертельных доз,
то оказывается, что и по этому показателю собаки зна-
13* 195
Таблица 5.3
Токсичность окиси трития для различных видов
животных
Вид животного Минимально смертельная доза, мкюри/г •ВДбо/зО’ мкюри/г ЛД1 оо/зо’ мкюри/г
Собака — 0,15 о,з
Кролик 0,35 0,44 0,5
Крыса 0,6 1,08 2,4
чительно (в 8 раз) чувствительнее к поражающему дей-
ствию окиси трития, чем крысы. Абсолютно смертельная
для собак доза окиси трития (0,3 мкюри/г) вызывает
лишь незначительные изменения со стороны перифери-
ческой крови у крыс и лишь легкую форму лучевой
болезни у кроликов.
Причины значительно большей радиочувствительно-
сти собак по сравнению с крысами при поражении
остроэффективными дозами окиси трития в настоящее
время трудно объяснить.
Расчеты показывают, что при введении окиси три-
тия в дозах, вызывающих гибель 50% крыс и собак за
30 суток, в организме крыс аккумулируется доза излу-
чения, равная 1300 рад, а в организме собак 370 рад,
т. е. собаки оказываются в 3,5 раза чувствительнее крыс
к окиси трития.
Таким образом, различия в кинетике выведения
окиси трития не могут объяснить большую радиочув-
ствительность собак по сравнению с крысами. Надо
сказать, что гораздо большая радиочувствительность
собак по сравнению с крысами отмечается и при пора-
жении другими радиоактивными изотопами, обладаю-
щими различным характером распределения (например:
Cs137, Се144, Sr89, Sr90), а также при воздействии внеш-
ними источниками радиации [8].
В основе большей радиочувствительности собак по
сравнению с крысами, по-видимому, лежат различные
причины, например, быстрое развитие геморрагического
синдрома и некротически язвенных ангин, степень выра-
женности котооых у собак значительно выше, чем у
крыс [7].
196
Таким образом, проведенные исследования показы-
вают, что ведущими симптомами поражения собак окисью
трития являются выраженные геморрагии, угнетение
костно-мозгового и лимфоидного кроветворения с выра-
женным снижением синтетической функции печени.
Изучение токсичности окиси трития на разных видах
лабораторных животных позволило выявить, что собаки
оказались наиболее чувствительными к этому изотопу,
чем крысы и кролики.
2. ВЛИЯНИЕ ОКИСИ ТРИТИЯ НА СОСТОЯНИЕ
ИММУНОЛОГИЧЕСКОЙ РЕАКТИВНОСТИ
Г. А. Шалънова
Среди многих функций организма особое место за-
нимает система, обусловливающая его аптиипфекцион-
ную резистентность. Понятие иммунологической реактив-
ности собирательное, оно представляет собой интеграль-
ный показатель общей реактивности организма.
Изучение факторов естественного иммунитета при
внешнем облучении проводилось у людей, собак и
обезьян после воздействия летальных и сублетальных
доз рентгеновского и у-излучений [10—14]. Было уста-
новлено, что ионизирующая радиация вызывает угне-
тение антиинфекционной резистентности организма.
Известно несколько работ по изучению естественного
иммунитета при введении в организм радиоактивных ве-
ществ. Так, было испытано влияние полония [15], Sr90
[16, 17], Zn65[18, 19], Са45 [20] и некоторых у-излучателей
[21]. Все авторы отмечают, что введение в организм
радиоактивных веществ нарушает состояние показате-
лей естественного иммунитета: подавляется фагоцитар-
ная активность нейтрофилов крови, нарушается состав
микрофлоры кишечника и пр.
Данные по изучению влияния окиси трития на со-
стояние естественного иммунитета отсутствуют.
Целью настоящей работы явилось изучение состоя-
ния иммунологической реактивности у различных видов
животных при однократном парентеральном введении
окиси трития в различных дозах. Необходимо было
выявить наличие ранних нарушений иммунологической
реактивности после введения изотопа, а также характер
197
этих нарушений при развитии лучевого поражении и
в восстановительный период.
Под нашим наблюдением находились следующие
животные: 30 белых мышей, 60 белых крыс и 7 собак.
Окись трития вводили однократно внутрибрюшинно в
таких концентрациях (данные В. Ф. Журавлева [5]):
гобакам— 0,15 и 0,3 мкюри/г-, крысам — 0,01; 0,04, 0,08;
0,15 и 0,3 мкюри!г-, мышам — 0,08; 0,15 и 0,3 мкюри!г.
Собак и крыс обследовали не менее двух раз до
поражения и в следующие сроки после введения изо-
топа: на 1, 3, 5, 7, 10, 14, 16, 20 и 30-е сутки и затем
раз в месяц в течение 6—9 месяцев. Мышей обследова-
ли на 1, 4, 6, 8 и 11-е сутки после поражения, затем их
сразу забивали эфиром для исследования обсемененно-
сти крови и внутренних органов микробами аутофлоры.
На каждый срок исследования брали по две мыши из
каждой группы животных.
Были использованы следующие методы исследования
состояния иммунологической реактивности.
У собак изучали состояние микрофлоры кожи (по-
верхностной и глубокой) и ее бактерицидной способ-
ности на трех участках (боковых поверхностях туло-
вища и бедренной поверхности задней лапы), микро-
флоры слизистой полости рта и ее бактерицидной
функции, микрофлоры кала, фагоцитарной активности
нейтрофилов крови, а также наличие аутоантител
(к собственным эритроцитам) и цитотоксинов (лейко- и
цитолизинов).
У крыс изучали состояние микрофлоры кожи (в об-
ласти основания хвоста) и наличие в ротовой полости
кишечной палочки. У мышей изучали поверхностную
и глубокую микрофлору кожи (в области хвоста и
ушей), наличие в ротовой полости кишечной палочки,
а также возникновение эндогенной инфекции.
Микрофлора кожи и ее бактерицидная функция ис-
следовались с помощью метода агаровых отпечатков,
предложенных Н. Н. Клемпарской и О. Г. Алексеевой
[22]. Фагоцитарная активность нейтрофилов крови и
микрофлоры кала также определялась по методике,
описанной этими авторами [22].
Микрофлору и бактерицидность слизистой полости
рта изучали с помощью разработанного нами [23, 24]
метода бумажных дисков-отпечатков.
198
Исследование цитотоксинов у собак проводили по
методу Н. Н. Клемпарской [25]. Определение аутоанти-
тел к эритроцитам производили по методу Уанье в мо-
дификации Н. Н. Клемпарской [26] с помощью фото-
электронефелометра ФЭКН-57.
Наличие эндогенной инфекции у мышей устанавли-
вали путем’ посевов крови из сердца и некоторых внут-
ренних органов (после забоя).
Эксперименты, проведенные на различных видах жи-
вотных, выявили общие закономерности в характере
нарушений состояния иммунологической реактивности,
а также некоторые особенности этих изменений при
различных дозах окиси трития.
Эксперименты на собаках
Состояние иммунологической реактивности исследо-
вали у двух собак, пораженных окисью трития в дозе
0,3 мкюри/г, и у трех собак, пораженных в дозе
0,15 мкюри/г\ две собаки служили биологическим кон-
тролем.
В норме у собак на коже обнаруживается небольшое
число микробов (на пластинках-отпечатках вырастают
единичные колонии, реже — около 20 колоний). Введе-
ние собакам окиси трития вызывает увеличение числа
микробов па коже. Количество микробов на всех трех
обследованных участках кожи в каждый срок обследо-
вания примерно одинаково. Увеличение числа микробов
на коже у собак было особенно значительным при вве-
дении окиси трития в дозе 0,3 мкюри/г. На рис. 5.8
показаны кривые, характеризующие количество микро-
бов на коже у каждой обследованной собаки. Известны
исследования Е. Н. Климовой и О. Г. Алексеевой [271,
показавших, что в зависимости от типа высшей нервной
деятельности характер и выраженность нарушений пока-
зателей естественного иммунитета у собак были раз-
личными. Анализ результатов иммунологического обсле-
дования выявил определенные индивидуальные отличия
у отдельных собак.
Начиная с первых — третьих суток после введения
окиси трития в дозе 0,3 мкюри/г (см. рис. 5.8) у собак
в отпечатках с кожи вырастают десятки и сотни коло-
ний, а иногда наблюдается сплошной рост микробов.
199
Сплошной
рост
Сплошной
рост
о О
время после введения , сутки
Рис. 5.8. Микрофлора кожи у собак (среднее количество колоний на пластинках-отпечатках со
средой Коростелева, взятых с трех участков: правой и левой боковой поверхности тела и
правой задней лапы при исследовании глубокой и поверхностной флоры):
а — 0,3 мкюри/г; 6 — 0,15 мкюри/г. Индивидуальные данные: /. 2, 4—6 — пощаженные собаки; 3, " — контроль-
ные собаки.
Первая собака погибла на 16-е сутки после пора-
жения. У нее увеличение количества микробов на коже
отмечается уже в первые сутки после введения изотопу.
Новое, весьма значительное увеличение числа микробов
на коже происходит в терминальный период (обследо-
вание за двое суток до гибели). У другой собаки рез-
кое увеличение количества микробов на коже отме-
чается только на третьи сутки после поражения. Воз-
можно, это связано с тем, что последнее обследование
собаки было проведено за пять суток до гибели.
У собак, пораженных в дозе 0,15 мкюри/г, в течение
всего периода исследования наблюдается незначитель-
ное периодическое увеличение количества микробов на
коже. У контрольных же собак в течение периода об-
следования не отмечалось увеличения микрофлоры
кожи.
Количество микробов на коже, как известно, во
многом определяется ее бактерицидной способностью.
На рис. 5.9 приведены данные динамического наблю-
дения за характером бактерицидной способности кожи
у собак. Зональные нарушения бактерицидности кожи
не были выявлены, так же как и при изучении микро-
флоры. На всех трех обследованных участках кожи на-
рушения ее бактерицидной способности однотипны, по
этому приводятся средние данные по трем обследован-
ным участкам тела. Как видно из рис. 5.9, угнетение
бактерицидной способности кожи у пораженных собак
наступает уже с первых — третьих суток после введе-
ния изотопа.
При дозе 0,3 мкюри/г резкое подавление бактери-
цидной способности кожи отмечали у одной собаки в
первые трое суток и перед гибелью. В эти же сроки
наблюдалось и увеличение числа микробов на коже.
У другой собаки бактерицидная способность кожи
остается на высоком уровне до 16-х суток поражения,
после чего она падает до нуля, т. е. гибель микробов
не происходит по истечении 10 мин после нанесения их
на кожу. Таким образом, у этой собаки за пять суток
до гибели угнетается бактерицидная функция кожи,
направленная на чужеродных для кожи микробов, а
способность подавлять усиленное размножение
собственной микрофлоры в этот период еще сохра-
няется.
201
Рис. 5.9. Бактерицидность кожи у собак (средние величины индекса бактерицидности в процентах
при определении на трех участках: правой и левой боковой поверхности тела и правой задней лапы).
^Условные обозначения те же, что на рис. 5.8.
6
время поспе введения , сутки
При дозе 0,15 мкюри/г наблюдаются волнообразные
колебания уровня бактерицидности кожи с постепенным
снижением этого показателя.
У контрольных животных бактерицидная функция
кожи на всем протяжении наблюдения достаточно высо-
кая: индекс бактерицидности колеблется в пределах
70—100%.
Таким образом, введение собакам окиси трития вы-
зывает увеличение количества микробов на коже и
снижение бактерицидной функции кожи. Наибольшие
изменения этих показателей наблюдаются при дозе
0,3 мкюри/г. Нарушения количественного состава кож-
ной микрофлоры и бактерицидности кожи совпадают по
времени: в период резкого подъема количества микро-
бов на коже отмечается значительное угнетение ее
бактерицидной способности.
Обнаружено, что обсемененность слизистой полости
рта и у пораженных, и у контрольных собак на про-
тяжении всего периода наблюдения высокая. При ис-
пользованном методе исследования на чашках с кровя-
ным агаром нередко вырастают сотни колоний, а иногда
отмечается сплошной poet. Обсемененность слизистой
микробами у пораженных собак выше, чем у контроль-
ных. Особенно выражена эта разница у собак, которым
окись трития вводили в дозе 0,3 мкюри/г. У этих собак
в ближайшие сроки после введения изотопа наблю-
дается значительное увеличение количества микробов на
слизистой ротовой полости. Причем у собаки, у которой
показатели по состоянию микрофлоры и бактерицид-
ности кожи наихудшие, этот подъем имеет место уже на
третьи сутки поражения, а перед гибелью собаки коли-
чество микробов на слизистой снова повышается. У со-
бак, получивших окись трития в дозе 0,15 мкюри/г,
наблюдаются периодические колебания числа микробов
на слизистой полости рта, которые нередко превышают
контрольные показатели.
У двух собак перед гибелью со слизистой в значи-
тельном количестве высевается кишечная палочка. В не-
которых случаях у собак со слизистой полости рта
высеваются гемолитические формы микробов, хотя их
количество и невелико (на чашках единичные колонии).
В табл. 5.4 приведены данные о частоте высевов со
слизистой полости рта гемолитических форм микробов.
203
Таблица 5.4
Частота обнаружения гемолитических форм микробов при посевах
0,1 мл взвеси дисков-отпечатков со слизистой полости рта у собак
на кровяной агар (данные за весь период—до шести месяцев)
Группа обследован- ных животных Условия опыта Число анали- зов Из них с гемо- литическими формами
абсо- л ютнос число %
1-я группа (3 Непораженные (контроль 16 7 43,7
собаки) и до поражения) После поражения в дозе 0,3 мкюри/г 11 10 90,9
2-я группа (4 Непораженные (контроль 23 7 30,4
собаки) и до поражения) После поражения в дозе 0,15 мкюри’г 35 7 20
Из табл. 5.4 следует, что у собак, пораженных окисью
трития в дозе 0,3 мкюри/г, в 90,9% анализов содер-
жатся гемолитические формы микробов, в то время как
у интактных животных таких анализов только 43,7%.
Эта разница статистически достоверна:
X2 -8,2; р< 0,01.
Увеличение частоты высевов гемолитических форм
микробов при исследовании слизистой полости рта у со-
бак, получивших окись трития в дозе 0,15 мкюри/г, по
сравнению с интактными животными не выявлено.
Бактерицидная способность слизистой полости рта у
собак после поражения угнетается (рис. 5.10). Осо-
бенно выраженное угнетение этой функции наблюдается
у тех собак, у которых ротовая полость наиболее обсе-
менена микробами. Нередко периоды наибольшего угне-
тения бактерицидной способности слизистой предшест-
вуют увеличению количества микробов на слизистой
Особенно резкое угнетение бактерицидности слизистой
отмечено у одной собаки, получившей окись трития в
дозе 0,3 мкюри/г.
Возможно, что у пораженных собак раньше страдает
бактерицидная функция слизистой и кожи в отношении
204
полости рта у собак. Условные обозначения те же, что на рис. 5.8.
^ис. 5.10. Бактерицидность слизистой
чужеродных микробов, менее адаптированных к
таким условиям существования. При этом требуется бо-
лее сильное повреждение этой функции, чтобы нарушил-
ся естественный процесс отмирания микробов аутофлоры.
У контрольных собак бактерицидность слизистой на
всем протяжении обследования высокая: индекс бакте-
рицидное™ находится в пределах 90—100%.
Резюмируя вышесказанное, можно отметить, что
микрофлора и бактерицидность слизистой полости рта
у пораженных собак страдают столь же сильно и в те
же ранние сроки поражения, когда наблюдаются из-
менения микрофлоры и бактерицидности кожи. Это
свидетельствует о том, что, несмотря на разные меха-
низмы развития этих повреждений, все они нарушаются
в одинаковой степени, так как введенный изотоп, по-
видимому, не обладает избирательным действием отно-
сительно какой-либо одной системы, обусловливающей
антимикробную защиту организма.
Р. В. Петровым [28] установлено, что у крыс, облу-
ченных рентгеновскими лучами в летальных дозах, уже
с первых суток после облучения в кишечнике происхо-
дит увеличение количества кишечной палочки и С1. рег-
fringens. О. Р. Немирович-Данченко [15] показала, что
у собак после парентерального введения смертельных
доз полония также происходит увеличение количества
Cl. perfringens, но количество кишечных палочек сни-
жается, хотя наблюдаются и периоды подъема числа
этих бактерий.
У собак, пораженных окисью трития, была изучена
динамика количественных изменений этих двух типич-
ных представителей кишечной флоры — кишечной па-
лочки и Cl. perfringens.
Полученные Нами данные свидетельствуют, о том, что
у всех пораженных собак в кале резко возрастает коли-
чество кишечных палочек и Cl. perfringens. Очень часто
на чашках наблюдается сплошной рост этих микробов,
в то время как в посевах от контрольных собак и собак
до поражения на чашках вырастают единичные колонии
Cl. perfringens и не более 200—300 колоний кишечных
палочек. Резкое увеличение количества кишечных пало-
чек в кале (на чашках — сплошной рост) у пораженных
собак наблюдается периодически; высокое содержание
Cl.’ perfringens в кале постоянно в течение первых пяти
206
суток после введения окиси трития в дозе 0,3 мкюри/г и
в течение 1,5—2 месяцев при дозе 0,15 мкюри/г.
Следует отметить, что характер количественных из-
менений микробов в кале у собак, получивших окись
трития в дозе 0,3 мкюри/г, во многом совпадает с та-
кими же изменениями микрофлоры кожи и слизистой
полости рта. Это свидетельствует об универсальности
нарушений в количественном составе аутофлоры орга-
низма собак, пораженных окисью трития.
Данные о фагоцитарной активности нейтрофилов
крови наиболее часто использовались исследователями
для оценки состояния естественного иммунитета у людей
и животных при действии на организм радиоактивных
веществ.
В наших исследованиях выраженное нарушение фа-
гоцитарной активности нейтрофилов крови наблюдается
у собак после введения окиси трития в дозе 0,3 мкюри/г
(рис. 5.11). У этих собак количество фагоцитирующих
нейтрофилов снижается до 2—7% по сравнению с 30—
55% до поражения. Особенно резко и интенсивно число
фагоцитирующих нейтрофилов падает у собаки, у кото-
рой наряду с падением наблюдаются периоды повыше-
ния числа активных фагоцитов. В качестве компенса-
торной реакции у этих собак повышается поглотительная
способность отдельных фагоцитирующих нейтрофилов
(фагоцитарное число в течение почти всего периода
наблюдений выше исходных и контрольных данных).
При дозе 0,15 мкюри/г значительных нарушений
фагоцитарной активности нейтрофилов у собак не от-
мечается.
У контрольных собак наблюдаются нерезко выра-
женные колебания фагоцитарной активности.
Таким образом, при действии на организм окиси
трития повреждаются и клеточные факторы естествен-
ного иммунитета, одним из которых является фаго-
цитоз.
Работами Н. Н. Клемпарской и сотр. [10, 29—32]
доказана существенная роль аутоаллергических процес-
сов в патогенезе лучевой болезни, вызванной рентгенов-
ским и у-излучениями.
В данном исследовании была сделана попытка вы-
яснить, имеет ли место развитие процесса аутоаллергии
при введении в организм окиси трития.
207
Наличие аутосенсибилизации устанавливали по обна-
ружению в сыворотке крови собак цитотоксинов: лейко-
и цитолизинов и аутоантител относительно собственных
Чиспо кокков на один количество фагоцитирующих
фагоцитирующий нейтрофил нейтрофилов, 7,
ЭДг
50\
\
\
-----1--1______I__L I
О 1 3 7 10 74
—।—।—।—। ।
о 1 3 7 10 74
б
время после введения , сутки
Рис. 5.11. Фагоцитарная активность нейтрофилов крови у собак
(а, б — 0,3 мкюри!г\ в, г — 0,15 мкюри/г). Условные обозначения
те же, что на рис. 5.8.
эритроцитов. Результаты проведенных исследований по-
казаны на рис. 5.12, из которого видно, что у поражен-
ных собак в крови обнаруживаются цитотоксины и
антитела к аутоэритроцитам.
Из-за плохого состояния собак, получивших окись
трития в дозе 0,3 мкюри/г, анализ их крови провели
лишь два раза — на первые и 10-е сутки поражения.
Тем не менее и в эти сроки у двух обследованных собак
в крови удалось обнаружить аутоантитела.
208
У собак, получивших окись трития в дозе
0,15 мкюри!г, аутоантитела определяются в крови с
третьих суток поражения. Наиболее часто и постоянно
они обнаруживаются с 14-х суток и позднее — на 21 —
45-е сутки поражения. По данным В. Ф. Журавлева,
Рис. 5.12. Положительные реакции иа аутоантитела и цито-
токсины у собак:
штрихованная клетка — постановка пробы; черная клетка проба поло-
жительная: Ф — аутоэрнтропреципитины; Л — лейколпзипы; Ц цито-
лизины.
именно на 21—30-е сутки после введения изотопа у со-
бак развив'ается эритропения и резко увеличивается ко-
личество лизированных клеток белой крови. Возможно,
что эти явления в определенной степени связаны с по-
явлением в крови большого количества аутоантител от-
носительно клеток крови, что обусловило значительный
лизис лейкоцитов и развитие выраженной эритропении
именно в этот период лучевого поражения.
Следует подчеркнуть, что частое обнаружение ауто-
антител относительно лейкоцитов и эритроцитов пред-
1 | Окись трития
209
шествует процессу массивного лизиса клеток белой
крови и эритропении.
Таким образом, у собак, пораженных окисью трития,
развиваются аутоаллергические процессы, способствую-
щие развитию патологических явлений, которые утяже-
ляют течение лучевого поражения.
Подводя итог исследованиям, проведенным на соба-
ках, следует подчеркнуть, что введение окиси трития вы-
зывает у них нарушение иммунологической реактив-
ности, которая повреждается в очень ранние сроки
(1—3-е сутки поражения). При этом отмечены одно-
типные изменения многих изученных показателей есте-
ственного иммунитета, совпадающие по времени и кор-
релирующие с общим клиническим состоянием живот-
ных. Наличие и выраженность нарушений иммуноло-
гической реактивности у собак находятся в прямой зави-
симости от введенной дозы окиси трития.
Наблюдения за восстановительными процессами у
выживших собак (доза 0,15 мкюри/г) показывают, что
скорость восстановления разных показателей естествен-
ного иммунитета неодинакова, а нормализация некото-
рых из них отстает от восстановления общеклинического
состояния. И через четыре месяца после поражения
нельзя отметить восстановления таких показателей, как
бактерицидная способность кожи и слизистой полости
рта. Наличие аутоантител в крови регистрируется на
всем протяжении наблюдения (до шести месяцев). Вос-
становление количественного состава микрофлоры кала
можно отметить через 1,5—2 месяца после поражения.
Быстрее всего восстанавливается фагоцитарная актив-
ность нейтрофилов, ее нормализация наблюдается к
30-м суткам после введения изотопа.
Неодинаковые сроки восстановления отдельных по-
казателей, вероятно, связаны с различным механизмом
повреждения и восстановления их.
Эксперименты на крысах
В соответствии с величиной введенной дозы окиси
трития (0,01; 0,04; 0,08; 0,15; 0,3 мкюри/г) пораженные
крысы составили пять групп (по 10 крыс в каждой);
10 крыс служили биологическим контролем.
Подробное описание результатов исследования им-
мунологической реактивности у этих крыс с приведе-
210
нием соответствующего цифрового материала, таблиц и
графиков дано в монографии Н. Н. Клемпарской и
Г. А. Шальновой [33]. Поэтому здесь изложим основные
выводы, полученные при проведении этих экспериментов.
Изучение обсемененности слизистой полости рта ки-
шечными палочками у крыс, пораженными окисью три-
тия, выявило значительное нарушение процесса очище-
ния ротовой полости от попадающих из внешней среды
этих бактерий. На протяжении первых 10 суток после
введения изотопа во рту очень часто и в значительных
количествах появляются кишечные палочки. При этом,
в зависимости от величины дозы изотопа, дисбактериоз,
выражающийся в появлении кишечной палочки, наблю-
дается у большого числа животных. Чем больше доза
изотопа, тем чаще и скорее у крыс развивается дис-
бактериоз. Наличие дисбактериоза у крыс, пораженных
окисью трития в дозах 0,15 и 0,3 мкюри/г, регистри-
руется уже через сутки после поражения; при меньших
дозах дисбактериоз развивается позднее.
На коже, как и в ротовой полости у крыс, увели-
чивается количество микробов после введения им окиси
трития. Не отмечено резкого увеличения обсемененно-
сти кожи микробами в течение первого месяца пораже-
ния по сравнению с последующим периодом.
Наибольшие изменения иммунологической реактив-
ности у крыс наблюдаются в течение первого месяца
поражения (особенно на протяжении первых 10 суток).
Через месяц после введения изотопа состояние иммуно-
логической реактивности нормализуется. В отдаленный
период поражения (при наблюдении до девяти меся-
цев) выраженных нарушений состояния иммунологиче-
ской реактивности у крыс выявить не удается. Степень
выраженности выявленных изменений в определенной
мере зависит от величины введенной дозы окиси трития.
Наибольшие нарушения отмечены при дозах 0,15 и
0,3 мкюри!г. Доза 0,01 мкюри!г оказалась в этом отно-
шении мало действующей.
Эксперименты на мышах
Изучение состояния иммунологической реактивности
проводили у мышей трех групп, получивших окись три-
тия в дозах 0,08; 0,15 и 0,3 мкюри/г (по 10 мышей
в группе). 10 мышей служили биологическим контро-
14* 211
лем. У пораженных мышей обсемененность кожи микро-
бами весьма обильна и превышает таковую у контроль-
ных животных. У контрольных мышей и у мышей при
введении окиси трития в дозе 0,08 мкюри/г на пластин-
ках-отпечатках с кожи хвоста сплошной рост микробов
никогда не наблюдается, в то время как при дозах
0,15 и 0,3 мкюри/г сплошной рост отмечается у 4—6 мы-
шей из 10 в каждой группе.
Гемолитические формы микробов чаще и в большем
количестве обнаруживаются в отпечатках с кожи мышей
опытных групп по сравнению с контрольными живот-
ными. Так, у пораженных животных нередко наблю-
дается сплошной рост гемолитических форм микробов,
которых у контрольных мышей никогда не отмечается.
Таблица 5.5
Обсемененность микробами внутренних органов мышей, пораженных
окисью трития в разных дозах
Доза изотопа, мкюри/г Количество положи- тельных анализов, % Орган, где обнаружены микробы Коли- чество случаев Вид микробов
0,3 14 Кровь Селезенка Мезентериаль- ный узел Печень 2 1 2 2 Кишечная палочка Энтерококк Энтерококк, кишечная па- лочка Кишечная палочка
0,15 4 Селезенка Мезентериаль- ный узел 1 1 Белый стафилококк Гемолитическая кишеч- ная палочка
0,03 16 Кровь Селезенка Мезентериаль- ный узел Печень 4 1 1 2 Гемолитический энтеро- кокк, белый стафилококк Белый стафилококк Кишечная палочка Кишечная палочка, бе- лый стафилококк
Контроль 0 — — —
Примечание. В каждой группе количество обследованных мышей 10,
количество анализов 50.
212
Кишечные палочки из ротовой полости высеваются
только от мышей, получивших тритий в дозе 0,3 мкюри/г\
у одной мыши на 6-е сутки и у двух — на 11-е сутки
после введения окиси трития.
Таким образом, у пораженных мышей нарушается
количественный и качественный составы микрофлоры
кожи и слизистой полости рта.
Данные бактериологического исследования крови и
органов забитых мышей приведены в табл. 5.5.
У контрольных мышей кровь и внутренние органы
во все сроки обследования стерильны. У пораженных
животных в четырех случаях отмечена бактериемия и
нередко внутренние органы содержат микробы (чаще
кишечную палочку и энтерококк) — представителей ки-
шечной микрофлоры, что свидетельствует о развитии
эндогенной инфекции.
Таким образом, введение мышам окиси трития в
разных дозах вызывает у них ослабление антиинфек-
ционной резистентности, что выражается в увеличении
числа микробов на коже, повышении количества гемо-
литических форм микробов на коже, а также в раз-
витии эндогенной инфекции.
Анализ результатов
Приведенные фактические данные, полученные на
различных видах животных с использованием доз от
0,01 до 0,3 мкюри/г, показывают, что однократное парен-
теральное введение окиси трития, нарушая нормальную
жизнедеятельность организма, вызывает раннее и серь-
езное повреждение иммунологической реактивности.
Для оценки ее состояния были использованы четыре
группы тестов: 1) исследование микрофлоры (кожи,
слизистой полости рта и кала); 2) исследование бакте-
рицидной функции (кожи и слизистой полости рта);
3) клеточная реакция; 4) серологические реакции.
Изучение количественного и качественного состава
аутофлоры некоторых областей тела выявило значитель-
ное увеличение числа микробов на коже, слизистой по-
лости рта и в кале у пораженных животных.
Здоровый организм способен поддерживать постоян-
ный количественный и видовой состав собственной
микрофлоры за счет действия главным образом бак-
213
терицидных субстанций. Однако в разных областях тела
механизм бактерицидного действия на микробы ауто-
флоры обусловлен различными факторами. Так, если
для кожи большое значение имеют окислительные про-
цессы, то для слизистой полости рта основную роль
в бактерицидном процессе играет лизоцим. Тем не ме-
нее, несмотря на различия в природе и механизме
бактерицидного действия на микробы аутофлоры в раз-
личных областях организма, отмечено серьезное повреж-
дение этих функций у пораженных животных. Поэтому
число микробов значительно увеличилось на кожных по-
кровах, слизистой полости рта и в кале. Как было ука-
зано выше, кожная микрофлора у собак исследовалась
на трех участках, и везде были получены однотипные
изменения. Все это вместе взятое свидетельствует о то-
тальном повреждающем действии окиси трития па раз-
личные факторы естественного иммунитета, обусловли-
вающие бактерицидный эффект в отношении микробов
аутофлоры. В опытах на мышах обнаружено, что у по-
раженных животных происходит не только усиленное
размножение микробов аутофлоры. В результате слож-
ных процессов происходит прорыв микробов аутофлоры
из мест их естественного обитания (главным образом,
из кишечника), проникновение их в кровь и обсеменение
внутренних органов.
Наряду с изменением количественного состава ауто-
флоры у пораженных животных изменяется и качествен-
ный состав микрофлоры. Отмечено увеличение количе-
ства гемолитических форм микробов на коже и слизи-
стой полости рта и появление в большом количестве
в ротовой полости кишечной палочки. Основной причи-
ной, способствующей интенсивному размножению мик-
робов аутофлоры, является угнетение бактерицидных
свойств кожи и слизистой. Этот механизм одинаков и
в отношении микробов аутофлоры, и в отношении мик-
робов, попадающих на кожу и слизистую полости рта
из внешней среды (с кормом, с шерсти, с подстилки)
или искусственно наносимых (в экспериментальных
условиях). Эти микробы не адаптированы к данным
условиям, и для их уничтожения, вероятно, требуется
иная, меньшая по силе бактерицидная активность по
сравнению с влиянием на микробы аутофлоры, которые
в течение длительного эволюционного процесса приспо-
214
собились к существованию в той или иной область
организма. Как показали опыты на собаках, бактери-
цидный эффект в отношении микробов, искусственно на-
носимых на кожу и слизистую ротовой полости, нару-
шается нередко раньше и в большей степени, чем
разрушающее действие в отношении избыточной ауто-
флоры.
О повреждении клеточного механизма естественной
защиты организма у животных, пораженных окисью
трития, свидетельствуют данные о нарушении фагоци-
тарной активности нейтрофилов крови. Эта функция
является филогенетически одной из самых древних.
Возможно, поэтому она оказалась более устойчивой к
повреждающему действию окиси трития.
Развитие аутоаллергических процессов, обнаружен-
ное у собак после введения окиси трития, вызывает
дальнейшее развитие и усиление патологических про-
цессов, связанных с непосредственным действием изо-
топа на органы и системы организма. Так, появление
аутоантител ведет к нарушению эндотелия сосудов,
лейко-, эритро- и’ тромбоцитопении. Последнее, как из-
вестно, является одной из причин развития геморраги-
ческого синдрома. Возможно, что очень раннее обнару-
жение геморрагических явлений у собак, пораженных
окисью трития (третьи сутки при дозе 0,3 мкюри/г},
зависит в какой-то степени от наличия в крови (уже на
1—3-е сутки) аутоантител. Аутоантитела, которые наи-
более часто обнаруживаются с 14-х суток поражения
(особенно на 21—45-е сутки), по-видимому, играют зна-
чительную роль в появлении в большом количестве
лизированных клеток белой крови. Следует учитывать
и возможное участие аутоантител в развитии лейко- и
эритропении. Это тем более вероятно, что появление
аутоантител предшествует развитию этих состояний.
В работе, посвященной изучению лейко- и цитолизинов
у облученных животных, Н. Н. Клемпарская [25] пока-
зала, что эти два процесса тесно взаимосвязаны: лейко-
пения развивалась после появления аутоантител.
Таким образом, окись трития, введенная животным,
оказывает повреждающее действие на многие факторы
естественного иммунитета и показатели иммунологиче-
ской реактивности организма. Значительные изменения
наблюдаются при больших дозах изотопа (0,15 и
215
0,3 мкюри/г). Доза 0,01 мкюри/г не оказывает сущест-
венного влияния на состояние иммунологической реак-
тивности.
3. ИЗМЕНЕНИЕ ФУНКЦИИ ПОЧЕК И ВОДНО-СОЛЕВОГО
ОБМЕНА У ЖИВОТНЫХ ПРИ ПОРАЖЕНИИ.ОКИСЬЮ ТРИТИЯ
3. И. Полубояринова
Известно, что действие ионизирующей радиации на
организм вызывает нарушение водно-солевого обмена.
Картина лучевого поражения характеризуется в зави-
симости от дозы облучения развитием сверхострого
синдрома, различных стадий лучевой болезни и сопро-
вождается такими явлениями, как рвота, понос, нару-
шение всасывания пищевых веществ и воды, гибель
тканей и кровотечения. В связи с этим необходимо под-
черкнуть важную роль почек как органа, обеспечиваю-
щего гомеостазис организма, функциональная деятель-
ность которого тесно связана с гормональным режимом
эндокринных желез.
Изучение водно-солевого обмена и функции почек
может представить особый интерес при некоторых фор-
мах лучевых поражений, вызванных попаданием радио-
активных веществ внутрь организма.
В опубликованной литературе мы не встретили ра-
бот, освещающих изменение функции почек при пора-
жении организма окисью трития. Поэтому в данном
разделе монографии освещаются результаты исследо-
ваний по изучению изменений функции почек и неко-
торых сторон водно-солевого обмена у собак и крыс
в условиях введения окиси трития в организм в диа-
пазоне остроэффективных доз.
Опыты проводили па семи беспородных собаках
весом 5,3—17 кг, у двух из которых мочеточники были
выведены на кожу живота (по методу И. П. Павлова),
п 100 крысах. Использованы комплексные и парциаль-
ные методы оценки почечной функции, основанные на
определении коэффициентов очищения эндогенных и эк-
зогенных веществ (клиренс тест). Эти пробы были
разработаны в результате сопоставления концентраций
отдельных веществ в моче и крови. Коэффициент очище-
ния характеризует количество крови (в миллилитрах),
очищающейся в 1 мин от определенного вещества при
216
известной его концентрации в крови. Изучали водный и
хлоридный диурез, выведение почками мочевины, клу-
бочковую фильтрацию по инулину, канальцевую реаб-
сорбцию, почечный кровоток, секреторную активность по
иоддиодрасту.
Исследования функции почек в опытах на собаках
проводили ио схеме, разработанной И. И. Зарецким [34].
С этой целью в течение 60 мин капельным методом
вводили в подкожную вену ноги в физиологическом
растворе инулин и иоддиодраст в определенной кон-
центрации и с определенной скоростью. В необходимые
сроки опыта собирали мочу и брали пробы крови из
подкожной вены другой ноги. Оценку инулина в плазме
крови и моче проводили по методу Гаррисона [35] в мо-
дификации И. И. Иванова [36], мочевины в моче и
плазме — по методу Бородина в аппарате Коварского
с бромноватнстой щелочью [34], оценку диодраста в
плазме крови и моче — по методу Уайта и Рольфа [37]
в модификации Бека и др. [38]. Определение почечных
функций проводили натощак количественными мето-
дами как при спонтанном диурезе, так и при водной
нагрузке из расчета 50 мл/кг. Кроме того, исследовали
содержание воды и хлоридов в цельной крови, сыво-
ротке и плазме, а также устанавливали количество эри-
троцитов и объем по гематокриту. Содержание воды
в крови и сыворотке изучали путем определения сухого
остатка, хлориды в крови — по методу Рушняка,
в моче — по методу Фольгардта. Применяли пробу
Горца. ' !
После установления фона функциональной деятель-
ности почек и показателей водно-солевого обмена ввели
внутрибрюшинно окись трития в дозах 0,15 и 0,3 мкюри/г
и затем вновь производили указанные выше исследова-
ния. Одновременно проводили систематическое наблю-
дение за общим состоянием животных, изменением веса
и показателей периферической крови.
После введения окиси трития в указанных дозах у
собак развилась острая лучевая болезнь. При этом две
собаки, получавшие окись трития в дозе 0,3 мкюри/г,
погибли через 15 и 21 сутки. Из пяти собак, получав-
ших окись трития в дозе 0,15 мкюри/г, одна погибла
через 14 суток, другая — через 30 суток, три пережили
острое поражение, и заболевание у них перешло в хро-
217
ническую форму. Они находятся под наблюдением по
настоящее время (11 —15 месяцев).
Исследования показали, что в ранние сроки после
введения трития у большинства животных развивается
кратковременное повышение диуреза (первые сутки),
на вторые — седьмые сутки наступает торможение. Че-
состояние Время после Введения окиси трития,
из 18 опытов Сутки
Рис. 5.13. Изменение суточного диуреза и удельного веса мочи
у собаки Полушки при острой лучевой болезни, вызванной
окисью трития в дозе 0,3 мкюри/г'.
1 — диурез, мл\ 2 — удельный вес мочи.
рез 7—10 суток наблюдается временное повышение до
исходного уровня с развитием в некоторые сроки поли-
урии, сменяющейся снова снижением диуреза. При
острой форме лучевого поражения, заканчивающегося
гибелью животных в ранние сроки (14—30 суток), в по-
следние дни жизни (12—15, 15—21, 23—30-е сутки)
развивается состояние от олигоанурии до полной анурии
(рис. 5.13). У части собак полиурия была выражена в
большей степени, но такие животные погибали раньше.
Изменялся также ритм мочеотделения. При водных на-
грузках возникают двурогие реакции в кривой диуреза,
запоздалое выведение мочи — опсиурия (рис. 5.14).
Хлоридный диурез снижается с резким повышением (от
этого уровня) в некоторые сроки. Применение водных
218
Диурез, млIпин Диурез, мп/мин
Время после Водной нагрузки и Введения окиси трития
Рис. 5.14. Динамика диуреза после водной нагрузки (50 мл/кг) и количество выделенной воды (%)
3 ч у собаки Петли при поражении окисью грития в дозе 0,15 мкюри/г (стрелка — введение воды).
за
нагрузок увеличивало хлоридный диурез. Изменение
удельного веса мочи характеризовало сохранение нор-
мальной концентрационной способности почек с тенден-
цией увеличения его через две недели от 1,020 до
1,030—1,050 (см. рис. 5.13). С первых суток поражения
отмечается появление в моче желчных пигментов и сле-
дов белка без развития альбуминурии. У одной собаки
к 30 м суткам обнаружили кристаллы билирубина. Мик-
роскопическое исследование мочевых осадков обнару-
жило в ранние сроки появление эритроцитов и лейко-
цитов, умеренного количества трипельфосфатов и аморф-
ных солей. Реакция мочи была от нейтральной до
щелочной. С 7—10-х суток отмечали появление гемату-
рии от скрытой до явно выраженной у животных, по-
гибших через 14—15 суток после поражения окисью
трития. Мочевиновыделительная функция почек не нару-
шается, и наблюдается повышенное выделение мочеви-
ны. С увеличением времени поражения организма три-
тием патология азотного обмена нарастает и клиренс
мочевины возрастает, снижаясь только в последние дни
жизни животных.
Для характеристики состояния почечного кровооб-
ращения были использованы три показателя: почечный
кровоток, клубочковая фильтрация и фильтрационная
фракция. Результаты исследований почечного крово-
обращения позволили установить в ранние сроки (1—7-е
сутки) повышение эффективного плазмотока, общего
почечного кровотока (в 3—4 раза) и клубочковой филь-
трации, в дальнейшем — резкие колебания как в сто-
рону повышения, так и снижения указанных показа-
телей. Сопоставление изменений показателей почечного
плазмотока, клубочковой фильтрации и фильтрационной
фракции позволило отметить развитие спазмов в тонусе,
приводящих и отводящих артериол клубочков, сменяю-
щихся расширением сосудов, которое приводило к по-
чечной гиперемии и венозному застою (рис. 5.15 и
табл. 5.6). У собаки с более остро протекающей формой
лучевой болезни, вызванной введением остро эффектив-
ной дозы окиси трития, при ранней гибели (14-е сутки)
наблюдалось с первых дней поражения не повышение,
а снижение почечного кровотока с увеличением клубоч-
ковой фильтрации, фильтрационной фракции и развити-
ем раннего застойного полнокровия (табл. 5.7),
220
Изучение секреторной активности эпителия каналь-
цев свидетельствовало о неуклонной тенденции к сни-
жению ее (рис. 5.16, см. также табл. 5.6 и 5.7).
Изучение процессов реабсорбции показало увеличе-
ние реабсорбции воды и тенденцию к увеличению реаб-
дрепя после ведения окиси трития, сутки
Рис. 5.15. Показатели почечного кровообращения у собаки, пора-
женной окисью трития в дозе 0,15 ньюри/г\
/_ почеЧный кровоток, мл/мин (по гематокриту); 2 — почечный плазмоток.
мл/мин, (по иоддиодрасту); 3 — клубочковая фильтрация, мл /мин (по ину-
лину); 4 — фильтрационная фракция (%).
сорбции хлоридов. Следовательно, отмеченные сдвиги
в водном и хлоридном диурезе связаны с увеличением
221
Средние данные шести опытов до поражения окизью трития.
w w ю ю ю - - — ОООООООООСЛОСЛО — 4* О *4 00 — о Время после введения окиси трития, сутки
О5О5-4ООСОсООООО5О5ОООС0^©ЭССл4*о + © О5О500СЛСЛЮ00О5©00Ю-4ЮС£)-4СЛ*4ОС£) — -4 о о о о о о о оо о о оооо о о со о о общий за 3 ч Диурез при водной нагрузке
44© — ЮЮООСЮ^© — 4^ — ОО — О СЛСЛ — + 00 ©СЛ©©О5Ю4©СЛ44^СЛ©00©- — — 00 СЛ — 4 4 00 4^ о © С © О 4 © О 00 05 © К> — СЛ О 4^ 05 х®
Н- 00004»«СЛ4^4^4*>СЛ©00©Ю©4^СЛ4^ЮГ0СЛО00 СЛ400©44СЛО©СЛ — О4*-ОСЛ©ГС00О500© мд/мин
ООО — — — — — — О О — 4* — 4 — Ю — 00 00 05 СО СЛ © 00 ОО 4* 4 оо 00 © © ел — — 4 О ЬО ьо Н- 00 О Выделение хлоридов за 3 ч
00 о 00 4 00 © © Q0 ЬО 00 00 4 СЛ © О 4 NO ОО © ОО 00 © ОО — — 4*СЛСЛ4© — 00004Ю004СЛО©00 । । 00 ЬЭ 00 ЬЭ 00 СЛ — СЛ — О О 05 С£> 00 ОС С — 05 СЛ о Клубочковая фильтрация по инулину, мл/мин
^ООООООЮЬЭЮОООО — Ю4^О54*4^00 — -405 1+ Ю СЛ00СЛО5СЛ^)О5 — ЮЮО5О5СЛО500ЬО00СЛ00 — -q O^qbOC — ©00 00-4^100 — СЛ-Ч00С^14^ООЮ — СЛ СЛ СЛ -4 ГО 05 4“ © СЛ *4»- Ю *4» СЛ С 4^ 4* С 4^ — О Плазмоток по иоддиодрасту, мл/мин
СЛО5О5О54ьО5СЛС4ГО4^-4СО-400СлС4^Ьэ + СЛ 0500С©СЛ40С-405СЛ004^00000~-405Сл05 — ОП ООСО — -4-4СЛОССЛ04000500-40С — — 054^ — ООСл КэЬЭ-4СЛССЛООО ОООо 'ьООО — О — Ю 4 4 ОС Кровоток по гематокриту, мл /мин

Функциональное состояние почек у собаки Петли

^-NDCaDQOND^-NDNDNDNDOONONDNDNDWNDODCjH- W СО со О О О СИ 00 X СЛ СЛ GC О - — С С4 СЛ — Д 71 Максимальная секреция иода, л<с?/мин
00 nd сл >— СО СП со ND СО 4 ND ►-* О СЛ Qi "Ч Э0 СО N0 4* ND
ООСОСОСОООООСОООООСОСОСОСОСОСОСОСОСОСОН" § 43
СЛ^СЛСЭсОСТ)КОООСО^-ЧСО*ЧОСЛ*-0>СОСО — ND ВОДЫ = со
£ о
*4 00 ОС О> — OCCOO Ь е> tr
OOCOCOCOCOCOCOCOCOCOCOCOCOCOCOCOCOCOCO^- CO
С0400-ЧСО-Ч40Э4^00Ч*ЧСЛ004^*Ч00О0сО4 хлоридов - =
00 4^ СЛ 00 CO 00 00 Q> 4^ CO 4^ O> Ч О О 4^ 4 CO — 4» О е\
>— ND ОЭ ND СлЭ — 4* ND ND Q> СЛ ND — — ND ND •— ND Н" NO 4* •— 4СЛ4С00000О^-00*-СЛСЛСЛ0>4ьСЛ>-*ЮСО Фильтрационная фракция
плазмы, °/о
COCONDO^OOND^4^CnCO — O40CCOO00NDCO400
— — ND it
СЛ00СЛ400СаЭСЛКЗОСЛ — OONOOi^-^^-orr Ci CH*-NDOnC*D4 — OiND4ND04ND — 4*4СЛСЛСЛ4 Коэффициент очищения моче-
вины, мл/мин
О co СЛ О CO О О ND 4 СЛ СЛ О СЛ СЛ 00 4 о — ND СО СЛ
14- Отношение коэффициента очи-
— О О О О — О — — OONDOOOOO — ООО щения мочевины к коэффициен-
4» 4^ 4^- *00 со О 4^ 4^ СО 4 4 — 4 СО СП СЛ СЛ — СЛ — 00 ту очищения инулина
00
•— — >— ODNDND*-*4»NDND ~ C04^^-NDC0“4cp^-CnCn000>ND*-NDO-4 — О Количество плазмы, очищенной
от иоддиодраста единицей функ-
СЛ СЛ СО О 4^ >— 4^ О 4^ 4^ 41 -Ч 00 41 00 О СО ционирующих канальцев, мл/мин
О
ND
СЛ Отношение величины клубочко-
►— С04^С0С0К04^С0С0С04^С0СЛС0СЛК0О^— 4* । j вой фильтрации к величине
СО СО О СО 4^ •— н- О СО 4b *о 4^ со 00 00 >— 4^. О максимальной секреции
СЛ
при поражении окисью трития в дозе 0,15 мкюри/г
сл
Функциональное состояние почек у собаки Прачки*
Время после введе- ния окиси трития, сутки Диурез при водной на- грузке Выделение хлоридов за 3 ч Клубочковая фильт- рация по инулину, мл! мин Плазмоток по иод- диодрасту, мл/мин 1 Кривоток по гемато- криту, мл/мин
общий за 3 ч мл! мин
s
0* 1 3 7 10 14 439,3 682,0 681,5 541,5 848,0 167,9** 75,9 ±2,6 102,5 103,3 81,4 127,5 25,1 2,7 ±0,1 3,8 3,8 3,1 4,7 1,4 0,9±0,1 1 ,8 2,0 1,1 1,7 0,1 78,3 £4,8 140,1 74,8 31,1 75,4 15,54 326,7 ±22,9 236,4 260,0 292,1 366,6 763,2 ±37,3 659,9 590,8 584,2 705,0
* Средние данные шести опытов до поражения окисью трития.
** Диурез за 2 ч, после чего развилась анурия.
клубочковой фильтрации, чему способствует повышение
проницаемости сосудистой мембраны, и с компенсатор-
ными изменениями процессов реабсорбции в канальцах.
Исследования физико-химических свойств крови по-
казали, что при остром поражении окисью трития и
гибели животных в сроки от 14 до 30 суток наблюдается
разжижение крови, сопровождающееся увеличением со-
держания воды и уменьшением сухого остатка в цель-
ной крови. Изменения в сыворотке крови соответство-
вали изменениям цельной крови. Для иллюстрации при-
водим табл. 5.8, составленную по результатам опытов,
проведенных на собаке Регенте. Эти данные аналогичны
результатам, полученным на других четырех собаках
с острым поражением. В табл. 5.8 и 5.9 исходный
уровень до поражения принят за 100%.
Содержание хлоридов в цельной крови увеличива-
лось главным образом вследствие повышения уровня
хлоридов в плазме и снижения их в эритроцитах. Воз-
можно, повышение содержания хлоридов в крови свя-
зано с увеличенной канальцевой реабсорбцией хлоридов
и уменьшенным выведением их с мочой. Отмеченные
изменения в содержании воды и хлоридов в цельной
крови и сыворотке дали основание думать, что при пора-
224
Таблица 5.7
при поражении окисью трйгия в дозе 0,15 мкюри!г
Максимальная секре- ция иода, мг!мин Реабсорбция в канальцах, % Фильтрационная фракция плазмы, % Коэффициент очище- ния мочевины, л л/мин Отношение коэффи- циента очищения мо- чевины к коэффици- енту очищения ину- лина Количество плазмы, очищенной от иоддио- драста единицей функционирующих канальцев, ^мл/мин Отношение величины клубочковой фильтра- ции к величине мак- си мал ьной^секреции
воды хлоридов
22,9 96,6 95,9 24,0 мл 0,8 ±0,1 14,7 3,5±0,3
±3,2 ±0,2 ±0,3 ±0,7 ±9,7 — ±1,2 —
16,6 98,1 97,1 48,9 27,0 0,2 17,2 8,4
17,3 95,8 96,7 28,8 62,0 0,8 15,0 4,3
8,6 96,7 99,0 10,6 22,7 0,7 33,9 3,6
15,6 97,6 95,7 20,6 113,9 1,5 23,6 4,8
— 99,8 90,7 — 23,8 1,5 — —
Таблица 5.8
Изменение процентного содержания воды и сухого остатка в крови
и сыворотке у собаки при поражении окисью трития
___________________в дозе 0,15 мкюри!г________________
Время после введения оки- си трития, сутки Объем, % Кровь Сыворотка
плазма эритроциты вода сухой остаток содержа- ние воды сухой остаток
0* 4 1,2 1 1,9 58,7 ‘1,9 77,5 । 0,3 22,410,3 91,7 + 0.2 8,310,2
♦ ♦ 100 i 4.6 1 00 L3.2 । > 100 10,4 10011,3 100 ' 0,2 10012,4
1 35 65 79,2(42,2) 20,8(—7, 1) 93,9 ( 42,4) 6,1 (—26,0)
3 36 64 80,6(44,0) 19,4( —13,4) 92,5(40,9) 7,5(—9,6)
7 50 50 79,5(42,6) 20,5(—8,5): 91,9(40,2) 8,1(—2,6)
10 58 42 82,8(46,8) 17,2(—23,7) 92,9(41,3) 7,1 (—14,4)
14 64 36 83,4(47,6) 1 16,6(—25,9) 93,0(41,4) 7,0(—15,7)
21 64 36 82,6(46,6) 17,4(—22,3) 94,0(42,5) 6,0(—27,7)
30 84 1 6 87,7(413,2)1 19,2(—14,3) 94,0( 42,5) 6,0(—27,7)
* Средние данные четырех опытов до поражения окисью трития.
** Исходный уровень показателей до поражения принят за 100%, то же
относится к табл. 5.9.
жении животных тритием эритроциты принимают актив-
ное участие в обмене воды и хлоридов. Действительно,
результаты опытов показали, что после кратковремен-
ного повышения количества эритроцитов и их объема
развивается разжижение крови, сопровождающееся
уменьшением количества эритроцитов и объема их.
15 Окись трития
225
Рис. 5.16. Секреторная активность эпителия канальцев почек у собаки, пораженной окисью
трития в дозе 0,15 ньюри/г\
/ — максимальная секреция по иоддиодрасту. мг/мин\ 2 — количество плазмы, очищаемой от иоддиодраста. мл/ми
Таблица 5.9
Изменение процентного содержания вояы и хлоридов в крови»
сыворотке и плазме у собаки при поражении окисью трития в дозе
0,15 мкюри/г
Время поело вве- дения окиси три- тия, сутки Кровь Вода в сыво- ротке Хлориды в плазме
вода .'.лориды
0 77.5±0,3 490,I±16,3 91,7±0,2 592,6 Ь14,2
— 100±0,4 100±3,3 100 -[-0,2 lOO-f-2,4
1 + 2,2 + 1Л -1-2,4 + 0,7
3 + 4,0 —4,5 -1-0,9 + 3,6
7 +2,6 —0,4 +0,2 +0,7
10 +6,8 + 8,0 + 1,3 —3,8
14 +7,6 + 11,6 + 1.4 +20,0
21 + 6,6 — 16,5 +2,5 + 22,0
30 + 13,2 + 17,0 -+2,5 +21,0
Наряду со снижением объема эритроцитов по гемато-
криту отмечается уменьшение объема каждого эритро-
цита на 16—28% по отношению к исходным величи-
нам. Перед гибелью животных объем эритроцитов может
увеличиться.
Содержание воды и хлоридов в эритроцитах
претерпевает фазные изменения. Через сутки
отмечается умеренное увеличение содержания воды и
хлоридов в эритроцитах (на 5 и 12% соответственно),
через трое суток — снижение (8 и 22%), через 7—14 су-
ток— увеличение (12 и 17%) и в сроки от 14 до 30 су-
ток— резкое снижение (40—50 и 18%).
Важно отметить, что наблюдается зависимость в из-
менении содержания воды в эритроцитах от состояния
диуреза, а именно при увеличении диуреза содержание
воды в эритроцитах уменьшается от 4 до 22% и, на-
оборот, при развитии торможения диуреза увеличивается
от 4 до 17%.
Обращает внимание, что развивающиеся изменения
в водно-солевом обмене коррелируют с нарастанием
клубочково-канальцевой недостаточности. В табл. 5.7
показано, что у собаки при острой форме поражения
окисью трития к 14-м суткам развивается клубочково-
канальцевая недостаточность. При резком снижении
клубочковой фильтрации до 15,54 мл/мин отмечается
15* 227
Очень высокая реабсорбция воды (99,8%), что приво-
дит к так называемому клубочково-канальцевому им-
балансу, вследствие чего развивается олигурия. Подоб-
ная картина почечной недостаточности описывается в
клинической практике [39].
Известно, что изменение факультативной реабсорб-
ции в пределах 1—2% приводит к резким изменениям
диуреза [40, 41]. Изменение реабсорбции ниже 90 и
выше 99% приводит к тяжелым последствиям. В наших
исследованиях указанное состояние является результа-
том развития как гемодинамических сдвигов, так и
возможных гормональных нарушений типа гиперальдо-
стеронизма, приводящих в конечном итоге к нарушению
почечного кровообращения с уменьшением притока
крови к каждому действующему нефрону.
Проведение пробы Торна совместно с тестами по-
чечных функций продемонстрировало в ранние сроки
поражения развитие гиперфункции надпочечников и
в поздние сроки (10—13 месяцев) — развитие началь-
ных форм функциональной недостаточности надпочеч-
ников.
Совместно с А. Г. Истоминой были проведены
эксперименты на собаке, у которой до введения окиси
трития мочеточники были выведены на кожу живота,
изучалось изменение удельной активности мочи в тече-
ние первых 3 ч после внутрибрюшинного введения окиси
трития в дозе 0,15 мкюри!г.
Результаты опытов показали, что через 5 мин после
введения окиси трития при появлении первой порции
мочи концентрация активности последней составляла
7,6-10~5 кюри/мл\ через 1 —1,5 ч она увеличилась макси-
мально до 2,14-10-4—2,24-10—4 кюри/мл и держалась на
этом уровне до 2 ч 10 мин — 2 ч 30 мин\ через 3 ч
концентрация активности мочи снизилась до 1,8Х
Х10~4 кюри/мл (рис. 5.17). Концентрация активности
крови через 2 ч после введения окиси трития составляла
2,12-10-4 кюри/мл.
В литературе имеется указание на наличие реабсорб-
ции в эпителии канальцев профильтровавшихся радио-
активных изотопов — фтористого соединения (F18) [42],
Sr8r, Са45 [43] и Ро210, что было получено нами в 1963 г.
Мы также рассчитали показатели реабсорбции окиси три-
тия в канальцах, сопоставили их с изменением почечных
228
функций и пришли к выводу о наличии высокой реаб-
сорбции трития в канальцах (95,9—98,7%). Для опре-
деления реабсорбции окиси трития применили формулу,
предложенную Ребергом [44, 45]. Как известно, исходя
из величин клубочковой фильтрации, можно вычислить
количество профильтровавшихся других компонент, на-
ходящихся в крови. В наших исследованиях, как упо-
Рис. 5.17. Изменения уровня активности мочи у со-
баки Прачки в ранние сроки после внутрибрюшинного
введения окиси трития в дозе 0,15 Л!кюри/г:
ам~ Удельная активность окиси трития в моче: «о — количество
окиси трития, введенное на 1 г веса собаки.
миналось выше, для определения фильтрации применили
инулин, который является лучшим средством для этих
целей, так как он не входит в соединение с белками,
полностью фильтруется через клубочковую мембрану и
не реабсорбируется в канальцах.
В табл. 5.10 приведена динамика изменений клубоч-
ковой фильтрации, процессов реабсорбции, содержания
окиси трития в крови и моче. Изменения активности
окиси трития в крови и моче идут параллельно. Однако
такой характер изменений находится в прямой зависи-
мости от состояния клубочковой фильтрации и процес-
сов реабсорбции в канальцах. Длительную задержку
трития в почечной ткани, а также возможность повтор-
ного частичного попадания изотопа в общий круг крово-
обращения можно объяснить высокой реабсорбцией
окиси трития в канальцах почек. Поскольку количество
окиси трития, выделенное с мочой, не превышало его
фильтрацию, то, по-видимому, можно считать, что дан-
ный изотоп не подвергается канальцевой секреции.
229
Динамика изменений почечных функций, содержания окиси
Сроки после одно- кратного внутри- брюшинного вве- дения окиси трития в дозе 0,15 мкюри/г Активность крови Клубочковая фильтрация (по инулину), мд/мин 1 Количество окиси трития, профильт- ровавшееся в 1 мин, 10 4 кюри
10-4 кюри 1мл % количества окиси три IИЯ, введенной на 1 г веса 1
2 Ч 2,12 141,0
1 сутки 1,55 103,0 140,06 217,09
3 » 1,19 79,4 74,76 88,96
7 » 0,33 £5,3 31,03 11,8
10 » 0,22 14,7 75,39 16,59
14 » 0,136 9,07 15,54 2,11
В табл. 5.10 также приведены цифры, характеризующие
изменения активности крови и мочи в различные сроки
поражения. Окись трития, введенная в организм из рас-
чета на 1 г веса тела, вначале распределяется равно-
мерно по водной фазе и постепенно включается в струк-
турные элементы. По этой причине удельная активность
водной ф|азы организма, крови и мочи была в ранние
часы (2—24-й час) выше 100%.
Таким образом, проведенными исследованиями уста-
новлено, что у собак при остром поражении окисью
трития развивается нарушение функции почек по типу
острой клубочково-канальцевой недостаточности, связан-
ной с гемоциркуляторными расстройствами, изменением
водно-солевого обмена и гормонального режима орга-
низма. Клиническая гибель животных наступает при
развитии рефлекторной олигоанурии и полной анурии,
сопровождающейся рвотой, жидким содержимым с при-
месью желчи и водянистого поноса с наличием крови.
При морфологическом исследовании у собаки, пав-
шей на 15-е сутки опыта, наблюдали резчайший отек
вокруг расширенных сосудов венозно-капиллярной сети,
большое количество апоплектических клубочков. В части
«сохранившихся» клубочков артериолы находились в со-
стоянии резкого спазма, в других были паралитически
расширены. На 15—21-е сутки опыта в клубочках на-
ходили большое количество ареактивных бактериальных
эмболов. В эпителии извитых и прямых канальцев об-
230
Таблица 5.10
трития в крови и моче у собаки при острой лучевой болезни
Реабсорбция в канальцах, \ % Выведение окиси трития с мочой по от- ношению к фильтрации, % Активность мочи
вода окись трития 10“4 кюри/мл % количества окиси трития, введенной на 1 г веса
— 2,21 147,0
98,03 97,97 2,03 1,63 109,0
95,83 96,26 3,74 1,08 72,0
96,75 95,94 4,06 0,47 31 ,4
97,60 97,55 2,45 0,226 15,1
99,87 98,72 1,28 0,137 0,1
наруживали белковую дистрофию в стадии мутного
набухания. Эпителиальные клетки части канальцев были
уплощены с полиморфными ядрами, часть их слущи-
валась в просвет канальцев.
Тяжесть изменений находится в прямой зависимости
от продолжительности жизни собак. У животного, про-
жившего 30 суток (доза 0,15 мкюри/г), нарушения гемо-
динамики были более выраженными, клетки эпителия
извитых канальцев были большей частью некротизиро-
ваны, а «сохранившиеся» находились в состоянии зер-
нистого и жирового перерождения. Регенерации функ-
циональных элементов в эти сроки отмечено не было.
На 30-е сутки наблюдали некоторое увеличение клеток
стромы вокруг сосудов, в рукоятках клубочков и по
соединительнотканым прослойкам вокруг канальцев.
Следовательно, в гистологической картине поражения
почек собак окисью трития в острой форме обращает на
себя внимание развитие диффузных циркуляторных
расстройств в виде кровоизлияний, нарушения нормаль-
ного тонуса сосудов, периваскулярных отеков в соче-
тании с дистрофией клеточных элементов органа.
У собак, переживших острое лучевое поражение,
перешедшее в хроническую форму поражения, через
три месяца наступает нормализация функции почек, но
с сохранением в течение длительного времени понижен-
ного диуреза и сниженного уровня секреторной актив-
ности канальцев. При этом величина диуреза в течение
231
семи месяцев была ниже нормы на 30—50%. Удельный
вес мочи колебался в пределах 1020—1050. Преобла-
дание высокого удельного веса мочи было связано глав-
ным образом с повышенным выведением почками моче-
вины, а иногда — и хлоридов. Увеличение мочевины
крови стимулировало повышенный клиренс мочевины.
Применение водных нагрузок у животных приводило
к нормализации диуреза, о чем свидетельствовало раз-
витие хорошей корреляции в процессах клубочковой
фильтрации и канальцевой реабсорбции воды и хло-
ридов. Хотя не очень большое, но стойкое снижение
уровня секреторной активности канальцев в сочетании
с повышенным количеством очищаемой плазмы — еди-
ницей функционирующих канальцев — свидетельство-
вало о компенсируемом нарушении секреторных процес-
сов в канальцах почек (см. рис. 5.16).
Изучение динамики изменений суточного диуреза со-
баки в сроки от 10 до 15 месяцев после введения окиси
трития показало развитие постоянно возникающей поли-
урии (увеличение диуреза на 40—60%) и уменьшение
удельного веса мочи до 1015—1020. Однако через 14 ме-
сяцев на фоне стойкой полиурии наблюдается развитие
монотонности в колебаниях удельного веса, а затем
извращения в изменениях его. При уменьшении диуреза
происходило не увеличение, а уменьшение удельного
веса, и, наоборот, при повышении диуреза развивалось
увеличение удельного веса, что, по-видимому, связано
с началом развития нарушений в процессах реабсорб-
ции и концентрационной способности почек.
Исследование физико-химических свойств крови в
период хронического течения лучевой болезни у собак
свидетельствовало о развитии сгущения крови, сопро-
вождавшегося увеличением содержания гемоглобина и
объема эритроцитов. В период с 5 до 15-го месяца
величина гемоглобина находилась в пределах 90—114%
(15,0—19,0 г%) и объем эритроцитов по гематокриту
был в пределах 66—75%. Содержание воды в эритроци-
тах увеличивается на 1 —19%, количество хлоридов в
них уменьшается на 4—28%, за исключением 7, 8 и
11-го месяца, когда наблюдалось увеличение количества
хлоридов на 32—56%. Объем каждого эритроцита уве-
личивается в пределах от 10 до 43% по сравнению
с исходными величинами.
232
При общем анализе мочи наблюдаются постоянные
следы белка. Реакция мочи была от щелочной до
резко щелочной (pH 8—11). Микроскопическое исследо-
вание осадков мочи обнаружило появление большого
количества трипельфосфатов, аморфных солей (фосфор-
нокислого кальция, фосфорнокислой магнезии) и угле-
кислого кальция, мочевого песка и более крупных кон-
гломератов из фосфатных солей (рис. 5.18), а также
иногда эритроцитов, лейкоцитов, цилиндров и желчных
пигментов. Через 11 —15 месяцев у собак отмечается
развитие глюкозурии (1,5—2,5%).
Анализ результатов экспериментов по изучению
функциональной деятельности ночек у собак в поздние
сроки поражения окисью трития позволяет высказать
точку зрения о развитии длительной нормализации функ-
ции почек. Однако, как показали исследования, в дина-
мике некоторых показателей водно-солевого обмена и
функции почек полной нормализации нет и компен-
саторные способности организма, в том числе и почек
как органа, длительно обеспечивающего гомеостазис,
истощаются.
Характер изменений диуретических кривых при вод-
ных нагрузках, эозинопенической реакции при примене-
нии пробы Торна в сопоставлении с показателями почеч-
ных функций (увеличение реабсорбции воды и хлоридов)
свидетельствовал о нарушении в гипофиз-надпочечнико-
вой системе. Развитие в более отдаленные сроки глике-
мии, глюкозурии, фосфатурии и метаболического нефро-
литиаза, по-видимому, указывает на вовлечение в пато-
логический процесс паращитовидных и поджелудочной
желез, что может привести в дальнейшем к определен-
ной направленности почечной патологии.
Наблюдения за животными продолжаются.
Исследования, проведенные на белых крысах, пока-
зали, что при внутрибрюшинном введении животным
окиси трития в дозе 1,1 мкюри/г развивается острая
лучевая болезнь.
Изучение изменений функции почек у крыс показало
в основном развитие нарушений, аналогичное развитию
почечной патологии у собак. В ранние сроки после вве-
дения трития у большинства животных развивается
кратковременное повышение диуреза, сменяющееся тор-
можением и развитием олигурии и анурии у животных,
233
погибающих в острой стадии лучевой болезни. У вы-
живших животных наблюдается нормализация диуреза
Рис. 5.18. Мочевой песок (а) и более крупные
конгломераты из фосфатных солей (б) в моче у
собаки через 14 месяцев после введения окиси
трития в дозе 0,15 нкюри/г. Х140.
с развитием в некоторые сроки компенсаторной полиурии
и сохранением концентрационной способности почек.
Однако наряду с относительной нормализацией проис-
234
ходит развитие постоянной альбуминурии, доходящей
до массивной протеинурии (8—27°/оо)- Через 3—4 ме-
сяца развивается стойкое торможение диуреза. Выделе-
ние хлоридов с мочой снижается, за исключением сро-
ков, совпадающих с развитием компенсаторной полиу-
рии. В дальнейшем, как показали функциональные ис-
следования почек и морфологические исследования,
проведенные Д. А. Казбековой [46], у большинства крыс
развивается сосудистый нефросклероз с участками из-
вестковых метастазов. Последние в 100% случаев обна-
руживались у крыс с гиперплазией и опухолями пара-
щитовидной железы. У этих крыс в протоплазме эпи-
телия канальцев также обнаружены значительные скоп-
ления белкового тела Бенса—Джонса, что свидетельст-
вует о тяжелом и глубоком нарушении белкового
обмена. Следовательно, описанное выше появление фос-
фатурии и метаболического нефролитиаза у собак кор-
релирует с развитием гиперпаратиреоидизма у крыс.
В литературе, особенно зарубежной, имеются разно-
речивые данные о влиянии ионизирующего излучения на
почки. Некоторые авторы утверждают, что почечная
ткань относительно резистентна к облучению, а другие
исследователи считают, что повреждающий эффект мо-
жет быть вызван лишь очень большими дозами ионизи-
рующего воздействия. Однако многочисленные экспери-
ментальные работы отечественных и иностранных авто-
ров показали, что как при внешнем облучении, так и
особенно при попадании радиоактивных веществ внутрь
организма имеют место не только функциональные, но
и морфологические изменения в почках. Морфологиче-
ское изучение почек при лучевой патологии проведено
подробно и полно [47—54]. Детальные исследования
функции почек проведены в последние годы [55—62].
Важным итогом проведенных исследований является
попытка установления форм лучевой патологии почек
при остром и хроническом лучевом поражении.
Одной из характерных черт поражения почек являет-
ся развитие сосудистых изменений с исходом в нефро-
склероз. Отдельные авторы описывают развитие гипер-
тонии, базирующейся на сосудистой патологии, получен-
ной в клинических и экспериментальных исследованиях,
в особенности в отдаленные сроки поражения.
235
Особый интерес представляет изучение изменений
почечной функции у животных, пораженных окисью
трития, которые мало изучены. Как известно, изотоп
водорода — тритий — является мягким 0-излучателем.
При попадании трития в организм происходит равно-
мерное распределение изотопа по водной фазе.
В опытах на собаках при острой лучевой болезни,
вызванной окисью трития в дозах 0,3—0,15 мкюри/г,
в первые дни поражения наблюдается развитие нару-
шений водно-солевого обмена, которые выражались в
изменении содержания воды и хлоридов в цельной кро-
ви, сыворотке, плазме и эритроцитах и приводили к раз-
витию компенсаторной полиурии и повышенному выде-
лению хлоридов. Почки представляют собой орган,
который обеспечивает гомеостазис организма, функцио-
нальная деятельность почек тесно связана с гормональ-
ным режимом, в первую очередь, системы гипофиз —
надпочечники. В реакции почек в ранние сроки пораже-
ния была выявлена повышенная функция канальцевой
реабсорбции, а также изменение диуреза.
Известно, что изменение тонуса сосудов почек яв-
ляется ранним признаком развивающихся гемодинами-
ческих нарушений в организме.
В наших опытах в первые дни поражения наблюда-
лось увеличение эффективного почечного кровотока в
3—4 раза и клубочковой фильтрации в два раза. В даль-
нейшие сроки наблюдались резкие колебания кровотока
с развитием спазмов в отводящих и приводящих арте-
риолах клубочков, сменяющихся расширением сосудов
и развитием венозного застоя. Максимальная секретор-
ная активность канальцев снижается. У собаки с более
остро протекающей формой лучевой болезни и гибелью
на 14-е сутки наблюдаются с, первых дней поражения
снижение почечного кровотока и развитие застойного
полнокровия.
Известно также, что состояние водного обмена яв-
ляется одним из решающих факторов, определяющих
интенсивность и тип водного диуреза. Отмеченные в
работе [63] двугорбые кривые реакции и запоздалое вы-
ведение мочи при водных нагрузках (опсиурия), появ-
ление желчных пигментов, кристаллов билирубина в
моче, а также снижение синтетической функции печени
свидетельствовали о развитии поражения в ней.
236
Исследованиями установлена активная и регулирую-
щая роль эритроцитов в сдвиге содержания воды и хло-
ридов в крови пораженных животных, что, по-видимому,
связано с необходимостью сохранения осмотического
равновесия крови.
Общеизвестно, что, кроме почек, многие другие ор-
ганы и системы имеют отношение к процессу обмена
воды, хотя степень их участия неодинакова. Рассматри-
вая регуляторные механизмы водного обмена как еди-
ное целое, мы, естественно, полагали, что соответствую-
щие органы экскреторно-секреторной системы (почки,
кожа, желудок, слюнные железы) находятся между со-
бой в тесной функциональной взаимосвязи. По-видимо-
му, то или иное изменение в экскреции воды и хлоридов
в почках сопровождается соответствующими процессами
и в других секреторно-экскреторных органах.
Указанные изменения функциональных систем орга-
низма подтверждаются в наших исследованиях гистоло-
гической картиной поражения, а именно наличием зна-
чительных гемодинамических нарушений, обширных
кровоизлияний, выраженных застойных явлений, де-
струкцией сосудистой стенки и развитием дистрофиче-
ских и некробиотических нарушений в паренхиматозных
элементах органов. Обращает на себя внимание нали-
чие корреляции между функциональными и структур-
ными сдвигами в ночках, желудочно-кишечном тракте,
печени и других органах. Все описанные изменения в
органах усугубляются, как показали исследования
Г. А. Шальновой [64], нарушением иммунологической
реактивности организма. Речь идет о возможной мас-
сивной микробной инвазии. В частности, в сосудах по-
чечных клубочков и легких было обнаружено большое
количество бактериальных эмболов.
Резюмируя все изложенное, необходимо отметить,
что при острой форме поражения животных окисью
трития почки как орган, обеспечивающий гомеостазис
организма, могут не справляться с развивающимися на-
рушениями. Непосредственно перед гибелью животных
развивается почечная недостаточность с явлениями
олигоанурии и анурии как следствие указанных измене-
ний. Однако острая почечная недостаточность — процесс
обратимый. В описанных опытах из пяти собак, полу-
чивших окись трития в дозе 0,15 мкюри!г, три выжили.
237
У выживших животных через три месяца наступила
нормализация функции почек. Анализ результатов де-
тального изучения функциональной деятельности почек
позволяет высказаться в пользу наличия длительной
нормализации функции почек. Тем не менее длительные
исследования изменений показателей ' водно-солевого
обмена и функции почек указывают все же на истоще-
ние компенсаторных механизмов. При хроническом те-
чении поражения окисью трития, по-видимому, происхо-
дит суммирование эффектов прямого действия окиси
трития на клетки в сочетании с развивающимися гемо-
циркуляторными расстройствами в различных органах
и системах организма. В частности, изменяется гормо-
нальный режим вследствие развивающихся нарушений
в эндокринных железах (гипофиз-надпочечниках, пара-
щитовидных, щитовидных, половых и пр.). В итоге пер-
вично развивающийся сосудистый нефросклероз усугуб-
ляется фосфатурией, метаболитным нефролитиазом с
возможным развитием нефрокальциноза, что, по-види-
мому, обусловлено в определенные сроки поражения
нарастанием гиперпаратиреоидизм(а.
Таким образом, полученные данные в эксперименте
на животных, пораженных окисью трития, позволяют
характеризовать ренальные и экстраренальные меха-
низмы нарушений функции почек в зависимости от из-
менений водно-солевого обмена, гемодинамики и нейро-
гуморальной регуляции.
Сравнивая изменения функции почек и водно-соле-
вого обмена при остром поражении животных тритием
с изменениями у животных при общем облучении (рент-
геновское и у-облучение) и облучении инкорпорирован-
ным Sr90, можно считать их аналогичными. Основанием
для развития почечных изменений при указанных видах
ионизирующих воздействий является преобладание экс-
траренальных механизмов нарушений.
4. ВЛИЯНИЕ ОКИСИ ТРИТИЯ И у-ОБЛУЧЕНИЯ
НА НЕКОТОРЫЕ ФЕРМЕНТЫ ТКАНЕЙ КРЫС
Л. Л. Федоровский
Одним из существенных проявлений действия иони-
зирующей радиации на организм является нарушение
процессов обмена веществ. В механизме этих сдвигов
238
важную роль может играть изменение активности фер-
ментов, катализирующих те или иные процессы обме-
на. Вместе с тем литература по этому вопросу ограни-
чена и часто противоречива. Подавляющее большинство
проведенных в этом плане исследований посвящены
изучению активности ферментов при внешнем рентге-
новском облучении. Влияние инкорпорированных радио-
активных веществ, в том числе соединений трития, изу-
чено недостаточно.
В этой работе мы исследовали влияние окиси
трития на активность некоторых ферментов ткани пе-
чени и селезенки сравнительно с другим видом воздей-
ствия— общим у-облучением. В качестве объектов на-
блюдения были выбраны аденозинтрифосфатаза (АТФ-
аза) и глютамико-пировиноградная трансаминаза. Пер-
вая является основным ферментом, отщепляющим мак-
роэргическую фосфатную группу от АТФ и освобожда-
ющим при этом энергию, необходимую для протекания
процессов обмена веществ.
Трансаминазы осуществляют процессы переаминиро-
вания аминокислот. O6ja фермента локализуются пре-
имущественно в митохондриях клеток [65, 66].
Исследование активности АТФ-азы проводили в тка-
ни печени и селезенки по методу И. Б. Збарского и
Н. А. Брискер [67]. Глютамико-пировиноградную транс-
аминазу определяли в печени по методу Т. С. Пасхи-
ной [68].
У пораженных животных, кроме исследования ак-
тивности ферментов и веса их органов, изучали содер-
жание лейкоцитов в крови и динамику прироста веса.
Опыты были проведены на 165 белых крысах-сам-
цах весом 180—200 г. 105 животным подкожно вводили
окись трития из расчета 0,3 или 0,6 мкюри/г.
Для сравнительной оценки биологической эффек-
тивности окиси трития 60 крыс облучали у-лучами Со60
в дозах 350, 525 и 700 р. Животных забивали декапи-
тацией на 1, 3, 4, 7—8, 14, 21, 28-е сутки после воздей-
ствия.
Клиническая картина поражения окисью трития
свидетельствует о том, что при попадании его в орга-
низм в дозе 0,3 мкюри/г возникает легкая форма лу-
чевой болезни. Количество лейкоцитов в крови к треть-
им суткам снижалось в среднем до 1300 в 1 мм?. Лейко-
239
Активность АТФ-азы ткани печени крМс, пораженных окисью тритий
НТО: 0,3 мк.10-
ри/г
^-облучение:
350 р
Время после
Вид воз-
действия
и доза
58,64 9,4
(77,1%)
88,5 1 4,5
(Н6,4%)
0,0038
0,384
54, 7 ! 7 0,0031 1 0
(72,3%)
98,4 >.6, 2 0,028 5
(130%)
65,5±5,2
(86%)
1 10±9,2
(144,7%)
0,41
0,005
7
Примечание. Цифры в скобках — процентное содержание фермента
фора на 100 мг сырой ткани.
пения держалась до 14 суток. Одновременно можно
было видеть отставание в динамике прироста веса под-
опытных животных.
При введении окиси трития в дозе 0,6 мкюри/г кар-
тина поражения была более тяжелой. Лейкопения дер-
жалась до двух месяцев с момента воздействия. По
данным В. Ф. Журавлева [69], более существенным бы-
ло отставание в приросте веса животных.
Анализ распределения и накопления окиси трития
в организме, проведенный А. Г. Истоминой, свидетель-
ствует о том, что суммарная доза радиации, полученная
организмом за 28 суток (при введении 0,3 мкюри/г),
составляет около 360 рад.
Основную часть дозы облучения организм получает
в течение первой недели после введения окиси трития —
до 280 рад. В дальнейшем увеличение дозы происходило
незначительно. За последующие три недели суммарная
доза возрастала лишь на 80 рад. При введении окиси
трития в дозе 0,6 мкюри/г суммарная доза радиации
на организм за 28 суток составляла около 700 рад.
Данные об изменении активности АТФ-азы в печени
пораженных крыс представлены в табл. 5.11.
Как видно из представленной таблицы, при введении
окиси трития в дозе 0,3 мкюри!г происходит угнете-
ние активности АТФ-азы. Уже через сутки активность
240
Таблица 5.11
в дозе 6,3 мкюри/г и облученных у-лучами в дозе 350 р
поражения, сутки
28
1 4
21
59 4.1 1.6
(7 7,6%)
80,5-17,3
(106%)
0,004
0,59
48'3 0,004 7
(63%)
1 1 014,9 0,007 —
(144.7%)
5814,7
(76%)
0,002
5
3
относительно нормы. Активность фермента выражена в микрограммах р фос-
фермента уменьшалась до 77,1% исходного уровня.
И в последующие сроки уровень активности АТФ-азы
был снижен до 63—76% относительно нормы. Измене-
ния активности фермента оказались статистически до-
стоверными во все сроки наблюдения (за исключением
седьмых суток, см. табл. 5.11). Аналогичные данные
были обнаружены при поражении крыс полонием в до-
зе 0,1 мкюри/кг [70].
Изменения активности аденозинтрифосфатазы при
облучении крыс у-лучами в дозе 350 р носили иной
характер. Как видно из табл. 5.11, мы не наблюдали
снижения активности фермента в печени. В отдельные
сроки наблюдения (на 3—7 и 21-е сутки после облуче-
ния) имело место даже повышение активности фермен-
та— на 30—44,7%- Об этом же свидетельствуют и ли-
тературные данные. Некоторые исследователи [71—74]
при внешнем у- и рентгеновском облучении крыс и
мышей не отметили существенных изменений активно-
сти АТФ-азы ткани печени.
Вместе с тем имеются сведения о том, что при
внешнем облучении уровень фермента в ткани селезен-
ки (органе, отличающемся высокой радиочувствитель-
ностью) заметно повышается [75—77].
Было исследовано содержание аденозинтрифосфата-
зы в ткани селезенки при поражении крыс окисью три-
16 Окись трития
241
тия в дозе 0,6 мкюри/г. Полученные данные сйидетёлЪ*
ствуют о том, что и в этом органе при поражении
окисью трития у животных происходит снижение ак-
тивности фермента (табл. 5.12).
Таблица 5.12
Изменение активности АТФ-азы в ткани селезенки при поражении
‘ крыс окисью трития в дозе 0,6 мкюри/г
Время после пораже- ния. сутки Активность АТФ-азы Вес селезенки, г
мкг фосфора на 100 мг ткани % от нормы
1 -е 59,9±3,3 93,7 0,6
4-е 46,0-f-8,6 71,8 0,3 3
8-е 5 ’, 3 -f- 4,3 91,1 0,35
20-е 45,7± 1,8 71,4 0,6
Норма 64 ± 1,4 103 0,6
Как видно из таблицы, активность АТФ-азы сни-
жается в разные сроки до 71,8—71,4% исходного уров-
ня. Вместе с тем у пораженных животных происходит
значительное уменьшение веса селезенки (в отличие от
печени, вес которой существенно не изменялся). Осо-
бенно выраженное снижение наблюдается на четвер-
тые—восьмые сутки, когда вес селезенки составляет
лишь 58,3% относительно контроля. Поэтому при рас-
чете активности фермента на весь орган снижение ее
уровня особенно отчетливо.
Таким образом, сравнительные данные свидетельст-
вуют о различной направленности изменений содержа-
ния АТФ-азы в печени и селезенке при поражении
организма окисью трития и у-облучении в сопостави-
мых дозах. Характерным для биологического действия
окиси трития, как, по-видимому, и других инкорпориро-
ванных изотопов (в частности, Ро210), является угнете-
ние АТФ-азы в ткани органов.
Изменения активности трансаминазы в печени пора-
женных животных приведены в табл. 5.13.
Как видно из таблицы, при введении окиси трития
в дозе 0,3 мкюри/г существенных изменений активности
трансаминазы в печени не происходило. Некоторые ко-
242
Таблица 5.13
Изменения активности трансаминазы печени крыс, пораженных
окисью трития в дозе 0,3 и 0,6 мкюри/г и у-лучами Со60 в дозе 350 р
Серия опытов Время после поражения, сутки
1 А±т . —4 А±т 7 Акт 14 Л.т 20-21 А±т 28 Л т
Поражение окисью трития в дозе 0,3 мкюри/г Поражение окисью трития в дозе 0,6 мкюри/г Облучение 7-лучами в дозе 350 р 5 15± ±678 4з66± ±173 5s23± ±598 4891 ± ±4~5 3437 ± ±681 5720 ± ±931 5927 + ±513 5997 ± ±498 5285 ± ±369 6705 ± ±578 7816± ±749 5597 ± ±458 5312 ± ±832 8561 ± ±1033 5057 1- ±735 6016 ± ±230
Примечание, Активность фермента выражена в единицах на 1 г ткани.
В норме (у контрольных крыс) она составляла 601G±662 ед.
лебания ее уровня при статистической обработке ока-
зались недостоверными. Вместе с тем на третьи и 28-е
сутки можно было отметить тенденцию к понижению
активности фермента. На третьи сутки она составляла
в среднем 4891 ±475 ед. (в норме 6016+662), на 28-е
5057±735 ед. При увеличении дозы окиси трития до
0,6 мкюри/г изменения трансаминазы в ранние сроки
после поражения (1—4-е сутки) были выражены более
отчетливо. На первые сутки активность фермента сни-
жалась до 4866± 173 ед., на четвертые сутки до 3437+
+681 ед. В последующие сроки уровень содержания
фермента находился в пределах исходных цифр.
В отличие от действия окиси трития у-облучение
крыс в дозе 350 р вызывает иную динамику изменения
фермента. В ранние сроки после облучения не было
отмечено заметных изменений в содержании фермента
в печени. На 14 и 21-е сутки уровень трансаминазы
повысился до 7816—8511 ед. Подобная волнообразная
направленность изменений трансаминазы при внешнем
рентгеновском облучении крыс была отмечена и дру-
гими авторами [78, 79].
Можно полагать, что изменения активности фермен-
тов при действии на организм ионизирующей радиации,
как и при других формах патологии, связаны с измене-
нием функционального состояния гипофиз-адренало-
16* 243
вой системы. Об этом свидетельствуют многочисленные
исследования отечественных и зарубежных авторов
[76, 78, 80]. Так, Е. А. Прокудиной [75] показано, что
адреналэктомия предотвращает повышение активности
аденозинтрифосфатазы в селезенке облученных живот-
ных.
Мы сделали попытку проследить, в какой мере регу-
ляторные механизмы (в частности, надпочечники) от-
ветственны за изменения ферментативной активности в
ткани печени при поражении организма окисью три-
тия. Для этого была проведена серия исследований на
адреналэктомированных животных. Опыты с крысами
начинали через трое суток после адреналэктомии
(табл. 5.14).
Из таблицы видно, что у адреналэктомированных
животных уровень трансаминазы в печени резко сни-
жается. Если у интактных крыс содержание фермента
составляло в среднем 6016±662 ед., то через сутки
после адреналэктомии оно уменьшалось до 1981 —
2284 ед. С течением времени содержание фермента в
печени у контрольных адреналэктомированных крыс
постепенно повышалось. Так, к 14-м суткам активность
трансаминазы составляла 2525±303 ед.; к 21-м 4080±
±449. Можно полагать, что повышение трансаминазной
активности, по-видимому, являлось следствием разра-
стания хромафиновой ткани у адреналэктомированных
животных и стимуляции активности трансаминазы.
У адреналэктомированных животных, пораженных
окисью трития, за три недели наблюдения не было от-
мечено восстановления активности трансаминазы. На
21-е сутки после поражения содержание трансаминазы
составляло 1962+144 ед. Отличия в уровне содержания
трансаминазы в печени контрольных адреналэктомиро-
ванных крыс и пораженных окисью трития оказались
статистически достоверными. У животных, облученных
у-лучами в дозе 350 р, восстановление трансаминазной
активности происходило практически так же, как и
у контрольных адреналэктомированных животных. Не-
которые различия в уровне содержания трансаминазы
этих групп животных не были статистически достовер-
ными.
Различие в темпах восстановления уровня фермента
в печени у животных, пораженных окисью трития в
244
Таблица 5.14
Активность глютамико-лировиноградной трансаминазы в ткани печени у адреналэктомированных крыс,
пораженных окисью трития в дозе 0,3 мк^ри/г и облученных 7-лучами в дозах 350 и 525 р
Время после поражения, сутки
1 3 7 14 21
Серия опытов Количество животных А т Количество животных IU , у Количество животных А /п Количество 1 животных 1 1 т Кол лчество животных
Адреналэктомированные крысы, контроль 7 2153 ±358 7 2407 + 274 7 2195 + 233 7 2525+303 5 4330 +449
Адреналэктомированные крысы, пораженные окисью трития 5 2284 + 231 5 1805 + 103 8 1460 ±99 6 1859 ±123 5 1962±144
Адреналэктомированные крысы, облученные у-лу- чами (350 р) 5 1981 +436 5 2Г6±152 5 1894±125 4 25)1 + 165 3 5100±366
Адреналэктомированные крысы, облученные 7-лу- ча ми (525 р) — 3 2030 + 532 I i 3 1104 ±336 3 849 ±240 3 1-60 + 55
дозе 0,3 мкюри/г и облученных у-лучами в дозе 350 р
(т. е. получивших примерно одинаковые дозы облуче-
ния), связано, по-видимому, с различием ОБЭ этих ви-
дов излучения. Как известно, в зависимости от объектов
наблюдения и примененных тестов ОБЭ для окиси три-
тия колеблется в довольно широких пределах — от 1,2
до 2,2.
Приведенные выше данные свидетельствуют о том,
что в отношении ферментативной активности ОБЭ для
окиси трития больше единицы. По некоторым данным
[81], ОБЭ для соединений трития по интегральному
показателю — смертности мышей — приблизительно со-
ставляет 1,7.
Для оценки ОБЭ окиси трития по взятому тесту
группа адреналэктомированных крыс была облучена
у-лучами в дозе 700 и 525 р. Оказалось, что облучение
крыс в дозе 700 р приводит к высокой смертности жи-
вотных (все они погибли к 14-м суткам) и резкому
падению уровня трансаминазы в ткани печени. Другая
группа адреналэктомированных животных была облу-
чена у-лучами в дозе 525 р (доза, в 1,5 раза большая
по сравнению с дозой, накопленной организмом при
введении окиси трития).
Как видно из представленной таблицы, изменения
трансаминазной активности в ткани печени в этом слу-
чае были близкими к тем, которые наблюдались у крыс,
пораженных окисью трития. К 21-м суткам наблюдения
уровень трансаминазы был практически одинаковым у
обеих групп животных— 1962 и 1860 ед. соответст-
венно.
Понятно, что приведенные выше наблюдения не да-
ют возможности категорически высказаться об ОБЭ
окиси трития, ибо динамика накопления суммарной
дозы радиации при введении окиси трития и у-излуче-
ьии различна. Если принять, что мощность дозы не
будет оказывать существенного влияния на характер
биологического действия, то коэффициент ОБЭ окиси
трития (по исследованному нами показателю) близок
к 1,5.
Таким образом, полученные данные о состоянии фер-
ментативной активности АТФ-азы и трансаминазы в
печени и селезенке при поражении организма окисью
трития свидетельствуют о том, что даже несмертельные
246
дозы окиси трития (0,3 и 0,6 мкюри/г} вызывают тор-
можение активности АТФ-азы и трансаминазы. В боль-
шей мере это относится к АТФ-азе, активность кото-
рой была снижена за все сроки наблюдения (до 28 су-
ток после поражения). Обращает внимание тот факт,
что облучение животных у-лучами в аналогичной дозе
не вызывает такого эффекта. Эта же зависимость от-
мечена нами и в отношении активности трансаминазы.
Анализ литературных данных о влиянии рентгеновского
и у-излучения на активность указанных ферментов [78,
82, 83] подтверждает полученные нами факты устойчи-
вости ферментов печени или их активацию при внешнем
у-облучении. По-видимому, различие в действии внеш-
него у-облучения и окиси трития связано с особенностя-
ми биологического действия последнего на организм.
Это соединение отличается не только относительно рав-
номерным распределением в организме, но и способ-
ностью проникать в микроструктуры клетки. Можно ду-
мать, что более продолжительное во времени облучение
митохондриального аппарата клетки, создаваемое
окисью трития, по сравнению с внешним облучением
вызывает угнетение ферментативной активности. Ана-
логичное угнетение активности АТФ-азы в печени и
селезенке происходит также при попадании Ро210 в
организм [70]. По-видимому, и в этом случае эффект
связан с продолжительным во времени облучением
Ро210 микроструктур клеток.
Проведенные опыты на адреналэктомированных жи-
вотных свидетельствуют о том, что в реакциях организ-
ма при поражении его окисью трития существенную
роль играют надпочечники. Так, восстановление актив-
ности трансаминазы в ткани печени адреналэктомиро-
ванных крыс, пораженных окисью трития, значительно
отстает от темпов восстановления ферментативной ак-
тивности контрольных животных. У адреналэктомиро-
ванных затравленных крыс происходило более значи-
тельное изменение содержания лейкоцитов в крови и
более выраженное отставание в весе. Среди этой группы
наблюдались также случаи гибели животных при вве-
дении им окиси трития в дозе 0,3 мкюри/г. В группе
пораженных интактных крыс гибели животных в эти
сроки не наблюдали.
247
5. ПАТОЛОГИЧЕСКАЯ АНАТОМИЯ ПОРАЖЕНИЯ ОКИСЬЮ
ТРИТИЯ
Д. А. Казбекова
Среди большого количества искусственных изотопов
мягкий р-излучатель тритий является весьма токсичным
элементом.
Морфология поражения окисью трития изучена
мало. Имеются сведения о морфологических изменениях
у кроликов, затравленных окисью трития от 0,3 до
0,5 мкюри/г [84].
В этом разделе монографии приведена патоморфоло-
гическая характеристика изменений, возникающих в
организме крыс и собак под влиянием различных доз
окиси трития.
Результаты эксперимента показали, что окись три-
тия в дозах 2,4; 1,2; 1,0 мкюри/г у крыс вызывает
острую лучевую болезнь, приводящую к гибели 100%
животных в течение 15 суток (2,4 мкюри/г), 30 суток
(1,2 мкюри/г) и 60% в течение 30 суток (1,0 мкюри!г).
Для собак окись трития оказалась более токсичной,
100%-ная гибель животных в течение 30 суток наблю-
дается при введении изотопа в дозе 0,3 мкюри/г.
Тритий в дозах 0,6; 0,3; 0,15; 0,08 мкюри/г обуслов-
ливает развитие у крыс подострой и хронической форм
лучевой болезни. При однократном введении окиси три-
тия крысы практически не погибают в подострой стадии
болезни.
Патологическая анатомия острой лучевой болезни
В острой стадии лучевой болезни при патологоана-
томическом обследовании у крыс и собак на первый
план выступают явления геморрагического диатеза (у
крыс 89%, у собак 100%). Частота, время появления
и степень выраженности геморрагического синдрома
зависят от количества введенной окиси трития, вида
животного и продолжительности жизни.
Наиболее выраженным этот симптом был на 9—
13-е сутки. Массивные кровоизлияния к этому сроку
локализовались в серозной и слизистой оболочках же-
лудка, тонком и толстом кишечнике, сердечной сорочке
248
и лимфатических узлах; в подкожной клетчатке крово-
излияния были точечными.
Расстройства кровообращения у собак были более
значительными, чем у крыс. Характерно, что здесь до-
минировали множественные обширные кровоизлияния, и
степень их выраженности четко зависела от продолжи-
тельности жизни животного и в меньшей степени от
количества введенного изотопа. Причем у собак с вы-
раженными геморрагиями во внутренних органах кож-
ные и мышечные кровоизлияния были незначительными
и, наоборот, при обширных и множественных кровоиз-
лияниях в кожу и мышцы туловища синдром был слабо
выражен во внутренних органах.
К 30-м суткам этот процесс, по-видимому, купирует-
ся, так как у собаки, павшей к этому сроку, свежие
кровоизлияния отсутствовали, в то время как следы
кровоизлияния под кожу наблюдались в виде коричне-
ватых пятен различной формы и величины.
При микроскопическом исследовании расстройства
гемодинамики выявляются в форме кровоизлияний и
застойного полнокровия во всех органах. Гистологи-
чески они выражаются в виде изменения тонуса сосудов
(артерии находятся в состоянии спазма; капилляры,
вены резко расширены), кровоизлияний в строму и функ-
циональные элементы органов (per rexum, per diape-
desin), резких периваскулярных отеков, отеков и раз-
волокнения стромы органов, слущивания и вертикаль-
ного стояния ядер эндотелия сосудов, изменения состоя-
ния крови (эритроциты в состоянии стаза и престаза).
В острой стадии лучевой болезни особенно выражен-
ные изменения обнаруживаются в кроветворных орга-
нах. У всех животных при вскрытии костный мозг был
бордово-красным, блестящим, жидким. У крыс обнару-
живаются разрушения кроветворной ткани костного
мозга, но с некоторыми отличиями при введении раз-
ных доз. Так, при введении 2,4 мкюри/г окиси трития
костный мозг не содержит кроветворных клеток, его
строма заполнена эритроцитами и редкими вытянуты-
ми эндотелиальными клетками (рис. 5.19). При введе-
нии дозы 1,2 мкюри/г костный мозг также становится
апластическим с геморрагическим пропитыванием
стромы, но в этом случае уменьшение общего числа
клеток менее значительно. При дозе 1,0 мкюри!г отме-
249
чают дегенерацию (фрагментация, пикноз, рексис)
кроветворных клеток, гиперемию синусов, кровоизлия-
ния в строму. При действии трития в дозе 2,4 мкюри/г
репаративные процессы отсутствуют. При воздействии
Рис. 5.19. Костный мозг крысы. Пол-
ная деструкция; 2,4 мкюри/г; девя-
тые сутки. Х400.
в дозах 1,2 и 1,0 мкюри/г с 13—14-х суток наблюдаются
первые признаки регенерации в виде увеличения коли-
чества ретикулярных клеток и элементов типа гемоци-
тобластов. Подобные изменения происходят и в лимфа-
тических узлах, и в селезенке.
Микроскопически изменения в селезенке обнаружи-
ваются в виде деструкции фолликулов (рексиса, пикно-
за ядер), торможения селезеночного кроветворения
(отсутствия кроветворных клеток) и возникновения
ареактивных бактериальных некрозов.
На 4—10-е сутки действия окиси трития в дозах 2,4;
1,2 и 1,0 мкюри/г в селезенке определяется набухание
эндотелия, гиперемия красной пульпы со стазом, акти-
250
визация стромы (ретикулярных и фибробластов).
В строме органа появляется масса глыбок свободного
и фагоцитированного гемосидерина.
Рис. 5.20. Селезенка и почка
крысы:
а — реактивные бактериальные оча-
ги на фоне резкого обеднения лим-
фоидной ткани. 1.0 мкюри/г, 11-е
сутки. Х280: б — бактериальный
очаг с зоной некроза вокруг,
0,3 мкюри/г, 1 год 3 месяца. Х280;
в — бактериальные эмболы в капил-
лярах клубочка, 2.4 мкюри/г, 9-е
сутки. Х200.
На девятые сутки после введения изотопа в дозе
2,4 мкюри/г в центре фолликулов наблюдаются некро-
тические фокусы, а при дозах 1,2 и 1,0 мкюри/г к этому
251
сроку и позже определяются бактериальные очаги.
В этих случаях на всем препарате можно отметить
лишь до десятка лимфоцитов (рис. 5.20, а). Вокруг бак-
териальных масс расположена зона ареактивного не-
кроза (рис. 5.20, б). В единичных фолликулах митозы
полностью отсутствуют.
В лимфатических узлах у крыс с первых суток ги-
бели отсутствуют вторичные узелки, на их месте обна-
руживаются ретикулярные клетки и клеточный детрит;
лимфоциты находятся лишь в мякотных шнурах. На
11 — 13-е сутки у всех животных, получивших 1,2 и
1,0 мкюри/г, отмечают активизацию ретикулярных кле-
ток стромы и повышение фагоцитарной функции макро-
фагов. На 18-е сутки при введении изотопа в этих же
дозах обнаруживают некоторые признаки регенерации
лимфопоэза в мякотных шнурах в виде появления моло-
дых крупных лимфоцитов.
Нарушения в кроветворных органах собак были бо-
лее тяжелыми, чем у крыс.
В лимфатических узлах собак на 15—30-е сутки
опыта лимфоидная ткань полностью замещается изме-
ненной кровью. В корковой части узла происходит рас-
пад эритроцитов с образованием гемосидерина. В моз-
говой части лимфатических узлов наблюдаются единич-
ные очаги ретикулярных клеток и клеток стромы.
У собаки, павшей на 30-е сутки (доза 0,15 мкюри/г).
обнаружили изменения глоточного лимфоидного коль-
ца, которые могут быть охарактеризованы как некро-
тически-язвенная ангина.
В костном мозге отмечают полное опустошение функ-
циональных элементов. Костный мозг собак в это время
представляет собой шнрокопетлистую сеть из резко
растянутых, переполненных эритроцитами синусов,
окаймленных немногочисленными эндотелиальными на-
бухшими вытянутыми клетками. Наиболее тяжелая кар-
тина поражения была у собаки, прожившей 30 суток.
Выраженные дегенеративно-некробиотические изме-
нения наблюдаются и в паренхиматозных органах.
На вскрытии (в первые 10 суток) у 44% крыс печень
увеличена, полнокровна, с закругленными краями и жел-
товато-серым рисунком под капсулой. В дальнейшем
она остается увеличенной, тестоватой консистенции и
приобретает глинистый цвет. Гистологически в основе
252
изменений печени лежа! дегенеративные процессы, охвй'
тывающие печеночные и купферовские клетки.
Рис. 5.21. Печень крыс:
а — гибель печеночных клеток,
2,4 мкюри/г, 9-е сутки. Х400; б —
гибель паренхиматозных клеток по
периферии долек, 0,3 мкюри/г, 1 год
7 месяцев. Х50: в — ожирение про-
топлазмы печеночных клеток,
0.3 мкюри/г, 2 года. Х200.
У крыс, павших на четвертые—девятые сутки после
затравки окисью трития в дозе 2,4 мкюри/г, развива-
ются набухание и лизис ядер печеночных и купферов-
ских клеток (рис. 5.21, а), в расширенных капиллярах
253
йечейи йаблюдается стаз эрйтроЦй+ой. Этй очагй Микро-
некрозов находятся в центральных и средних частях
долек. У животных, павших позже этих сроков (дозы
2,4 и 1,2 мкюри/г), обнаруживают множественные, до-
вольно обширные очаги некрозов с пикнозом и рексисом
ядер купферовских клеток. В дальнейшем большая часть
печени оказывается некротизированной. Отмечается зна-
чительный полиморфизм ядер печеночных клеток. К де-
вятым суткам у 18% животных, получивших 2,4 и
1,2 мкюри/г окиси трития, развивается крупнокапель-
ное ожирение протоплазмы сохранившихся печеночных
клеток. При действии изотопа в дозе 1,0 мкюри/г уча-
стки сформированных некрозов отсутствуют.
В очагах некрозов на 12—13-е сутки появляются
макрофаги и гистиоциты, увеличенные в объеме; прото-
плазма этих клеток наполнена частицами некротиче-
ского материала.
На 18-е сутки обнаруживают признаки регенерации
паренхимы печени у 12% животных (дозы 1,2 и
4,0 мкюри/г), о чем свидетельствует увеличение коли-
чества двух-, трех, четырехъядерных печеночных клеток,
особенно вокруг участков некроза.
В печени собак престатическос расстройство крово-
обращения в центральных и септальных венах и во
внутридольковых венозных капиллярах сопровождается
дискомплексацией, атрофией и дистрофией паренхима-
тозных клеток, вплоть до некрозов. Наиболее тяжелые
изменения были у собаки, павшей на 30-е сутки опыта
(доза 0,15 мкюри/г). В этом случае отмечают множест-
венные очаги микропекрозов в центрах долек и резко
выраженную жировую дистрофию протоплазмы «со-
хранившихся» по периферии долек клеток.
Действие окиси трития на почки характеризуется де-
генеративно-циркуляторными расстройствами. Макро-
скопически у всех животных почки бледные, дряблые,
с серым точечным рисунком под капсулой.
У 40% животных, павших на четвертые-пятые сутки
при введении 2,4 мкюри/г, развиваются паралитическая
гиперемия капилляров клубочков, расширенных и за-
битых эритроцитами, и дистрофия эпителия извитых
канальцев в виде мутного набухания. В артериолах
обнаружено поперечное стояние ядер эндотелия. На
седьмые-восьмые сутки после введения 2,4 и \,2 мкюри/г
254
Окиси трития И на 10—12-е сутки после введений
1,0 мкюри/г дегенеративные изменения эпителия изви-
тых канальцев были более глубокими — в виде зерни-
стого и вакуольного перерождения, вплоть до некроза.
Боуменовы капсулы расширены. Рисунок петель клу-
бочков лапчатый. В рукоятке клубочков наблюдается
незначительное увеличение числа соединительнотканых
элементов.
На 13—15-е сутки обнаруживают некоторые приз-
наки регенераторных процессов (27% крыс, дозы 1,0
и 1,2 мкюри/г), на что указывает* появление в эпителии
канальцев крупных клеток с необычно большими ядра-
ми; иногда встречаются трех-, четырехъядерные клетки.
Под микроскопом к этому сроку почка имеет «кружев-
ной» вид в связи с расширением и уплощением эпите-
лиальной выстилки канальцев. Строма органа отечна.
На 9—18-е сутки у выживших к этому сроку крыс
появляется большое количество бактериальных эмбо-
лов в капиллярах клубочка (см. рис. 5.20, в).
В почках собак на 15-е сутки опыта характерен
резчайший отек вокруг расширенных сосудов венозно-
капиллярной сети, большое количество апоплектических
клубочков и множественные кровоизлияния. Тяжесть
изменений в паренхиматозных элементах прямо пропор-
ционально связана с продолжительностью жизни собак.
У животного, прожившего 30 суток (доза 0,15 мкюри/г),
наряду с более выраженными нарушениями гемодина-
мики, клетки эпителия извитых канальцев большей
частью некротизированы, а сохранившиеся находятся в
состоянии зернистого и жирового перерождения. Реге-
нерации функциональных элементов в эти сроки не от-
мечено. На 30-е сутки наблюдается некоторое увеличе-
ние клеток стромы вокруг сосудов, в рукоятках клубоч-
ков и по соединительнотканым прослойкам вокруг
канальцев.
В легких крыс через семь суток после затравки раз-
виваются циркуляторные и альтеративные изменения.
Определяется резкое расширение капилляров со стазом
и диапедезом эритроцитов, мелкими и крупными крово-
излияниями, массивным расширением перегородок
вследствие пропитывания эритроцитарной массой. Ги-
стиоциты набухают, появляются гигантские «пенистые»
макрофаги, содержащие в протоплазме капли жира,
255
белковые зерна, эритроциты, гемосидерин. К 13—15-ivf
суткам у всех крыс эксудат и клеточный детрит расса-
сываются, ткань перегородок нормализуется; местами
легкие становятся эмфизематозными.
В легких собак из-за застойного полнокровия в ка-
пиллярах создаются предпосылки к компрессионному
ателектазу. По-видимому, в других участках легких
викарно развивается эмфизема. Внутри части альвеол
определяется серозный выпот. Клетки бронхиального
эпителия набухают, развивается пикноз их ядер и пол-
ное слущивание эпителиального пласта в большинстве
бронхов. Наиболее выраженная картина поражения об-
наружена у собаки, получившей 0,15 мкюри/г окиси
трития, но прожившей 30 суток. На 15-е сутки в легких
выявляется большое количество бактериальных очагов
без фагоцитарной реакции вокруг них. К 30-м суткам
фагоцитарная функция, по-видимому, восстанавли-
вается. На препаратах видно большое количество фаго-
цитов, гистиоцитов с осколками некротического мате-
риала, эритроцитами, гемосидерином, бактериями в
протоплазме.
В яичках у 100% крыс при всех дозах развивается
гибель зародышевых клеток. Образуются огромные,
многоядерные клетки с правильным расположением
ядер (рис. 5.22, а). Механизм их возникновения, по-
видимому, связан с тем, что часть сперматоцитов утра-
чивает способность к нормальному делению. Процесс
осуществляется таким образом, что ври делении ядра
протоплазма этих клеток не делится.
В яичках собак происходит тяжелая дегенерация
семеобразовательных клеток. Характерно, что в этом
органе менее выражены застойное полнокровие и крово-
излияния. Отек интерстициальной ткани значительный.
Ярко выраженными в гистологической картине пора-
жения являются изменения в кишечнике и желудке
собак.
В тонком кишечнике обнаружены обширные крово-
излияния под слизистую и в слизистую оболочки с рас-
падом эритроцитов (рис. 5.23, а, б). Щеточная каемка
части клеток ворсинок отторжена. Строма ворсинок
резко отечна, клетки набухли, с пикнотичными ядрами.
Наблюдаются изменения ганглиозных клеток интраму-
ральных узлов в виде вакуолизации и лизиса ядер.
256
У собаки, павшей на 30-е сутки, обнаруживают более
значительные повреждения с обширными поверхност-
ными некрозами слизистой оболочки.
Рис. 5.22. Яичко крыс:
а — атипичные клетки в просвете
канальцев, отек. 1.2 мкюри/г-, 8-е
сутки. X 200: б — те же клетки на
фоне редукции сперматогенеза,
0.3 мкюри/г, 2 года 3 месяца. Х200;
в — отложение извести в каналь-
цах. 0.3 мкюри/г, 1 год 9 месяцев.
Х70.
В толстом кишечнике с 15-х суток отмечали распро-
страненные некрозы поверхностных отделов слизистой
(см. рис. 5.23, г) и еще более глубокие, чем в тонком
17 Окись трития 257
Рис. 5.23. Желудочно-кишечный тракт собак:
а — кровоизлияния в подслизистую и слизистую оболочки тонкого ки-
шечника, 0,3 мкюри/г, 30-е сутки: б — то же, 0.15 мкюри/г, 30-е сутки.
Х50; в — некрозы слизистой желудка, 0,15 мкюри/г, 30-е сутки. Х70;
г — некрозы слизистой толстого кишечника, 0.15 мкюри/г, 30-е сут-
ки. Х70
кишечнике, нарушения нервных клеток и интрамураль-
ных сплетений. Эти повреждения возникают в тех уча-
стках, где обнаруживаются изменения в сосудах и кро-
воизлияния в подлежащие слои.
В желудке у собаки, павшей на ЗО-е сутки опыта, на-
ряду с обширными кровоизлияниями в подслизистую и
мышечную оболочки, наблюдаются некроз и отторжение
значительной части слизистой оболочки (см. рис. 5.23, в).
Выраженные изменения отмечаются в надпочечни-
ках животных. Здесь излившаяся кровь и резкий отек
стромы вызывают сдавливание, дегенерацию и гибель
функциональных элементов. Наиболее отчетливые изме-
нения возникают в сетчатом их слое, на границе корко-
вого и мозгового вещества, где наблюдаются отек, на-
бухание и некроз клеток. Происходит разряжение столб-
чатого и истончение клубочкового слоев. Клетки
мозгового вещества увеличены в размерах и лежат
беспорядочно.
Некоторые изменения выявляются в щитовидных же-
лезах собак. Они выражаются в полиморфности разме-
ров фолликулов, отсутствии коллоида в большинстве из
них, уменьшении количества интерфолликулярных кле-
ток.
Таким образом, в гистологической картине пораже-
ния собак окисью трития в острой форме обращает
внимание сочетание значительных нарушений гемоди-
намики в виде обширных кровоизлияний и выраженных
застойных явлений с дистрофией клеточных элементов
органов. Неизбежным следствием расстройства цирку-
ляции являются гипоксемия и аноксемия соответствую-
щих органов, что и приводит к резким дистрофическим
и некробиотическим нарушениям паренхиматозных эле-
ментов органов.
В картине острого поражения тритием доминируют
симптомы системного поражения кроветворной ткани.
Выраженные изменения желудочно-кишечного трак-
та, по-видимому, в большей мере связаны с расстройст-
вами кровообращения.
Необходимо отметить также резкое общее истоще-
ние животных к моменту гибели и наличие септического
состояния, о чем свидетельствуют множественные аре-
активные бактериальные очаги в почках, селезенке и
легких.
17* 259
Патологическая анатомия поздних реакций организма
Введение НТО в дозах 0,3; 0,15; 0,08 мкюри/г вызы-
вает подострую и хроническую формы лучевой болезни
у крыс. Эти стадии характеризуются специфическими
изменениями сосудов; очаговыми гемодинамическими
расстройствами; изменениями паренхиматозных органов,
обусловленными гипоксией тканей; возникновением опу-
холей различных тканей и систем; склеротическими про-
цессами, наиболее выраженными в почках; появлением
большого количества животных с отитами и гнойными
хроническими инфекционными процессами в легких и
кишечнике. Особенностью поражения тритием в этой
стадии являются появление опухолей паращитовидных
желез и возникновение известковых метастазов в поч-
ках, яичках, коже.
Неопухолевые формы отдаленных последствий
Патология сосудистой системы. У животных, павших
к седьмому-восьмому месяцу, в этой стадии болезни
во всех органах возникает резкая дилятация всех звень-
ев сосудистой сети — от капилляров до крупных вен
и артерий. В просветах сосудов содержится большое
количество эритроцитов. Последние per diapedesin об-
разуют очаги микрокровоизлияний. Структурные эле-
менты стенок сосудов, особенно артерий, были раздви-
нуты отечной жидкостью, отмечаются значительные
периваскулярные отеки.
В большинстве случаев при хроническом поражении
тритием вокруг сосудов увеличивается количество ги-
стиоцитов и плазматических клеток, нередко образую-
щих по ходу сосудов муфты.
У части животных с вышеописанными изменениями
к 11 месяцам наблюдают набухание и белковое пропи-
тывание стенок артерий и сужение их просветов.
Процессы склерозирования адвентиции сосудов и
периваскулярных структур выражены отчетливо. Отме-
чается мелкоклеточная инфильтрация всех слоев стен-
ки, нередко сочетающаяся с обызвествлением их.
К 1,5 годам общее число сосудов, по-видимому,
уменьшается вследствие запустевания части их. Во мно-
гих венах и артериях в это время наблюдают лимфокле-
260
точную инфильтрацию в адвентиции, пропитывание
стенки белком и гиалинизацию стенок с сужением про-
света (рис. 5.24, в, г и 5.25, в).
Для хронического лучевого поражения тритием весь-
ма характерен резкий полиморфизм ядер эндотелия
сосудов (см. рис. 5.24, а, б). Нередко в это время в
сосудах встречаются одноядерные гигантские эндотели-
альные клетки с ненормально большими ядрами (по-
видимому, полиплоидные). В печени эндотелий капил-
ляров иногда дифференцируется в направлении обра-
зования кроветворных форм. В мышечной оболочке
сосудов встречаются необычно светлые клетки с разбух-
шими вакуолизированными ядрами. К 15 месяцам уве-
личивается количество соединительной ткани в стенке
сосудов (см. рис. 5.25, б).
К двум годам в кровеносных сосудах (артериях)
довольно часто возникают очаговые мпкропекрозы
интимы с пролиферацией сохранившихся эндотелиаль-
ных клеток и формированием структур, характерных
для ангиотромботического процесса (см. рис. 5.25, г).
Все изменения в органах происходят на фоне описанных
изменений в сосудах.
Патология почек. В почках крыс, павших на восьмом
месяце опыта, во многих клубочках увеличивается ко-
личество гистиоцитарных и лимфоидных клеток. В об-
ласти рукояток клубочков, по ходу прямых и междоль-
ковых артерий также отмечаются значительные скопле-
ния этих клеток. Процессы разрастания соединительной
ткани по капиллярам клубочков и сосудам почки к
году и позже ведут к постепенному склерозированию
паренхимы почки (рис. 5.26, а, б).
Эпителий извитых канальцев поврежденных нефро-
нов дегенерирует: протоплазма его находится или в со-
стоянии мутного набухания, или мелкокапельного жи-
рового перерождения; ядра клеток полиморфны, часть
их подвергается рексису и лизису. В атрофических
канальцах и канальцах, переживших этапы тяжелой
белковой дегенерации, наблюдается восстановление
эпителия, о чем можно судить на основании появления
в них клеток с несколько базофильной протоплазмой,
очень крупных одноядерных с необычайно большими,
по-видимому полиплоидными, ядрами, и двух-, трехъ-
ядерных клеток. Во многих клубочках в это время ветре-
261
*1
* *J
*
%* * *
'>Л* Т
' * * #
* й

>
H P
I I

Рис. 5.24. Лимфатические узлы крыс:
а — полиморфизм ядер эндотелия сосудов, 0,3 мкюри/г, 2 года 3 месяца, Х400;
б — полиморфизм ядер эндотелия сосудов, 0,3 мкюри/г, 1 год 8 месяцев.
Х400; в — гиалинизация стенки сосудов и выпот белка в окружности ткани,
0,3 мкюри/г, 1 год 8 месяцев. Х400; г — тучные клетки. 0,3 мкюри/г,
1 год 3 месяца. Х280.
Рис. 5.25. Изменения в сосудах органов крыс (0,3 мкюри/г. Х280):
а — легкое, сосуды, гиперплазия эндотелия, 2 года 3 месяца: б — почка, стен-
ки артерий утолщены, количество соединительнотканых элементов в них уве-
личено, 1 год 3 месяца; в — селезенка, гиалиноз стенки артерий, эктопический
гемопоэз, 1 год 3 месяца; г — щитовидная железа, сосуды, пролиферация
эндотелия, гиалиноз мышечной стенки, мелкоклеточная (лимфоклеточная)
инфильтрация в адвентиции, 2 года 3 месяца.
Рис. 5.26. Почки крысы:
а —очаг из клеток гистиоцитарного типа. 0,3 мкюри/г, 1 год 3 месяца. Х280;
б — довольно зрелая соединительная ткань, то же: в — отложение кальция
вокруг канальцев и в клубочке, 0,3 мкюри/г, 9 месяцев. Х280: г — первично-
сморщенная почка с участками известковых метастазов. 0.3 мкюри/г, 2 года
3 месяца. Х50.
чается частичное склеивание и срастание петель капил-
ляров, завершающееся образование так называемых
лапчатых клубочков.
В дальнейшем процессы сморщивания клубочков
идут пропорционально времени, и почка представлена
в основном резко сморщенными клубочками. Особенно
изменены те канальцы и клубочки, которые прилежат
к измененным сосудам.
К 1 году 5 месяцам в почках на фоне диффузного
склерозирования клубочков (понефронное рубцевание)
выделяются радиарные рубцы; идущие по ходу меж-
дольковых артерий. К 1 году 10 месяцам появляется
большое количество запустевших, заполненных белко-
вым выпотом боуменовых капсул. Только в юкстамедул-
лярной зоне около 2/3 клубочков сохраняет обычное
морфологическое строение. К этому времени в почке
большая часть функциональных элементов замещена
зрелой соединительной тканью.
К 2—2,5 годам в почке большая часть канальцев
представляет собой растянутые, выстланные плоским
эпителием кисты, наполненные гомогенной оксифиль-
ной массой (см. рис. 5.26, г). В редких сохранившихся
канальцах в это время отмечают значительный поли-
морфизм ядер и большое количество многоядерных кле-
ток. Клубочков почти нет, они в основном замещены
соединительной тканью, лишь единичные сохранившие-
ся клубочки находятся в состоянии резкой гипертрофии.
В протоплазме эпителия извитых и прямых каналь-
цев этих животных выявлялись множественные бурова-
тые глыбки — белок Бенс — Джонса.
У части животных (у них обнаружена опухоль пара-
щитовидных желез) к 1 —1,5 годам найдено значи-
тельное отложение кальция вокруг канальцев, в их про-
светах, в клубочках (рис. 5.26, в).
Таким образом, в хронической фазе поражения
окисью трития у большинства крыс к концу второго го-
да эксперимента развивается сосудистый нефросклероз
с повреждением сосудов почки всех калибров (первич-
носморщенная почка).
При таких изменениях в почке часто встречали из-
вестковые отложения. Последние в 100% случаев обна-
руживаются у крыс с гиперплазией и опухолями паращи-
товидной железы. У этих крыс в протоплазме эпителия
265
канальцев также обнаружены значительные скопления
белка Бенс—Джонса.
Патология печени. В печени через восемь месяцев
отмечают значительные периваскулярные отеки. Пече-
ночные балки истончены, сдавлены. Паренхиматозные
клетки их находятся в состоянии разной степени дегене-
рации: от мутного набухания протоплазмы (дозы 0,01
и 0,15 мкюри,!г} До мелко- и крупнокапельного жирово-
го ее перерождения (дозы 0,6 и 0,3 мкюри)г). Отме-
чается значительный полиморфизм ядер печеночных
клеток и обилие клеток с двумя, тремя и четырьмя
ядрами. Наибольшее количество многоядерных клеток
и клеток с полиморфными ядрами располагается во-
круг центральных артерий. Затем следует зона клеток
со средними размерами ядер и мутным набуханием ци-
топлазмы, далее, на периферии дольки, располагаются
клетки с ожирением протоплазмы (см. рис. 5.21, б).
Характерны также к этому сроку (8—9 месяцам)
увеличение количества купферовских клеток, набухание
их протоплазмы, сочность ядер. К 10—12 месяцам па-
томорфологическая картина поражения печени иден-
тична описанной, но к этому времени появляется мелко-
клеточная инфильтрация вокруг сосудов. В дальнейшем
это завершается образованием довольно зрелой соеди-
нительной ткани по ходу сосудов и междольковых про-
слоек (дозы 0,3; 0,15; 0,08 и 0,01 мкюри/г}.
К первому году у части животных отмечается значи-
тельное количество бактериальных эмболов со слабой
лейкоцитарной реакцией вокруг них (дозы 0,6 и
0,3 мкюри/г}. К 12—15 месяцам вновь появляются
участки микронекрозов печеночных клеток с лизисом
и рексисом их ядер и незначительным увеличением
числа двухъядерных клеток вокруг (0,6 и 0,3 мкюри{г}.
Дегенерация паренхиматозных клеток печени крыс —
носительниц трития с течением времени все более и бо-
лее углубляется (0,3 мкюри/г}. У части крыс к этому
сроку протоплазма всех клеток замещается жировыми
каплями и только вокруг сосудов определяется тонкий
ободок из более сохранившихся печеночных клеток с
набухшей протоплазмой и повышенным количеством
полиморфных и двухъядерных клеток (см. рис. 5.21, в).
У крыс, получивших изотоп в дозах 0,08; 0,04;
0,01 мкюри/г, некротические очаги отсутствуют. К это-
26G
му сроку определяется значительное количество двух-,
грехъядерных клеток и увеличенное количество соедини-
тельнотканых элементов по сосудам и перипортальным
прослойкам по сравнению с контрольными животными.
Патология кроветворной ткани, костного мозга, се-
лезенки и лимфатических узлов. В хронической фазе
лучевой болезни, вызванной тритием, одним из основ-
ных симптомов является поражение кроветворной ткани
костного мозга, селезенки и лимфоузлов.
У крыс, получивших тритий в дозах 0,6; 0,3; 0,15;
0,08 мкюри/г и погибших к шестому-седьмому месяцу
опыта, обнаружена значительная гипоплазия костного
мозга. Количество кроветворных клеток в нем не пре-
вышает 7з нормального уровня. Отмечается преоблада-
ние эритропоэза и большое число ретикулярных и плаз-
матических клеток. Резко уменьшается количество
мегакариоцитов. У животных, получивших тритий в до-
зах 0,04—0,01 мкюри/г, кроветворная ткань костного
мозга к этому сроку находится, как правило, в состоя-
нии миелоидной гиперплазии. В дальнейшем (около
года) костный мозг большинства животных (при всех
дозах) становится гиперпластическим с преобладанием
миэлопоэза (2:1) (метамиэлоцитарный костный мозг
с небольшим сдвигом влево) и увеличением числа эози-
нофильных элементов и мегакариоцитов.
У тех крыс, которым не был поставлен диагноз лей-
коза и которые дожили до 2—2,3 лет, костный мозг
был также зрелым, гиперпластическим с фиброзными
участками. К 1 году 8 месяцам у части крыс костный
мозг представлен участками с нормальным, несколько
гиперпластическим клеточным составом и участками с
«разрывом» форм, где рядом лежат совершенно незре-
лые и зрелые клетки. Однако и в участках с «нормаль-
ным» клеточным составом определяются клетки с очень
зрелой эозинофильной протоплазмой и незрелым ядром
на стадии мэтамиэлоцита (рис. 5.27, в) или клетки с
большими светлыми ядрами, по-видимому, полиплоид-
ные. Появляется большое количество тучных клеток,
эозинофильных элементов, эритробластов и метамиэло-
цитов. Такой костный мозг можно охарактеризовать как
имеющий тенденцию к лейкемической реакции (амери-
канские ученые выделяют его в особую форму лейко-
за— метамиэлоцитарный лейкоз) [85].
267
Для хронического лучевого поражения тритием ха-
рактерно угнетение лимфопоэза в селезенке и лимфа-
тических узлах. Селезеночный гемопоэз также угнетен
в первые сроки гибели (8 месяцев), в дальнейшем отме-
чаются отчетливые регенераторные тенденции, не при-
Рис. 5.27. Костный мозг
крысы:
а — острый миэлолейкоз, обилие
тучных клеток. 0.3 мкюри/г, 1 год
3,5 месяца. Х400: б — костный мозг
при хроническом миэлолейкозе,
0.3 мкюри/г, 1 год 9 месяцев, Х400;
в — незрелые ядра клеток и зрелая
протоплазма. 0.3 мкюри/г, 1 год
11 месяцев. Х900. иммерсия
водящие, однако, к восстановлению нормального уров-
ня селезеночного кроветворения.
268
В селезенке крыс в поздние сроки гибели (8 меся-
цев) наблюдается резкая атрофия беЛой и красной
пульпы. Обращает внимание не только уменьшение ко-
личественного состава лимфоцитов, но и изменение их
качества: большая часть клеток имеет «сухие» пикно-
тичные ядра.
Для этого срока характерно угнетение миэлопоэза в
селезенке и почти полное отсутствие клеток типа мега-
кариоцитов.
В дальнейшем (к 1 году и позже доза 0,3 мкюри! г)
редукция фолликулярного аппарата все более прогрес-
сирует, а в красной пульпе возникают поля диффузной
регенерации, состоящие из лимфобластов. Характерна
диффузная и очаговая дифференциация ретикулярных
клеток стромы в кроветворные — типа гемоцитобластов
и миэлобластов. Зрелые формы почти не обнаружива-
ются. Отмечается также большое количество мегакарио-
цитов и эозинофилов. У части животных наблюдается
резкая гиперплазия селезенки. Фолликулярный аппарат
у них также атрофичен, а обширные поля диффузной
регенерации представлены лимфоцитами и множествен-
ными очагами, состоящими из кроветворных клеток
белого ряда различной степени зрелости (от гемоцито-
бластов до палочкоядерных) (см. рис. 5.25, в). Зрелые
и незрелые формы представлены в такой селезенке в
равной степени, встречается большое количество мито-
зов. Красная пульпа вся интенсивно кроветворит.
У одной части животных с такой морфологической
картиной селезенки наблюдается аплазия костного моз-
га, кроветворные функции которого, по-видимому, вы-
полняет селезенка; у другой части крыс при идентичной
картине поражения селезенки диагносцирован хрониче-
ский миэлолейкоз. Наряду с регенерацией миэлопоэза
идет и восстановление эритропоэза. К 12 месяцам в
селезенке количество эритробластических элементов
почти соответствует норме.
У большинства животных появляются бактериальные
очаги или полностью ареактивные (см. рис. 5.20, б), или
с небольшой клеточной реакцией вокруг. Фагоцитарная
функция, по-видимому, сохраняется у всех животных
и во все сроки опыта. Эритроциты в селезенке находят-
ся в большом количестве. Однако клетки красной крови
изменены, так как происходит их массовая гибель (ге-
269
мосидероз селезенки) и эритрофагия. К 1,5—2 годам
значительно увеличивается количество соединительно-
гканых элементов (вначале по сосудам). У животных,
павших к двум годам (дозы 0,3 и 0,15 мкюри/г}, раз-
вивается склероз селезенки. К этому времени в органе
наблюдается резчайшая атрофия функциональных эле-
ментов и подавление лимфо-, мегакарио- и миэлопоэза,
но способность ретикулярных клеток дифференцировать-
ся в кроветворные клетки сохраняется.
К 1,5—2 годам в красной пульпе появляется зна-
чительное число плазматических клеток, что, по-види-
мому, можно расценивать как указание на сдвиги им-
мунного равновесия.
Таким образом, окись трития в дозах 2,4; 1,2; 1,0;
0,6; 0,3; 0,15 и 0,08 мкюри/г вызывает системное по-
ражение органов кроветворения на всех стадиях луче-
вой болезни.
Патология легких. В поражении легких большая
роль принадлежит неспецифическому фактору бактери-
альной природы, однако характерно значительно боль-
шее по сравнению с контролем количество животных
с пневмониями, бронхитами и бронхоэктатической бо-
лезнью, более раннее возникновение этих процессов в
легких и обширность поражения органа. Как и в других
органах, изменения функциональных структур возни-
кают на фоне специфичных для воздействия тритием
изменений в сосудах (см. рис. 5.25, а). Через восемь
месяцев после затравки появляются обширные лимфо-
идные перибронхиальные и периваскулярные инфиль-
траты. Характерна резкая гиперплазия слизистой брон-
хов.
К 13 месяцам основная масса животных гибнет от
пневмонии разной степени выраженности, сочетающей-
ся с бронхитом и перибронхитом. В этих случаях ха-
рактерно небольшое количество макрофагов и подавле-
ние лейкоцитарной реакции. Часто перибронхиально
обнаруживаются ареактивные бактериальные очаги.
В легких встречаются также участки повышенной воз-
душности.
К 1,5 годам опыта появляется значительное
количество крыс с диффузным пневмосклерозом. Эпи-
телий бронхов гиперплазирован; клетки, выполняющие
его, цилиндрические, светлые; мембрана сохранена;
270
местами отмечается многорядность эпителия бронхов.
У части животных, павших через 1 год 7 месяцев, резко
атрофирован лимфоидный аппарат бронхов, замещен-
ный ретикулярными, плазматическими клетками, фиб-
робластами и единичными лимфобластами. В дальней-
шем через 22—24 месяца у 100% павших животных
выявляется бронхоэктатическая болезнь различной сте-
пени выраженности: от начальных форм до полного за-
мещения ткани органа бронхоэктатическими кавернами.
В таких случаях микроскопически определяется полный
комплекс изменений, начиная с некрозов и отторжения
слизистой бронхов и кончая перибронхитами, периброн-
хопневмониями, бронхоэктазами, бронхоэктатическими
кавернами и массивными участками карнификации. Ха-
рактерно отсутствие классического лейкоцитарного ин-
фильтрата вокруг участков поражения. У животных,
павших через 2—2,5 года, функциональная ткань лег-
кого представлена этими пораженными участками и
единичными, ателектатическими растянутыми альвео-
лами, эпителий в них превращается в цилиндри-
ческий.
Патология желез внутренней секреции. Изменения
эндокринных органов, возникающие при воздействии
окиси трития, имеют сложный генез и связаны как с
непосредственным действием радиации на ткани орга-
нов, так и с нарушением гормонального статуса орга-
низма.
К восьмому месяцу опыта (дозы 0,6; 0,3 и
0,15 мкюри/г) щитовидная железа оказывается полно-
стью перестроенной. Она не содержит коллоида и со-
стоит из мелких фолликулов, выстланных кубическим
светлым эпителием. Многие фолликулы представляют
собой эпителиальные тяжи без просветов. В таких же-
лезах отсутствуют митотически делящиеся клетки,
островки интерфолликулярных клеток. У крыс, полу-
чивших изотоп в дозах 0,08; 0,04; 0,01 мкюри/г, фолли-
кулярное строение щитовидной железы к этому сроку
сохранено только по периферии. Центральная часть
щитовидной железы состоит из комплексов эпителиаль-
ных клеток без всякого намека на фолликулярное
строение. У крыс, павших через 12—14 месяцев, отме-
чается значительное разрастание интерстициальной
ткани по сосудам и междольковым прослойкам.
271
В надпочечниках выявляются значительные очаговые
кровоизлияния в корковом веществе. Клубочковый слой
коры разрыхлен и отечен, но общее количество клеток
в нем увеличено. В пучковой зоне коры отмечали мик-
роочаговые некрозы и диффузную гибель клеток (дозы
0,3 и 0,15 мкюри/г). Через 17—21 месяц после введения
Рис. 5.28. Надпочечник крысы:
а — очаговая гиперплазия клубочкового слоя. 0,3 мкюри/г. 2 года 3 месяца.
Х200; б — диффузная гиперплазия клеток коры, кровоизлияния. 0,3 мкюри/г,
1 год 9 месяцев. Х200.
НТО в надпочечниках выявляются очаги кровоизлияний
и дегенеративные изменения клеток коры до более
крупных участков некрозов, особенно вокруг очагов кро-
воизлияний. В эти сроки отмечается обильная диффуз-
ная и очаговая гистиоцитарная инфильтрация органа.
Четкое расположение слоев стерто, в клубочковой и пуч-
ковой зонах встречаются фокусы очаговой и диффузной
(рис. 5.28, а, б) гиперплазии клеток, а на границе этих
зон отмечена беспорядочная диффузная пролиферация
клеток. В пучковой зоне найдены довольно четкие узлы,
состоящие из более крупных клеток с пенистой прото-
плазмой (липоидные элементы), в центре которых на-
блюдаются рексис и лизис ядер клеток (см. рис. 5.28,а).
У некоторых животных варьировала толщина клубочко-
272
вого слоя, и в нем обнаруживались очаги гиперплазии
с большим количеством митотически делящихся клеток.
На аутопсии животных, павших через шесть меся-
цев после введения окиси трития, отмечены изменения
в гипофизе (доза 0,3 мкюри/г). Орган резко кровона-
полнен (часты кровоизлияния в заднюю и среднюю
доли), наблюдается пролиферация хромофобных кле-
ток, полиморфизм, полиплоидизм клеток и множествен-
ные митозы эозинофильных клеток. У части крыс отме-
чается диффузная пролиферация хромофобных клеток,
и отношение их к эозинофильным равно 60 и 45%.
В поджелудочной железе происходит атрофия ост-
ровкового аппарата. В сохранившихся клетках эндо-
кринной части железы наблюдается значительный по-
лиморфизм ядер. В клетках экзокринной части железы
резко уменьшается базальная часть и появляется боль-
шое количество зерен зимогена. Со временем атрофия ост-
ровкового аппарата нарастает. По сосудам и междоль-
ковым прослойкам увеличивается количество соедини-
тельной ткани по сравнению с контрольными животны-
ми. К двум годам происходит почти полная атрофия
островков Лангерганса и значительное склерозирование
органа.
Патология половых желез. Тритий, так же как и
другие равномерно распределяющиеся изотопы, вызы-
вает подавление функции мужских половых желез. Уже
с шестого-седьмого месяца (доза 0,3 мкюри/г) отме-
чают значительную редукцию сперматогенеза. К 10 ме-
сяцам большинство канальдев запустевает и лишь в
части их определяются единичные сертолиевые клетки
и сперматоциты первого порядка. В строме яичка меж-
ду канальцами обнаруживается большое количество
клеток типа гистиоцитов, макрофагов и плазматических.
К пяти месяцам между канальцами увеличивается
количество соединительной ткани. Наблюдается активи-
зация лейдиговских клеток и полная редукция сперма-
тогенеза.
У крыс, доживших до 2,5 лет, наряду с резчайшей
редукцией герминативного эпителия в просвете каналь-
цев встречаются атипичные многоядерные гигантские
клетки (дозы 0,3; 0,15; 0,08 мкюри!г) (см. рис. 5.22,6).
Глубокие изменения обнаружены и в яичниках. К году
у крыс отсутствуют яйца в примордиальных фолликулах
18 Окись трития
273
и возникают фолликулярные и серозные кисты (послед-
ние выстланы лишь тонким слоем эпителия)
(0,3 мкюри/г).
Изменения в слюнных железах и коже. В слюнных
железах к восьми месяцам отмечают, деструкцию бел-
ковых концевых отделов, а в слизистых концевых от-
делах выявляют некоторый полиморфизм ядер и мут-
ное набухание протоплазмы клеток (при действии всех
доз). Количество соединительнотканых элементов по
органным прослойкам и вокруг сосудов увеличено.
В дальнейшем (13 месяцев) нарастают склерозирование
органа — очаговое и диффузное—и дезинтеграция функ-
циональных элементов (пикноз, рексис и лизис ядер
даже слизистых окончаний) (0,3; 0,15; 0,08 мкюри/г).
К двум годам в редких сохранившихся клетках
белковых окончаний отмечают полиплоидность и боль-
шое количество митозов (дозы 0,3; 0,15; 0,08 мкюри/г).
У крыс, доживших до 2,2—5 лет, слюнные железы
дегенеративно изменены. Полного восстановления
функциональных элементов, особенно в белковой части
железы, не происходит.
В коже к 10 месяцам возникают атрофические про-
цессы (при действии трития в дозах 0,3 и0,15 мкюри/г),
проявляющиеся в истончении эпидермального слоя,
атрофии сальных желез, набухании клеток волосяных
фолликулов. У части животных выявлены папилломы
с гиперкератозом. В подкожной клетчатке через 13 ме-
сяцев расширяются лимфатические щели, их эндотелий
набухает, становится полиморфным, частью слущивает-
ся. Подкожная клетчатка отечна. Определяется большое
количество тучных клеток.
Опухолевые формы отдаленных последствий
Лейкозы. Анализ экспериментальных данных по лей-
кемогенной эффективности излучения окиси трития вы-
явил определенные закономерности в частоте, типе и
особенностях лейкозов, развивающихся у крыс под
влиянием различных доз изотопа, возраста и пола
животных.
Обнаружена прямая зависимость между частотой
лейкоза и количеством окиси трития, полученным жи-
вотными (табл. 5.15).
274
Таблица 5. 15
Опухолевый эффект воздействия окиси трития на крыс
Доза, мкю- ри/г Количество животных, обследованных морфологи- чески, и пол Опухоли мо- лочных желез Лейкозы Опухоли пара- щитовидных желез Опухоли щи- товидных же- лез Опухоли ги- пофиза Опухоли яичника Опухоли ки- шечника
d 9 d 9 d 9 d 9 d 9 d 9 d 9
0,6 3d 89 0 4 50 2 66,6 3 37,5 0 0 0 0 0 37,5 0 1 ЙГ5 0 0
о,з 4 34 29 8 24 8 5 10 7 16 0 2 1 0
62(5 519 6,5 66,7 46 15,7 33,7 15,7 8 19,6 ГГз 31,4 3,9 1,6
0,15 25Q 3 11 18 3 13 2 3 3 4 9 0 1 0 0
48d 6,2 44 37,5> 12 27,1 8 6,2 12 8,3 36 4
0,03 19(5 2 9 5 5 5 4 2 5 3 13 0 3 0 1
37 9 10,5 24,3 26,3 13,5 26,3 10,8 10,5 13,5 15,8 35,1 8,1 2,7
0,04 5 5 1 1 2 0 4 4 0 1 0 1
22(5 189 0 27,4 22,7 0 5,5 9 18,1 22,2 5,5 5,5
0,01 8 10 1 5 2 3 1 4 12 0 2 1 0
67(5 439 0 18,6 14,9 2,3 7,5 4,6 4,5 2,3 6 27,9 4,6 1,5%
Конт- 2 9 3 2 1 1 1 2 1 10 0 1 1
роль 39(5 599 5,1 15,3 7,7 3,4 2~J 1 ,7 2дГ 1м 2,6 16,96 1 ,7 0 1,7 1
Примечание. В числителе—абсолютное число животных с данным заболеванием, в знаменателе—процент животных с
Данным заболеванием.
Оптимальная лейкемогенная доза окиси трития рав-
на 0,6 мкюри/г.
Обнаружена зависимость формы лейкозов от вели-
чины вводимой дозы. Так, введение окиси трития в
дозе 0,6 и 0,3 мкюри/г вызывает в основном острые
формы лейкозов. При введении 0,3 Мкюри/г острые
формы лейкозов наблюдаются у 26%, а хронические у
13% крыс. Продолжительность жизни крыс с острыми
лейкозами составляет 330—450, а с хроническими — от
517 до 660 суток.
При введении трития в дозах 0,15—0,08 мкюри/г
возникают и те и другие формы в примерно равных
соотношениях. При введении окиси трития в дозах 0,04
и 0,01 мкюри/г встречаются в основном хронические
формы лейкозов.
Обращает внимание состояние костномозгового ге-
мопоэза, на фоне которого развивается лейкоз. У крыс
с лейкозами, получивших тритий в дозе 0,6 мкюри/г,
преобладают апластические и гипопластические реак-
ции костного мозга. У животных, затравленных в дозе
0,3 мкюри/г, количество случаев с гипопластическим и
гиперпластическим фоном костномозгового кроветворе-
ния было равным.
При введении трития в дозах 0,15—0,01 мкюри/г
преобладают гиперпластические реакции костного моз-
га и примерно в равных количествах встречаются слу-
чаи с гипопластической и нормальной реакциями клеток
костного мозга.
Морфологически у крыс при остром лейкозе костный
мозг характеризуется пролиферацией округлых или
неправильной формы ретикулярных клеток с крупными,
овальными, гиперхромными ядрами и слегка базофиль-
ной, незернистой протоплазмой, а также пролифераци-
ей клеток типа миэлобластов при полном отсутствии
зрелых форм (острый миэлобластоз — ретикулез) (см.
рис. 5.27, а). Отмечается большое количество митозов
в лейкемической ткани, заместившей кроветворную
ткань костного мозга. У части крыс костный мозг со-
держит набор разнообразных, очень полиморфных,
необычно крупных, преимущественно незрелых клеток
типа ретикулярных. Обнаружены группы клеток с дис-
социацией степени зрелости ядра и протоплазмы (при
зрелом ядре незрелая протоплазма, и наоборот). В ко-
276
стном мозге таких крыс»с острым лейкозом находится
большое количество тучных клеток.
У 26% крыс (при введении 0,3 мкюри/г) разви-
вается хроническая форма лейкоза (см. рис. 5.27, б).
Морфологическая картина поражения позволила отне-
сти их к миэлолейкозам. На фоне апластического или
гиперпластического костного мозга с участками фиб-
роза выявлялись миэлобластические элементы со зна-
чительным преобладанием незрелых форм и отсутстви-
ем переходных элементов между зрелыми и незрелыми
кроветворными клетками. Эритробластические элементы
в костном мозге таких животных отсутствуют.
У 96% крыс лейкозы протекали как генерализован-
ные формы заболевания (в соответствии с номенклату-
рой, принятой Капланом, 1954; Ферсом, 1954, 1958).
Формы, характеризующиеся изолированным поражени-
ем костного мозга, в 41% случаев переходили в острый
лейкоз. Частота лейкозов различна у животных разного
пола.
В табл. 5.15 наглядно представлена зависимость
частоты лейкозов от пола животных, выявляется значи-
тельное преобладание появления лейкозов у самцов.
У самок чаще возникают низкодифференцированные
формы лейкозов (ретикулез, гемоцитобласты).
Опухоли молочных желез. Изменения в молочных
железах отмечены с 11-го месяца опыта (при действии
доз 0,6; 0,3; 0,15 мкюри/г). У первых павших животных
они выражаются в виде гипертрофии со множествен-
ными участками с лактатом. Затем наблюдается карти-
на ранней кистозной мастопатии. К первому году у
большинства животных (дозы 0,3; 0,15; 0,08;
0,04 мкюри/г) появляются опухоли молочных желез.
Это чаще всего лактирующие фиброаденомы и аденомы
на фоне мастопатии (рис. 5.29, а, б). Причем, разраста-
ние идет в концевых и протоковых отделах. Характер-
но, что пролиферация и тех и других отделов отмечена
у крыс-самок. У самцов продуцируются аденомы из
протоков (см. рис. 5.29, в). К 1,5 годам наблюдается
интенсивный фиброз опухолей. Мы встречаем животных
с фибро-кистозной мастопатией (см. рис. 5.29, б) и
фиброаденомами грудных желез. Характерно, что на
фоне склерозирования откладывается известь и появ-
ляется большое количество тучных клеток.
277
Частота опухолей прямо пропорциональна введенной
дозе изотопа (см. табл. 5.15).
Опухоли гипофиза. К 17—20 месяцам опыта при
действии доз 0,6; 0,15; 0,08 мкюри/г появляется боль-
Рис. 5.29. Молочные железы
крысы:
а — аденоматозные разрастания мо-
лочных желез. 0.3 мкюри!г, 1 год
4 месяца. Х70: б—фиброзно-кистоз-
ная мастопатия. 0.3 мкюри{г, 1 год
8 месяцев. Х50: в — фиброаденома
из протоков 0.3 мкюри 1г 1 год.
Х100
шое количество животных с опухолями гипофиза. Это
в основном хромофобные аденомы, расположенные в
278
периферических отделах. Найдены очаги некроза ткани
гипофиза. У части крыс на фоне диффузной пролифера-
ции хромофобных клеток определялись узлы базофиль-
ной аденомы (тиреотропные), также с большим поли-
морфизмом ядер.
Рис. 5.30. Щитовидная железа крысы. Коллоидный зоб:
а— 0,3 мкюри/г, 1 год 11 месяцев. Х70; 6 — 0,3 мкюри/г, 1 год 4 ме-
сяца. Х50.
Эй
Опухоли щитовидной железы. Через 17 месяцев у
части крыс появляются опухоли щитовидной железы,
представленные аденомами и цистаденомами, отграни-
ченные от остальной ткани выраженной капсулой. Чаще
всего у подопытных крыс наблюдается коллоидный зоб
(рис. 5.30, а, б).
Опухоли щитовидной железы, развивающиеся под
влиянием трития, были, как правило, единичными.
В сохранившейся части железы фолликулы имеют
измененные гиалинизированные базофильные мембраны
и пролиферирующий, нередко многоядерный эпителий.
Опухоли паращитовидных желез. Особый интерес
представляют изменения паращитовидных желез, раз-
вивающиеся у крыс после однократного введения окиси
трития.
279
Из данных, представленных в табл. 5.15, видно, что
наиболее эффективной в этом отношении является доза
0,3 мкюри/г. У животных, проживших более 200 суток,
тритий в дозах 0,3; 0,15; 0,08 мкюри/г вызывает увели-
ченное по сравнению с контрольной группой животных
количество крыс с опухолями паращитовидных желез.
Значительно чаще эти опухоли возникают у самцов.
Опухоли паращитовидных желез, развившиеся под
влиянием окиси трития, возникают у крыс уже к вось-
мому месяцу (доза 0,3 мкюри/г). К этому времени в
железах образуются единичные узлы аденоматозной
структуры с довольно четкой капсулой, состоящие из
крупных овальных клеток со светлой протоплазмой
(рис. 5.31, в).
Через 1 —1,5 года после введения окиси трития у
45,5% крыс в паращитовидных железах появляются
множественные светлоклеточные аденоматозные участ-
ки очаговой гиперплазии на грани с аденомой (дозы
0,3; 0,15; 0,08 мкюри/г) (см. рис. 5.31, а, б). К 1,5—
2 годам у 18% крыс (доза 0,3 мкюри/г) обнаружены
аденомы паращитовидных желез.
Кроме четко ограниченных узлов наблюдается диф-
фузное увеличение крупных светлых клеток в железах
(см. рис. 5.31, г). Характерно, что эта форма гиперпла-
зии встречается в основном у крыс, получивших тритий
в дозе 0,04 и 0,01 мкюри)г (частота возникновения ги-
перплазии в опыте и контроле статистически недосто-
верна). Эта форма также преобладает у самок (при
дозе 0,3 мкюри/г) (диффузная светлоклеточная гипер-
плазия паращитовидных желез отмечена у самцов в 9%
случаев, у самок в 18% случаев).
Во всех случаях опухолей паращитовидных желез
имеет место патология костной ткани. На вскрытии
кости истончены, легко и мягко режутся ножницами.
У крыс с изменениями в паращитовидных железах воз-
никают множественные очаги кальцинации в разных
органах: почках, яичках, коже (см. рис. 5.22, в и 5.26, в).
Отложение извести чаще всего наблюдается в почках.
Эти изменения обнаруживаются у 100% животных с
очаговой светлоклеточной гиперплазией и аденомами
паращитовидных желез; они отсутствуют у крыс с диф-
фузной пролиферацией светлых клеток. Такие измене-
ния у животных контрольной группы отсутствуют.
280
Рис. 5.31. Паращитовидные железы крыс:
а — аденоматозный узел, 0,3 мкюри/г, 2 года 3 месяца. Х70: б — то же. Х280;
в — аденоматозный узел меньшего размера, 0,3 мкюри/г, 2 года 3 месяца.
Х280; г — диффузная гиперплазия клеток, 0,3 мкюри/г 2 года 3 месяца. Х280.
Суммируя полученные результаты, следует сказать,
что общая картина поражения тритием весьма напоми-
нает таковую при действии равномерно распределяю-
щихся излучателей. Своеобразными в картине пораже-
ния окисью трития оказываются значительно более
выраженные изменения сосудов, характеризующиеся
прежде всего пролиферативной реакцией сосудистого
эндотелия, активизация паращитовидных желез вплоть
до образования опухолей в них и значительная лейко-
логенная эффективность изотопа.
6. ВОПРОСЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ТЕРАПИИ
ИНТОКСИКАЦИИ ОКИСЬЮ ТРИТИЯ
В. Ф. Журавлев
Вопросам экспериментальной терапии радиационных
поражений, вызванных внешними источниками ионизи-
рующей радиации, уделяется большое внимание. Одна-
ко данных по терапии тритиевых поражений в экспери-
менте почти нет. Имеется работа В. Ф. Журавлева
[6], в которой приводятся данные по экспериментальной
терапии кроликов, пораженных окисью трития.
Общие принципы терапии поражений, вызванных
инкорпорированными веществами, складываются из
двух направлений. Основное внимание должно уделять-
ся мероприятиям, направленным на ускорение выведе-
ния изотопа из организма. Вторым не менее важным
мероприятием должно быть применение эффективных
средств, препятствующих или понижающих всасывание
изотопа, поступившего внутрь организма. И, наконец,
применение симптоматической терапии, направленной
на восстановление функций отдельных органов и си-
стем организма.
При изыскании средств эффективной терапии необ-
ходимо учитывать влияние комплекса лекарственных
средств на различные системы организма, поражение
которых было выявлено при изучении токсичности этого
изотопа.
Комплексная терапия проводилась с учетом одно-
временного влияния на кроветворение, проницаемость
сосудов, профилактику инфекционных осложнений, на
нормализацию состояния нервной системы и ускорение
выведения окиси трития из организма.
282
Известно, что окись трития равномерно распреде-
ляется в организме по всем органам и тканям и ведет
себя подобно воде. Поэтому для ускорения выведения
ее из организма применяли диуретин с водной нагруз-
кой.
Из литературы известно, что диуретин обладает
выраженным мочегонным действием. Он широко приме-
няется при гипертонической болезни, отеках сердечного
и почечного происхождения и других заболеваниях. Мо-
чегонный эффект от диуретина связан с действием
его на почечный эпителий и эндотелий, кроме того, диу-
ретин усиливает синерезис (отделение воды от колло-
идов).
Окись трития выделяется из организма почками, че-
рез желудочно-кишечный тракт и слюнные и потовые
железы.
В опытах на кроликах установлено, что усиленное
выделение окиси трития из организма отмечается в
первые 10—12 суток, в последующие дни выделение
снижается до 1 % введенного количества. Влияние диу-
ретина и водной нагрузки предварительно проверяли
на 15 кроликах. Полученные данные показали, что диу-
ретин и водная нагрузка ускоряют выведение окиси
трития из организма и способствуют выживанию части
животных. Так, при использовании одного диуретина
из восьми кроликов выжили четыре, при использовании
одной водной нагрузки из семи кроликов выжили три.
Контрольные кролики погибали в сроки от 33 до 45 су-
ток.
В качестве стимулятора кроветворения был исполь-
зован кобальтовый препарат КО-2, который состоял из
кобальта и никотиновой кислоты. Изучая влияние ко-
бальта на процессы кроветворения [86], установили, что
морские свинки, получавшие ежедневно кобальт, ре-
агируют на него нарастанием числа эритроцитов (на
55—57%), лейкоцитов (на 50—60%), ретикулоцитов и
пластинок. Второй составной частью использованного
препарата является никотиновая кислота. Известно, что
эта кислота служит специфическим противопеллагри-
ческим средством. Она действует положительно при
заболеваниях печени, сердца и энтероколитах. Извест-
но [87], что никотиновая кислота положительно влияет
при лучевой болезни.
283
Исследования Т. В. Каляевой [88] и А. И. Николае-
ва [89] также подтверждают положительное влияние
кобальтовых препаратов (коамида) на течение лучевой
болезни у собак и мышей, вызванной внешним облуче-
нием в дозе 700 р. В клинических условиях препарат
успешно применяли при лечении анемий различного
происхождения [90, 91].
Предварительно в опытах на 15 кроликах было
исследовано действие КО-2 на систему кроветворения.
Опыты показали, что этот препарат обладает стимули-
рующим действием на кроветворение, повышает ко-
личество эритроцитов и лейкоцитов. Применение его
способствует выживанию части кроликов. Из 15 кро-
ликов, затравленных окисью трития в дозе 0,4 мк,юри/г,
два выжили. В контрольной группе наблюдалась 100%-
ная гибель в сроки от 33 до 45 суток. Опыты по изуче-
нию влияния лечебного комплекса были проведены на
40 кроликах, из них 20 леченых и 20 контрольных.
Окись трития вводилась однократно внутрь по
0,4 мкюри/г веса. Лечение начинали через 24 ч после
поражения. Лечебный комплекс состоял из: 1) диуре-
тина с водной нагрузкой; 2) стимулятора кроветворе-
ния КО-2; 3) аминазина; 4) сыворотки Беленького;
5) биомицина; 6) поливитаминов.
В клинической картине поражения у леченых жи-
вотных наблюдалась некоторая вялость, они хуже ели.
В таком состоянии кролики находились до 15—20 су-
ток. С 20-х суток опыта состояние леченых кроликов
стало улучшаться. У контрольных животных наблюда-
лась выраженная клиническая картина острой формы
лучевой болезни. Каких-либо улучшений в поведении
контрольных кроликов на протяжении всего периода на-
блюдений не отмечено.
У большинства леченых кроликов вес снижался от
3 до 5% по сравнению с исходными данными. Контроль-
ные животные теряли в весе от 15 до 20%. У леченых
кроликов потеря в весе наблюдалась до 15-х суток,
затем вес восстанавливался до нормы. Контрольные
кролики продолжали терять в весе до момента гибели
(рис. 5.32).
Снижение кровяного давления у леченых животных
начиналось с 16-х суток. Гипотония была нестойкой, и
кровяное давление к концу месяца возвращалось к
284
норме. У контрольных кроликов кровяное давление сни-
жалось с шестых суток. Гипотония была выраженной,
на 16—21-е сутки максимальное снижение кровяного
давления было 90/45 мм рт. ст. Восстановление кровя-
ного давления шло гораздо медленнее, чем у леченых
(рис. 5.33).
Рис. 5.32. Изменение веса у леченых (—) и контрольных (--)
кроликов.
Скрытую кровь в кале и моче отмечали у леченых
кроликов в единичных анализах на 15—20-е сутки.
В последующие дни наблюдений реакция кала и мочи
Рис. 5.33. Изменение кровяного давления у леченых (□) и
контрольных ( ЧЛ j кроликов.
на скрытую кровь была отрицательной. У контрольных
животных кровь в кале и моче определяли с третьих
суток опыта и до момента гибели.
Анализы крови показали, что с первых суток опыта
после введения окиси трития у леченых и контрольных
кроликов наблюдается лейкопения. Введение препарата
КО-2 способствовало увеличению количества лейкоци-
285
тов у леченых кроликов. Так, если количество лейкоци-
тов в первые сутки после введения окиси трития сни-
жалось от 9 до 5 тыс. в 1 мм3 крови, то затем после
каждого введения КО-2 количество лейкоцитов уве-
личивалось на 3—4 тыс. Лейкоцитоз держался до чет-
вертых суток, затем вновь наступало'снижение количе-
Рис. 5.34. Изменение количества лейкоцитов у леченых (—)
и контрольных (--------------------) кроликов.
лейкоцитов наблюдали на 10-е сутки, лейкопения до-
ходила до 3,5 тыс. в 1 лии3 крови. С 15—20-х суток
опыта количество лейкоцитов у опытных животных сни-
жалось не ниже 6 тыс., а к 90-м суткам оно было уже
на уровне нормы.
Лейкопения у контрольных животных прогрессиро-
вала с каждым днем. На пятые сутки количество лейко-
цитов было 3200, на 15-е сутки— 1800, на 25-е сутки —
1500 в 1 мм3 крови (рис. 5.34). В группе контрольных
животных наблюдали выраженные изменения в фор-
муле крови, которые характеризовались увеличением
количества нейтрофилов и появлением токсической зер-
нистости.
У леченых кроликов отмечали лишь относительный
сдвиг вправо, который не наблюдался у контрольных
животных. У последних возникала лимфопения (относи-
тельная и абсолютная).
Эти данные свидетельствуют о положительном влия-
нии лечебного комплекса на картину белой крови.
286
В результате лечения у кроликов происходило не-
значительное колебание количества гемоглобина, не-
сколько снижалось количество эритроцитов. В группе
контрольных животных анемия развивалась с седьмых
суток опыта.
Применение диуретина и водной нагрузки увеличи-
вало выделение окиси трития с мочой и калом.
Леченые кролики выделяли окись трития с мочой
гораздо больше, чем контрольные. В отдельные дни
леченые животные с мочой выделяли 25,2—32,1% окиси
трития, контрольные 5,1 —10,8%. Выделение окиси три-
тия с калом было незначительным. Контрольные живот-
ные выделяли окиси трития с калом несколько больше,
чем леченые. Это следует объяснить тем, что основное
количество окиси трития в леченой группе выделялось
с мочой и в результате мочегонного действия диуретина
наступало некоторое обезвоживание кала.
Следует заметить, что у леченых кроликов удельная
активность мочи была несколько больше, чем у конт-
рольных животных. Из 20 леченых кроликов погибли
три, 17 выжили при 100%-ной гибели контрольных
(табл. 5.16).
Таблица 5.16
Продолжительность жизни леченых и контрольных кроликов,
затравленных окисью трития в дозе 0,4 мкюри/г
Кролики Срок гибели, сутки 1 Средняя про- должитель- ность жизни кроликов, сут- ки
Лечение 49 61 89 64,3
Контроль-
ные
33 34 34 35 35 35 36 36 36 37 37 38 38
39 39 39 40 42 44 45
37,6
Примеча ние. Количество животных 20.
Из таблицы видно, что леченые животные погибали
позже контрольных. Средняя продолжительность жиз-
ни павших леченых кроликов составляет 64,3 суток, а
контрольных — 37,6 суток.
На вскрытии у трех погибших леченых кроликов
обнаружено полнокровие сердца. Сосуды расширены,
мышца сердца несколько дрябловата. Селезенка без
287
видимых изменений. Печень полнокровная. Почки дряб-
лые, полнокровные, рисунок стерт. Обнаружены единич-
ные кровоизлияния в корковое вещество почек и капсу-
лу. У контрольных кроликов происходили множествен-
ные кровоизлияния в мышцу сердца и в стенки желу-
дочно-кишечного тракта.
Таким образом, применение комплексной терапии
способствует ускорению выведения окиси трития из ор-
ганизма кроликов и предотвращает от гибели большин-
ство леченых животных.
Ускорение выделения окиси трития с мочой обуслов-
лено применением диуретина и водной нагрузки. Из-
вестно, что диуретин по своему фармакологическому
действию является натрио-салициловой солью теобро-
мина. Наряду с влиянием на коронарные сосуды и
почки, он вызывает повышение диуреза. Это повышение
диуреза связано с непосредственным влиянием иа по-
чечный эпителий и эндотелий капилляров клубочков в
почках и ослаблением всасывания воды из мочи в мо-
чевых капальцах. Диуретин, так же как и кофеин, вли-
яет на коллоиды, уменьшая степень их дисперсности и
увеличивая в крови количество несвязанной воды.
Ускорение выделения окиси трития из организма при
введении диуретина следует объяснить влиянием диуре-
за. Исследования показали, что удельная активность
мочи у леченых кроликов при использовании диуретина
с водной нагрузкой существенно не изменялась. Этот
факт подтверждает, что эффект ускорения выделения
окиси трития из организма связан с повышением диуреза.
Положительное действие аминазина в лечебном ком-
плексе объясняется влиянием его на организм. Этот пре-
парат в качестве производного фентиазина обладает ак-
тивным противогистаминным действием. Исследования
показали [92], что применение противогистаминных пре-
паратов при лучевой болезни оказывает положительное
влияние. Однако действие аминазина следует оценивать
не только как антигистаминный препарат, но и как
вещество, обладающее адренопарасимпатиколитическим
и ганглиолитическим действием. Необходимо учитывать
и значение аминазина как препарата, усиливающего
действие других лекарственных веществ.
Применение сыворотки Беленького в комплексной
терапии способствовало улучшению картины крови и
288
общему состоянию животных. В состав комплексной
терапии входил биомицин. Применение его с первых
суток после поражения уменьшало возможность присо-
единения вторичной инфекции, которая часто осложняет
течение лучевой болезни. На вскрытии у погибших ле-
ченых кроликов ни в одном случае не было отмечено
развития пневмонии, в то время как среди контрольных
животных пневмонии наблюдались довольно часто (на-
ряду с тяжелой формой лучевой болезни).
Таким образом, поражение кроликов окисью трития
в смертельных дозах (0,4 мкюри/г) является обрати-
мым процессом и при эффективных методах лечения
можно спасти подавляющее большинство подопытных
животных.
7. ДЕЙСТВИЕ ОКИСИ ТРИТИЯ НА ПОЛОВЫЕ ЖЕЛЕЗЫ,
ПЛОД и потомство
А. М. Лягинская, И. В. Жукова
Одним из наиболее опасных последствий воздейст-
вия ионизирующего излучения на организм являются
поражения, отражающиеся на развитии потомства. Они
возникают как при облучении матери во время бере-
менности, так и в результате повреждения половых
клеток родителей еще до оплодотворения.
При облучении самки во время беременности могут
возникать ненаследуемые нарушения онтогенеза. Они
характеризуются появлением различных уродств и ано-
малий развития, обнаруживающихся на различных
этапах эмбриогенеза и постнатальном периоде
развития.
Повреждение половых клеток родителей до оплодо-
творения вызывает возникновение и наследственных из-
менений, т. е. таких изменений, которые передаются
некоторым последующим поколениям.
Уже ранние радиобиологические исследования пока-
зали высокую радиочувствительность половых желез к
ионизирующему излучению [93—102].
Дозы радиации, даже значительно ниже смертель-
ных, вызывают трудно восстанавливаемые (у самцов)
или необратимые (у самок) повреждения гонад.
В последние годы появились материалы, свидетель-
ствующие о том, что не только внешние источники ра-
19 Окись трития
289
диаций, но и радиоактивные вещества вызывают по-
вреждение половых желез [103—118].
В этом разделе монографии будут представлены
результаты собственных исследований по изучению вли-
яния окиси трития на половые железы, состояние плода
и развитие потомства крыс при однократном введении
различных доз окиси трития.
Влияние окиси трития на половые железы
крыс-самцов
Результаты многочисленных исследований показы-
вают высокую чувствительность мужских половых же-
лез к ионизирующей радиации. Чувствительность их к
радиации резко выражена при местном и при общем
лучевом воздействии [97, 101, 119—125].
Из всех элементов яичка наиболее чувствительными
являются клетки зародышевого эпителия семенных ка-
нальцев, наиболее устойчивыми—межканальцевая рых-
лая соединительная ткань и оболочки сосудистая и
белковая. В свою очередь, чувствительность различных
клеток зародышевого эпителия также различна.
В настоящее время существует почти единодушное
мнение, что интерстициальная ткань, клетки Сертоли
и сперматозоиды наиболее устойчивы к действию излу-
чения, а сперматогонии— наиболее чувствительны. По
степени исчезновения из семенного канальца клетки за-
родышевого эпителия располагаются в следующем
порядке. Первыми исчезают сперматогонии, затем спер-
матоциты 1-го и 2-го порядка, сперматиды и спермато-
зоиды, т. е. зародышевые клетки последующих стадйй
развития исчезают в порядке их образования в сперма-
тогенезе и приблизительно с той же частотой, которая
наблюдается у сперматогоний [121 —123, 125].
Дегенеративные изменения в клетках семеродного
эпителия выявляются на очень ранних стадиях повреж-
дения. Степень повреждения семенников зависит от
дозы облучения [97, 101, 119]. Воздействие в больших
дозах (для крыс и мышей свыше 1000 р) ведет к не-
обратимым изменениям, атрофии половых желез и по-
стоянной стерильности. Однако не известно, является
ли она результатом прямого повреждения семенников
или дистанционного действия на организм. При пора-
290
жении мужских половых желез характерна способность
к восстановлению структуры и функции железы. Про-
должительность периода временной стерильности и
сроки восстановления репродуктивной способности за-
висят от дозы излучения, полученной самцом [97, 101,
119, 122, 123]. В период восстановления зародышевые
клетки появляются в том же порядке, в которой они
исчезали; сперматогонии, сперматоциты, сперматиды и
сперматозоиды [121 —123].
Исследований, посвященных изучению влияния ра-
диоактивных веществ на половые железы, сравнительно
мало [93, 104, 109, 110—112, 126, 127].
Радиоактивные изотопы, так же как и внешние ис-
точники радиации, вызывают нарушения функции и
структуры мужских половых желез, в результате чего
может развиться стерильность.
Нами изучалось состояние половых желез у самцов
крыс после однократного введения окиси трития в до-
зах 0,3; 0,08; и 0,008 мкюри/г.
Исследования проводили на 400 белых крысах ве-
сом 200—220 г, за которыми наблюдали в течение
1,5 лет.
Согласно рассмотренным в этой главе данным, окись
трития в дозах 0,3 и 0,08 мкюри/г вызывает развитие
подострой и хронической форм лучевой болезни различ-
ной степени тяжести, а введение окиси трития в дозе
0,008 мкюри/г не сопровождается возникновением приз
наков лучевой болезни.
Стерилизующее действие окиси трития на самцов
учитывали по результатам скрещивания их с интактны-
ми самками. Подсадку самок к самцам производили в
разные сроки после введения окиси трития (через 5--
10 суток, 1, 3 и 6 месяцев). Обычно к одному самцу под-
саживали на сутки по три самки в стадии проэструс
или эструс.
Результаты проведенного эксперимента показали,
что функциональные нарушения половых желез у крыс
наблюдаются при всех указанных дозах окиси трития
и выражаются в снижении скрещиваемости подопытных
животных, раннем наступлении стерильности, уменьше-
нии плодовитости и сокращении продолжительности
жизни подопытного потомства. После введения изотопа
скрещиваемость самцов (табл. 5.17) уменьшается со
19* 291
Скрещиваемость крыс-самцов после введения
Через 10 суток
Через 1 месяц
Количество животных,
способных к спариванию
Количество животных,
способных к спариванию
Контроль
0,008
0,08
0,3
30
30
30
30
28
20
18
16
93,3±6,21
66,6±4,30
60,3±5,42
53,3j-5,86
88,8±4,25
80,0±3,40
60,0±7,46
40,0±8,20
временем. Она зависит от величины введенной актив-
ности. Чем большую дозу окиси трития получают жи-
вотные, тем больше падает способность их к скрещива-
нию. Так, например, при введении окиси трития в дозе
0,3 мкюри/г скрещиваемость у самцов к первому году
снизилась до нуля, все животные оказались стериль-
ными.
При поражении крыс-самцов окисью трития сни-
жается и их плодовитость. В пометах, полученных от
пораженных самцов, среднее число потомков (живых и
мертворожденных) значительно меньше, чем в конт-
роле (табл. 5.18). Особенно резко выражено это сниже-
ние при введении окиси трития в дозе 0,3 мкюри/г.
Плодовитость крыс-самцов, спаренных в раз
Доза воздейст- вия, мкюри/г Через 1 0 суток Через 1 месяц
Число поме- тов Число жизне- способных потомков Среднее чис- ло жизнеспо- собных по- томков на помет Число поме- тов Число жизне- способных потомков О О X X ' X О О я с I 4) X * т К ta х х з о f- О 2 О о о О ч Q н С
Контроль 28 280 Ю±1,5 15 150 10±0,40
0,008 17 138 8,1 ±1,2 20 143 7,1+0,80
0,08 16 93 5,8±1,3 21 147 7±1,10
0,3 11 34 3,1 ±0,8 33 165 5±0,26
292
Таблица 5.
различных доз окиси трития в разные сроки
Через 3 месяца Через 6 месяцев Через 12 месяцев
Испытано самцов Количество жи- вотных, способ- ных к спариванию Испытано самцов Количество жи- вотных, способных к спариванию Испытано самцов Количество живот- ных, способных к спариванию
абсолют- ное число % абсолют- I ное число % абсолют- ное число %
20 16 80 ±5,06 15 13 86,6^3,65 12 12 100±0
20 15 75±6,20 15 12 80,0±2,6 12 9 75+1,62
20 9 45±7,18 15 5 32,0±4,26 12 4 33,2 ±1,85
20 6 30+6,26 20 4 20,6±6,32 15 0 0
Эти данные свидетельствуют о стерилизующем дей-
ствии окиси трития на крыс-самцов, причем эффект этот
растет с увеличением дозы окиси трития. Снижение
плодовитости пораженных самцов является стойким,
так как по истечении длительного периода времени (6—
12 месяцев) она не восстанавливается.
Особого внимания заслуживает учет внутриутробной
гибели целых пометов у самок, спаренных с поражен-
ными самцами. Беременность у самок была определена
(по влагалищному мазку), но родов не последовало.
Частота гибели пометов, полученных от самцов как
непосредственно, так и в разные сроки после введения
изотопа при всех дозах воздействия, по сравнению с
Таблица 5.18
ные сроки после затравки окисью трития
Через 3 месяца Через 3 месяца 10 суток Через 12 месяцев
Число поме- тов Число жизне- способных потомков Среднее число жизнеспособ- ных потомков на помет Число поме- тов Число жизне- способных потомков Среднее число жизнеспособ- ных потомков на помет Число поме- тов Число жизне- способных потомков Среднее число жизнеспособ- ных потомков на помет
20 180 9-4-0,32 14 126 9 + 1,5 15 120 8±1,5
15 120 8±0,70 11 88 8+L6 14 72 5,2±1,3
18 144 8±0,30 7 48 7 + 1,4 |0 0 0
30 180 6-4-0,31 2 12 6± 1,1 0 0 0
293
контролем увеличена. Увеличение частоты гибели поме-
тов находится в прямой зависимости от дозы воздейст-
вия. Особенно велико количество погибших пометов при
спаривании в течение первых 10 суток (приблизительно
64% при дозе 0,3 мкюри/г, 46% при 0,08 мкюри/г и
11% при 0,008 мкюри/г). К концу года процент погиб-
ших пометов при всех дозах воздействия был меньше,
чем через 10 суток после затравки.
У самцов, пораженных окисью трития, падает вес
семенников. Особенно отчетливо падение веса семенни-
ков выявляется через 6 и 12 месяцев после введения
изотопа. В ранние сроки (через 10 суток) после введе-
ния окиси трития вес семенников у подопытных групп
крыс мало отличался от контрольных животных
(рис. 5.35).
Несмотря на то что средний вес семенников у под-
опытных животных ниже веса семенников контрольных
животных, с возрастом наблюдается постепенное увели-
чение веса семенников у основного количества подопыт-
ных животных. Лишь у отдельных животных вес се-
менников с возрастом уменьшается.
При поражении окисью трития в дозе 0,3 мкюри/г
средний вес семенников к шести месяцам равен 960 мг,
а у отдельных особей он равен 275—325 мг. Однако та-
ких животных было мало (5 из 45 обследованных для
дозы 0,3 мкюри/г, т. е. 11%), и они забиты в очень
тяжелом состоянии.
Для гистологического анализа семенников крыс за-
бивали декапитацией на 5, 10, 15-е сутки и 1, 2, 3, 4,
6, 9 и 12-й месяц после введения окиси трития. Семен-
ники фиксировали в жидкости Буэна, срезы окрашивали
гематоксилин-эозином. Для анализа гистологических
препаратов применяли количественную методику Фогга
и Ковинга [122]. На каждом препарате просматривали
50 поперечных срезов канальцев примерно одинакового
диаметра и отмечали, какие из четырех типов клеток
зародышевого эпителия (сперматогонии, сперматоциты,
сперматиды и сперматозоиды) в них имеются. Каждый
встречающийся вид клеток в канальцах определяли в
процентах по отношению к контролю. Сперматоциты
1-го и 2-го порядка учитывали вместе. Для каждой дозы
на каждый срок фиксации исследовали семенники от
пяти животных и вычисляли средние показатели,
294
Рис. 5.35. Динамика изменения веса семенников у крыс, поражен-
ных окисью трития,
Таким образом, на каждую дозу было использовано
по 50 животных. В контроле было обследовано 50 крыс-
самцов.
У контрольных животных, забитых в разные сроки
после начала эксперимента, количество клеток зароды-
шевого эпителия в канальцах семенника заметно не
изменялось в течение года. Было найдено, что сперма-
тогонии встречаются в 75—90%, сперматоциты в 75—
90%, сперматиды в 80—95% и сперматозоиды в 75—
90% канальцев. В среднем наличие различных клеточ-
Рис. 5.36. Микрофото семенных канальцев крыс через семь суток:
« — контроль; б — доза 0,3 мкюри/г. Окраска гематоксилин-эозином. Х200.
Л-
Ч
ных элементов приблизительно одинаково и равно у
контрольных животных 85%. Подобное соотношение
зародышевых клеток в семеннике у контрольных крыс
приводится и у других авторов.
У подопытных животных, получивших окись трития
в дозе 0,3 мкюри/г, на пятые сутки после введения
окиси трития макроскопически отмечают ярко выра-
женный отек и полнокровие органа. При микроскопиче-
ском изучении срезов семенников в это время наблю-
даются отек соединительной ткани и стенок сосудов, на-
полнение просветов семенных канальцев жидкостью,
296
расширение сосудов и переполнение их кровью
(рис. 5.36).
Из канальцев семенника первыми начинают исчезать
сперматогонии. К пятым суткам их отмечают лишь в
3% канальцев, а к 10-м суткам они полностью исче-
Вреня обследования
Рис. 5.37. Реакция клеток зародышевого эпителия семенных каналь-
цев крыс на воздействие окиси трития:
а — доза 0,3 мкюри /г\ б — доза 0,08 мкюри /г\ в — доза 0,008 мкюри /г\
1 — контроль; 2 — сперматиды; 3 — сперматогонии; 4 — сперматоциты;
5 — сперматозоиды.
зают из всех канальцев (рис. 5.37, а—в). Другие
элементы зародышевого эпителия к пятым суткам опре-
деляются в тех же количествах, что и в контроле,
~ в 85% канальцев. Однако к 10-м суткам происходит
заметное снижение числа сперматоцитов (до 35% ка-
297
нальцев) и сперматозоидов (до 40% канальцев). При
этом среди сперматозоидов появляется большое количе-
ство атипичных форм (к атипичным формам относят
сперматозоиды с изолированными головками и хвостами
или надломленные), а среди сперматоцитов — большое
количество многоядерных гигантских клеток, что свя-
зано, по-видимому, с нарушением процесса деления
сперматоцитов. К 15-м суткам можно отметить вторич-
ное появление сперматогоний (10%) или начало вос-
становления сперматогенеза. К 30-м суткам количество
канальцев, содержащих сперматогонии, составляет 30—
35% (рис. 5.38, а), а к трем месяцам сперматогонии
встречаются во всех канальцах (100%). Процессы вос-
становления на третий месяц протекают настолько бур-
но, что отмечается даже гиперрегенерация, что является,
по-видимому, компенсаторной реакцией. Количество дру-
гих клеток зародышевого эпителия (сперматоцитов,
сперматидов и сперматозоидов) продолжает уменьшать-
ся и к трем месяцам достигает минимальных значений
(сперматоциты — 0, сперматозоиды — 0, сперматиды —
40%) (см. рис. 5.38, б). Вторичное появление их отно-
сится к четвертому месяцу.
Таким образом, из первоначальных зародышевых
клеток (сперматогоний), возникших вторично в резуль-
тате регенерации, лишь через месяц развиваются спер-
матозоиды. Однако восстановление сперматогоний отме-
чается в 100% канальцев, а сперматозоиды встречаются
лишь в 35% канальцев. Эти цифры свидетельствуют о
неполном восстановлении сперматогенеза у крыс, по-
раженных окисью трития в дозе 0,3 мкюри/г. При этой
дозе наблюдают большое количество атипичных форм
сперматозоидов и малое содержание их в каждом ка-
нальце. Среди сперматоцитов и сперматид встречается
большое количество гибнущих клеток. Начиная с чет-
вертого месяца количество всех клеточных элементов
зародышевого эпителия резко падает и к шестому ме-
сяцу они полностью исчезают (см. рис. 5.38, в). Наряду
с исчезновением клеток зародышевого эпителия, начи-
ная с четвертого месяца отмечается образование в сер-
толиевом синцитии семенника у стенок семенных ка-
нальцев небольших вакуолей, которые, сливаясь один
с другим, превращаются в большие пространства, сво-
бодные от клеток (см. рис. 5.38, г).
^98
Рис. 5.38. Микрофото семенных канальцев крыс через шесть меся-
цев после начала опыта:
а — контроль; б — доза 0,008 мкюри /г\ в —доза 0.08 мкюри/г\ г — доза
0,3 мкюри}г. Окраска гематокрилин-эозиком. Х200.
При введении окиси трития в дозе 0,08 мкюри/г
происходят такие же морфологические изменения, как
и при дозе 0,3 мкюри/г. Наблюдается тот же порядок
в исчезновении клеток зародышевого эпителия и те же
сроки наступления начальных изменений. Однако сте-
пень выраженности нарушений меньше, (см. рис. 5.37, в).
К шестому месяцу из семенных канальцев постепен-
но исчезают все клетки зародышевого эпителия без по-
следующего их восстановления в течение всего периода
наблюдений (1,5 года), что свидетельствует о глубоком
угнетении сперматогенеза (см. рис. 5.38, в).
При введении окиси трития в дозе 0,008 мкюри/г
глубина подавления сперматогенеза меньшая, чем при
дозе 0,08 мкюри/г. Однако характер изменения зароды-
шевого эпителия семенника сходен с таковым при по-
ражении животных окисью трития в больших дозах
(0,3 и 0,08 мкюри/г) (см. рис. 5.37).
При этой дозе сперматогонии на 15-е сутки после
введения окиси трития из канальцев полностью не исче-
зают. Они обнаруживаются в 40—45% канальцев. Сре-
ди сохранившихся сперматогоний отсутствуют клетки с
пикнотическими ядрами (гибнущие клетки). В каналь-
цах в большом количестве (в 50—60%) обнаружи-
ваются сперматогонии и другие клеточные элементы
семеродного эпителия. В период наибольшего подавле-
ния (на 30-е сутки) сперматоциты находятся в 47%,
сперматиды в 45% и сперматозоиды в 40% канальцев.
Процесс восстановления при дозе 0,008 мкюри/г
происходит очень быстро и полностью. Уже ко второму
месяцу после введения окиси трития все клетки зароды-
шевого эпителия встречаются в таком же количестве
канальцев (75%), как и у контрольных животных
(75—90%). В последующие сроки наблюдения (до
1,5 лет) у животных, получивших однократно
0,008 мкюри/г окиси трития, никаких отклонений в ре-
акции семенника не было обнаружено (см. рис. 5.38,6).
Таким образом, дозы окиси трития от 0,3 до
0,008 мкюри/г вызывают (нарушения сперматогенеза у
крыс. При высоких дозах у крыс в конечном итоге
развиваются необратимые изменения сперматогенеза и
полная стерильность (к шести месяцам при введении
окиси трития в дозе 0,3 мкюри/г и к 12 месяцам при
введении 0,08 мкюри/г). Введение окиси трития в дозе
300
0,008 мкюри)г вызывает временное угнетение спермато-
генеза и частичную стерильность у крыс. При всех до-
зах последовательность исчезновения из семенных ка-
нальцев клеток зародышевого эпителия сохраняется
одна и та же, а именно: первыми исчезают сперматого-
нии, затем сперматоциты, сперматиды и сперматозоиды.
Полное угнетение сперматогенеза у крыс, поражен-
ных окисью трития, наступает не сразу.
В сроки с 15 по 90-е сутки после введения изотопа
в семеннике происходят репарационные процессы. Од-
нако они неполноценны и носят временный характер.
Через 4—6 месяцев они сменяются полным и необрати-
мым угнетением сперматогенеза, сохраняющимся в те-
чение всей последующей жизни животных.
О неполноценности восстановления сперматогенеза
у крыс, пораженных окисью трития в дозах 0,3 и
0,08 мкюри/г, свидетельствуют следующие факты. Мак-
симальное количество канальцев, содержащих сперма-
тогонии в период временного восстановления, равно
100%, а максимальное количество канальцев, содержа-
щих зрелые сперматозоиды, составляет всего 35% при
введении окиси трития в дозе 0,3 мкюри/г. Для дозы
0,08 мкюри!г это количество составляет 75—>50%.
Указание на неполное восстановление сперматогене-
за при поражении большими дозами рентгеновского
облучения (1440 и 1000 р) имеется в работах Фогга,
Ковинга [122] и Г. М. Роничевской [128]. Следовательно,
неполное восстановление сперматогенеза не характерно
для поражения внутренними источниками облучения
Процессы репарации сперматогенеза у крыс, поражен-
ных разными дозами окиси трития (0,3 и 0,08 мкюри/г},
отличаются между собой. Это отличие заключается в
том, что восстановление при дозе 0,3 мкюри/г начи-
нается с 15-х суток и проходит стадию гиперрегенерации
(3 месяца), тогда как восстановление при дозе
0,08 мкюри/г начинается позже — с 30-х суток и ста-
дия гиперрегенерации не развивается. Г. М. Роничевская
[128] также обнаружила стадию гиперрегенерации при
облучении мышей рентгеновскими лучами в дозах 400
и 600 р. Однако в отличие от окиси трития при облуче-
нии рентгеновскими лучами в указанных дозах отмечено
полное восстановление сперматогенеза, а при пораже-
нии окисью трития восстановление было временным.
301
Рассмотренный материал свидетельствует о том, что
половые железы самцов весьма чувствительны к окиси
трития.
Функциональные нарушения (уменьшение скрещива-
емости, снижение плодовитости) возникают с первых же
дней (через 5—10 суток) после введения изотопа. Вы-
раженные гистологические изменения происходили так-
же в ранние сроки после введения изотопа: с пятых
суток при дозе 0,3 мкюри/г и через 10—15 суток при
дозах 0,08 и 0,008 мкюри/г. Несмотря на то что гистоло-
гические изменения возникают рано, как и функцио-
нальные, они, по всей вероятности, не являются при-
чиной (на первых этапах поражения) функциональных
нарушений. Это предположение вытекает из того факта,
что гистологические изменения прежде всего (1—
10-е сутки) отмечаются лишь со стороны незрелых
клеток семеродного эпителия (сперматогонии). В опло-
дотворении же в первые дни после поражения прини-
мают участие уже зрелые сперматозоиды, которые на-
ходятся в придатке (эпидидимусе).
Таким образом, полученные материалы свидетельст-
вуют о том, что окись трития, введенная однократно в
дозах 0,3 и 0,08 мкюри/г, вызывает стерилизующий
эффект у самцов крыс, обусловленный уровнем введен-
ной дозы. Этот эффект выражается: а) уменьшением
скрещиваемости их с самками; б) уменьшением числен-
ности потомства в пометах, полученных от скрещивания
их с интактными самками; в) высокой гибелью плодов
в период утробной жизни и большим количеством мерт-
ворождений; г) изменением веса семенников.
Степень подавления размножения сперматогоний,
выражающаяся в уменьшении их количества в семен-
ных канальцах, и сроки восстановления сперматогоний
зависят от величины дозы: чем доза меньше, тем мень-
ше глубина подавления и тем быстрее начинается вос-
становление.
Дозы окиси трития 0,3 и 0,08 мкюри/г вызывают в
семенниках крыс в конечном итоге необратимые измене-
ния сперматогенеза и наступление у крыс через 6—
12 месяцев полной стерильности.
Однократное введение окиси трития в дозе
0,008 мкюри/г приводит к временному угнетению спер-
матогенеза и частичной стерильности у крыс.
302
Особенности развития потомства, полученного
от пораженных самцов
Особенности развития потомства, полученного от
самцов, пораженных ионизирующей радиацией, мало
изучены. Большинство исследований в этом направле-
нии выполнено с внешними источниками радиации
[129—133].
Показано, что облучение самцов рентгеновскими или
у-лучами приводит к уменьшению численности потом-
ства в помете и гибели потомства в период антенаталь-
ной и постнатальной жизни, большому количеству
мертворождений и к ненормальному развитию рожден-
ного потомства.
Особенности развития потомства, полученного от
самцов, пораженных радиоактивными веществами, изу-
чены мало [104, 134, 135]. Имеющиеся в литературе
немногочисленные данные свидетельствуют о том, что
радиоактивные изотопы при определенных дозах вызы-
вают нарушения в развитии потомства, сходные с та-
ковыми при внешнем облучении.
Были изучены особенности развития потомства от
самцов, пораженных окисью трития в разных дозах:
0,3; 0,08; 0,008 мкюри/г. При оценке влияния окиси
трития на развитие плодов и потомства учитывали ко-
личество живых плодов в помете, количество мертво-
рождений, гибель потомства в постнатальпый период
и особенности его физического развития.
Полученные в эксперименте материалы показывают,
что не у всех самок, спаренных с пораженными самца-
ми, беременность развивается до конца. У значительной
части самок беременность прерывается в разные сроки.
Наибольшее количество неразвившихся или прерванных
беременностей (табл. 5.19) наблюдается в группе самок,
спаренных с самцами, получившими окись трития в до-
зе 0,3 мкюри/г. При всех использованных дозах наи-
большее количество неразвившихся или прерванных
беременностей отмечается у самок, спаренных с пора-
женными самцами в ближайшие сроки после затравки,
а именно через 5—10 суток.
Количество родов у крыс, спаренных с самцами
через 0,5—3 месяца после введения изотопа, в 1,5—
2 раза меньше, чем у крыс, спаренных через 5—10 су-
303
Гибель зародышей (целых пометов) у самок, спаренных с поражен
Доза воздейст- вия, мкюри/г Через 5— 1 0 суток Через 1 месяц
Количество беременных самок Из них родили Количество беременных самок Из них родили
абсолют- ное число % абсолют- ное число %
о,з 42 15 36,0 37 20 55
0,08 36 19 54 23 18 80
0,008 38 17 40,6 16 14 87,4
Контроль 30 28 93,3 26 26 100
ток после поражения самцов. Количество самок, у ко-
торых беременность завершалась родами, несколько
увеличилось в группе животных, спаренных с самцами
через шесть месяцев после поражения. Однако говорить
об абсолютной достоверности этого увеличения, особен-
но для дозы 0,3 мкюри/г, трудно, поскольку к этому
времени самцы в значительном числе случаев стано-
вятся стерильными и общее количество беременных
самок на этот срок невелико.
Подсчет количества желтых тел позволил устано-
вить, что у самок, спаренных в первые 5—10-е сутки
после затравки самцов, беременность наступала в 70%
случаев, но была прервана в результате гибели зароды-
шей на различных стадиях. У самок, спаренных в более
отдаленные сроки после затравки самцов, беременность
наступала лишь в 30—20% случаев от числа беремен-
ностей, определенных по влагалищным мазкам.
Наряду с гибелью целых пометов наблюдали гибель
отдельных зародышей в разные сроки антенатальной
жизни. Данные о численности пометов приведены в
табл. 5.20. Численность пометов наиболее заметно сни-
жена (почти в 2 раза) в группе самцов, получивших
окись трития в дозе 0,3 мкюри/г, в 1,4 раза — для
дозы 0,08 мкюри/г (при спаривании в первые 5—10 су-
ток после затравки). В более поздние сроки после
затравки численность пометов была снижена несколько
меньше, чем в ранние после затравки сроки (через 3
и 6 месяцев). Через 12 месяцев самцы, получившие
304
Таблица 5.19
ними самцами в различные сроки после введения им окиси трития
Через 3 месяца Через 6 месяцев Через 12 месяцев
Количество беременных самок Из них родили Количество беременных самок Из них родили Количество беременных самок Из них родили
абсолют- ное число % 'абсолют- ное число % 1 абсолют- ное число %
42 23 55 6 2 33,3 ! _
20 16 80 16 10 63,6 I — — —
16 14 87,4 13 1 1 82,3 1 15 14 86,6
18 18 100 15 14 96,2 1 17 15 88,2
окись трития в дозах 0,3 и 0,08 мкюри/г, были стериль-
ны и потомства не дали.
Учет появления мертворождений во всех пометах,
полученных от пораженных самок как в ближайшие, так
и в отдаленные сроки после введения окиси трития, по-
казал, что число их увеличено по сравнению с контро-
лем и составляет для сроков спаривания через 5—
10 суток приблизительно 20% Для дозы 0,3 мкюри/г,
около 12—15% для дозы 0,08 мкюри/г и 2—5% для
дозы 0,008 мкюри/г. В контроле число мертворождений
составляет 1,5—3%. В пометах, полученных в отдален-
ные сроки после поражения самцов, число мертворож-
дений было меньше, чем через 5—10 суток. Так, через
15—30 суток число мертворождений составляло для
дозы 0,3 мкюри/г приблизительно 15%, для дозы
0,08 мкюри/г 12%, Для дозы 0,008 ‘мкюри/г 3,5%. При
спаривании через три месяца число мертворождений
составляло для дозы 0,3 мкюри/г 10%, для дозы
0,08 мкюри/г 8,6% и для дозы 0,008 мкюри!г 2,2%.
При спаривании через шесть месяцев число мертворож-
дений составляло для дозы 0,3 мкюри/г 6,1%, для дозы
0,08 мкюри/г 4,3% и для дозы 0,008 мкюри!г 2,5%.
При спаривании через 12 месяцев для доз 0,3 и
0,08 мкюри/г потомства не было, а для дозы
0,008 мкюри/г число мертворождений составляло
2,4%.
В контроле во все сроки спаривания число мертво-
рождений было 1,5—3%.
20 Окись трития
305
Среднее число потомков в пометах, полученных от по
Чере: 5—10 суток Через 15-30 суток Через 3 месяца
Доза воздействия мкюри[г Число пометов Общее число по- томков Среднее число потомков в одном помете Число пометов Общее число по- томков Среднее число потомков в од- ном помете Число пометов Общее число по- томков Среднее число потомков в од- ном помете
0,3 и 34 3,1 12 60 5 12 72 6
0,08 16 93 5,8 15 105 7 20 160 8
0,008 17 138 8,1 14 140 10 14 126 9
Кон- троль 28 280 10 26 260 10 18 162 9
Наблюдения за физическим развитием потомства
подопытных групп не выявили явного отставания в сро-
ках появления шерстного покрова, прорезывания зубов,
открытия глаз. Однако у потомства ранних сроков
спаривания (для доз 0,3 и 0,08 мкюри/г) к 1 —1,5 меся-
цам были отмечены массовое облысение, появление
конъюнктивитов, возникновение трофических язв па
конечностях, некрозы челюстей, замедление роста. Наи-
более заметное отставание в весе обнаружено у потом-
ства от самцов, спаренных в ранние сроки после введе-
ния окиси трития, и в группе животных, получивших
дозу окиси трития 0,3 мкюри/г (рис. 5.39). У потомства,
появившегося в отдаленные после затравки сроки, вес
тела во всех группах был равен весу тела животных
контрольной группы.
Исследование периферической крови у потомства от
пораженных самцов позволило выявить достоверные
различия в реакции кроветворной системы, которые про-
являлись главным образом в угнетении лейкопоэза.
Число лейкоцитов у крыс снижалось с двухнедель-
ного возраста (рис. 5.40, а), наибольшее снижение
числа лейкоцитов было выявлено в двухмесячном воз-
расте. У крысят, рожденных от самцов, пораженных
окисью трития в дозе 0,3 мкюри/г, уровень лейкоцитов
в этот период падал до 14004=0,1 в 1 мм3, а у кры-
сят контрольной группы число лейкоцитов составило
306
Число пометов
Общее число
потомков
Среднее число
потомков в од-
ном помете
Число пометов
Общее число по-
томков
Среднее число
потомков в од
нэм помете
раженных самцов после введения им окиси трития

9
11 i i__i--------1--------1--------------------------1
77 74 7 2 3 6
сутки г месяца
Врепя поспе ведения окиси трития
Рис. 5.40. Изменения показателей крови у потомства крыс в раз-
личные сроки после рождения крысят, полученных от самцов, по-
раженных окисью трития в дозах 0,3 и 0,008 м.кюри1г\
а — изменение количества лейкоцитов: б — изменение количества нейтрофилов;
в — изменение количества лимфоцитов; г — изменение количества эритроцитов.
10 ±0,3 тыс. в 1 мм3. Снижение числа лейкоцитов про-
исходило вследствие уменьшения как нейтрофилов, так
и лимфоцитов (см. рис. 5.40, б).
У потомства, полученного от -самцов, пораженных
окисью трития в дозе 0,008 мкюри/г, изменения количе-
ства лейкоцитов аналогичны таковым у потомков, рож-
денных от самцов, пораженных окисью трития в дозе
0,3 мкюри/г.
Восстановление числа лейкоцитов у пораженного по-
томства начиналось с трехмесячного возраста. К концу
срока наблюдения (6 месяцев) количество лейкоцитов в
периферической крови у потомков оставалось снижен-
ным по сравнению с контрольной группой животных
(до 30%). Снижение количества лейкоцитов происхо-
дило в более отдаленные сроки в результате снижения
числа нейтрофилов [1,1—2,6 тыс. в 1 мм3 по сравнению
с 5 ±0,04 тыс. в 1 мм3 (в контроле)].
309
Угнетение эритропоэза наиболее отчетливо прояви-
лось в двухмесячном возрасте у потомков, рожденных
от самцов, пораженных окисью трития в дозе
0,3 мкюри/г (рис. 5.40, в). Снижение уровня эритроци-
тов составило 33% (контроль 7,1 ±0,3 млн. в 1 мм3,
подопытные крысы 4,8 ±0,3 млн. в 1 мм3). У потомства,
полученного от самцов, пораженных окисью трития в
цозе 0,008 мкюри/г, изменения красной крови не отли-
чались от контроля.
Через Через Через Через Чеоез
5-Ю суток 15-30суток 3месяца 6месяцев 12 месяцев
Время поспе введения окиси трития
Рис. 5.41. Зависимость гибели потомства от сроков спа-
ривания самцов после введения им окиси трития.
Таким образом, у потомства, полученного от самцов,
пораженных окисью трития в дозе 0,3 мкюри/г, и ин-
тактных самок, наблюдалось угнетение лейкопоэза,
тромбоцитопоэза и эритропоэза. Самцы, пораженные
окисью трития в дозе 0,3 мкюри/г, переживают лучевое
заболевание.
Изменения в морфологическом составе крови у по-
томства, полученного от указанных самцов и интактных
самок, можно объяснить только воздействием окиси три-
тия на репродуктивный аппарат самцов, так как у кон-
трольных крысят, полученных от интактных самцов и
самок, содержащихся в одинаковых условиях, такой
патологии не обнаружено.
Данные о гибели потомства крыс подопытных групп
приведены на рис. 5.41. Как видно из рисунка, наиболь-
шая гибель отмечается среди потомства, полученного
от спаривания в первые 5—10 суток после введения
самцам окиси трития в дозе 0,3 мкюри/г. Анализ дан-
ных о гибели потомства показал, что основной процент
гибели приходится на первый месяц жизни подопытно-
зю
го потомства. Среди потомства, полученного от спари-
вания в первые 5—10 суток после затравки самцов, был
обнаружен целый помет крысят (7 голов) с уродствами
конечностей и хвоста. У потомства двух последующих
поколений уродств в развитии не было.
Подводя итог изложенному материалу, следует еще
раз подчеркнуть, что окись трития, введенная крысам-
самцам однократно в дозах 0,3; 0,08 и 0,008 мкюри/г,
вызывает нарушения в развитии потомства, полученно-
го от этих самцов (и интактных самок) в разные сроки
после введения изотопа.
Нарушения в развитии потомства проявляются в
увеличении числа мертворождений, высокой гибели
потомства в разные сроки постнатальной жизни и угне-
тении роста. Нарушения в развитии встречаются чаще
у потомства, полученного от спаривания в ранние сроки
(5—10 суток) после введения окиси трития. Нарушения
в развитии потомства отчетливее выявляются при до-
зах окиси трития 0,3 и 0,08 мкюри/г.
При введении окиси трития в дозе 0,008 мкюри/г
изменения у потомства выражены слабо, а иногда и
совсем отсутствуют.
Влияние окиси трития на половые железы крыс-самок
Влияние радиации на половые железы самок млеко-
питающих уже давно привлекает внимание исследовате-
лей. Этот интерес вызван тем, что изменения, возника-
ющие в половых железах, лежат в основе снижения
плодовитости, развития стерильности и наступления
бесплодия.
К настоящему времени реакция яичников на воздей-
ствие ионизирующей радиации изучена довольно хоро-
шо. Яичники, так же как и семенники, весьма чувстви-
тельны к действию радиации. Однако радиочувствитель-
ность их, по мнению большинства исследователей, ниже,
чем радиочувствительность семенников. В отличие от
других тканей яичники обладают очень низкой репара-
тивной способностью [95, 106, 108—136, 137, 145].
В яичнике не все элементы обладают одинаковой ра-
диочувствительностью. По нисходящей чувствительности
к облучению элементы яичника могут быть расположе-
ны в следующем порядке: ядро и плазма яйцеклетки
311
самых зрелых фолликулов, первичные фолликулы, со-
судистая ткань, желтые тела, остальная строма яични-
ка [146].
Большинство имеющихся исследований по действию
радиации на гонады самок проведено с облучением
животных внешними источниками радиации. Относи-
тельно влияния радиоактивных изотопов на женские
половые железы имеются лишь единичные работы [106,
109, 114, 147].
Имеющиеся в литературе немногочисленные данные
показывают, что нарушения в половых железах самок
при воздействии радиоактивными изотопами в основном
аналогичны нарушениям, возникающим при внешнем
у-облучении. Степень нарушений находится в прямой
зависимости от количества введенной активности, осо-
бенностей распределения и ритма поступления изотопа
в организм. Например, при введении через рот продук-
тов деления урана в дозе 7 мкюри/г наблюдается удли-
нение стадии диэструс и метаэструс за 3—4 недели до
гибели животных [148—149]. Эстральный цикл пол-
ностью прекращается. При введении меньших количеств
активности описанные изменения развиваются позже,
носят временный характер и выражаются главным об-
разом в удлинении стадии диэструс [150].
В настоящем разделе монографии изложены матери-
алы о влиянии различных доз окиси трития на половые
железы крыс-самок.
Результаты эксперимента показали, что окись три-
тия, введенная самкам крыс однократно подкожно в
дозах 0,3; 0,08 и 0,008 мкюри/г, вызывает как функцио-
нальные, так и гистологические нарушения.
Важнейшим проявлением функциональных наруше-
ний яичника является нарушение астрального цикла,
оцениваемого по следующим показателям:
1) частоте появления отдельных стадий эстрального
цикла;
2) средней продолжительности стадий (сутки);
3) числу циклирующих самок, %;
4) среднему числу нормальных циклов на одну
самку;
5) средней продолжительности цикла, сутки.
При нормальном циклировании всегда наблюдается
определенная последовательность стадий, каждая из ко-
312
торых имеет свою продолжительность. В табл. 5.21
приведены данные по частоте появления и средней про-
должительности отдельных стадий эстрального цикла у
крыс в разные сроки после введения различных доз
окиси трития (0,3; 0,08 и 0,008 мкюри/г). При воздей-
ствии окиси трития у подопытных животных уже в пер-
вые месяцы наблюдаются изменения в распределении
стадий полового цикла. Степень этих нарушений нахо-
дится в прямой зависимости от величины дозы и вре-
мени, прошедшего с момента введения изотопа.
У крыс, пораженных окисью трития, значительно
снижается частота появления стадий эструс и проэструс
и увеличивается частота появления метаэструса и ди-
эструса. Частота появления стадии эструса у поражен-
ных животных через 1—3 месяца примерно в 1,2—
2,7 раза меньше, чем у контрольных животных. Резко
увеличивается частота появления стадии покоя (ди-
эструс). После введения окиси трития в дозе
0,008 мкюри/г диэструс примерно в 1,3 раза встречается
чаще, чем в контроле, а при введении окиси трития
в дозах 0,08 и 0,3 мкюри/г встречается чаще соответст-
венно в 3,3 и 4,4 раза. Увеличение частоты появления
стадии диэструс свидетельствует о частичном или пол-
ном прекращении циклирования. В течение последую-
щих месяцев наблюдения картина изменения частоты
появления отдельных стадий сохраняется примерно та-
кой же, как и в течение первых трех месяцев. Однако
несколько изменяется соотношение стадий метаэструс
и проэструс. Наряду с изменением частоты появления
отдельных стадий эстрального цикла у подопытных
животных появляется ^типичный эструс. Во влагалищ-
ных мазках наряду с чешуйками обнаруживаются лей-
коциты и эпителиальные клетки. Обычно такая стадия
напоминает вид метаэструса. Изменение частоты появ-
ления отдельных стадий эстрального цикла, вызванных
введением окиси трития, приводят к нарушению цик-
лирования, что оказывает влияние на плодовитость
подопытных животных.
Поскольку эструс является основным показателем
наличия полового цикла у животных, важно было про-
следить более тщательно за динамикой изменения этой
стадии. Видно, что частота появления основной стадии
полового цикла уменьшается с увеличением дозы окиси
313
трития и с увеличением времени от начала введения
изотопа. У подопытных животных средняя продолжи-
тельность всех стадий отличается от средней продолжи-
тельности стадий контрольных животных (табл. 5.22).
Для всех доз цифры, характеризующие среднюю
продолжительность диэструса, у подопытных животных
в 1,2—2 раза выше, чем у контрольных. Средняя про-
должительность стадии эструс в первые месяцы лишь
незначительно выше, чем у контрольных животных.
В последующие месяцы наблюдений (9—11-й месяц)
продолжительность стадии эструс у подопытных живот-
ных превышает в 1,5—2 раза таковую у контрольных
животных. Растянутый во времени эструс напоминает
стадию метаэструс и характерен для атипичного эстру-
са. По сравнению с контролем продолжительность ста-
дии проэструс у подопытных животных меньше, а в ста-
дии метаэструс больше.
Нарушения в ходе эстрального цикла, вызванные
однократным введением окиси трития, отражаются и
на количестве нормальных циклов, приходящихся на
одну крысу.
Каждый цикл — это смена стадий, происходящая в
строго определенной последовательности и в определен-
ное время. Поэтому изменение цикличности у подопыт-
ных животных свидетельствует о непосредственном на-
рушении функции половых желез и о нарушении плодо-
витости. За нормальный цикл принимали совокупность
правильно и последовательно идущих одна за другой
стадий: проэструс, эструс, метаэструс и диэструс. Цик-
лирующей считали самку, у которой был обнаружен
хотя бы один нормальный цикл за наблюдаемый отре-
зок времени. За начало цикла у каждого животного
принимали ту стадию, которая была в день введения
изотопа. Число нормальных циклов у крыс, пораженных
окисью трития, в 1,5—2,5 раза меньше, чем у животных
контрольной группы. В весенне-летний период на каж-
дую крысу контрольной группы приходится 4—5 пол-
ных нормальных циклов в месяц, а на каждую крысу
из подопытной группы — лишь 1,5—2. При этом необ-
ходимо отметить, что у крыс при дозе 0,3 мкюри/г
число нормальных циклов, приходящихся на каждую
самку, меньше, чем у самок при дозе 0,08 мкюри/г и у
контрольных животных. В осенне-зимний период число
314
Т а б л и ц а 5.21
Частота появления и продолжительность отдельных стадий астрального цикла у крыс, пораженных окисью трития
Доза воз- действия , мкюри/г Среднее число самок Общее число проб Диэструс Эструс Проэструс Метаэструс
Число проб, % Средняя про- должитель- ность стадий, сутки Число проб, % Средняя про- должитель- ность стадий, сутки Число проб, % Средняя про- должитель- ность стадий, сутки Число проб, % ал sp £ ч О f- О § в о
0,3 31 722 г 48,4±1,91 1ервый 2,14 месяц (май) 18,3+1,88 1,18 19,2± 1,50 1,45 24,1 ±1,70 1,36
0,08 39 959 37,8 + 2,75 1,96 22,8±1,40 1,33 14,5± 1,52 0,93 23,9± 1,15 1,54
0,003 40 963 17,6±1,84 1,42 43,2 + 2,10 1,40 18,6+1,38 0,98 21,8± 1,69 1,32
Контроль 30 720 11,7± 1,44 1 ,37 47,4±2,74 1,48 21,4+1,34 1,00 19,5±2,18 1,20
о,з 31 722 1 29,8±1 ,46 Гретий 2,29 месяц (июль) 15,7±2,04 1,29 25,1+2,34 2,02 36,3+1,81 1 ,Р4
0,03 35 920 35,2+1,81 2,03 20,5±2,02 1,08 15,8±1,51 1,40 22,3 + 1,68 1,32
0,008 40 960 2Г,6± 1,72 1,96 26,4+1,62 1,70 25,4± 1,37 1,27 25,8 ±1,39 1,28
Контроль 30 720 16,7+1,93 1,58 31,3± 1,95 1,89 28,5 ±1,29 1,38 27,2± 1,51 1,34
Пятый месяц (сентябрь)
0,3 28 672 36,9±2,05 3,83 16,3±2,08 1 ,42 22,3± 1,72 2,13 23,2± 1,43 2,38
0,08 35 920 35,5 ±1,66 3,41 18,4± 1,95 1,28 25,1 ±1,88 1 ,23 20,7±2,22 1,26
0,008 38 950 26,4±1,80 2,42 28,6±1,74 — 21,4± 1,79 1,10 19,6±2,10 1,18
Контроль 30 720 22,8±2,16 1,23 34,4±1,25 1,46 25,1 ±2,24 1,03 17,7+1,22 1,14
I
Продолжение табл. 5.21
Доза воз- действия, мкюри(г Среднее число самок Общее число проб Диэструс Эструс Проэструс Метаэструс
Число проб, % Средняя про- должитель- ность стадий, сутки Число проб, о/ /0 Средняя про- должитель- ность стадий, сутки Число проб, % Средняя про- должитель- ность стадий, сутки Число проб, % Средняя про- должитель- ность стадий, сутки
о,з 28 616 Се 35,1 + 1,93 цьмой 3,31 месяц (ноябр 16,5± 1,45 ь) 1,06 14,3 + 2,00 1,90 18,6±0,31 2,10
0,08 32 704 43,9± 1,50 2,50 17,6±1,77 1,06 19,0 + 2,27 1,50 19,0±0,91 1,54
0,008 36 900 27,9+1,21 1,60 21,3± 1,54 1,32 28,4 + 1,98 1,52 22,2±0,69 1,60
Контроль 30 660 23,8 ±1,26 1,75 27,9±2,03 1,50 27,3±2,36 1,60 22,4±0,57 1,75
0,3 28 700 Де 40,4±1,26 ВЯТЫЙ 1 3,61 месяц (янва р 18,5± 1,70 ь) 2,03 19,2+1,34 1,66 23,9 + 0,50 1,76
0,08 30 750 36,2 ±2,04 2,80 25,0 + 1,80 1,56 17,6± 1,82 1,52 21,6±0,33 1,92
0,008 36 900 27,8±1,56 2,21 31,4±1,76 1,37 19,2±2,02 1,24 21,5± 1,39 1,06
Контроль 30 750 24,1±1,85 1,61 34,0± 1,86 1,16 21,5±2,50 1,03 20,4 ±1,64 1,04
0,3 25 700 Оди 39,2 + 1,38 ннадца' 3,79 гый месяц (м 18,5± 1,99 арт) 2,15 17,8± 1,45 2,42 24,6±1,51 1,19
0,08 28 672 37,6+1,33 3,06 30,2±0,67 1,68 18,1±1,24 1,82 20,2+1,72 1,26
0,008 34 810 27,3-1-1,30 2,94 36,4±1,21 1,43 18,3 + 1,55 1,51 18,0±1,62 1,32
Контроль 28 672 20,6± 1,41 2,72 44,5± 1,34 1,03 19,6±2,04 1,07 16,1 ±1,88 1 ,43
Таблица 5.22
Средняя продолжительность каждого цикла и количество
нормальных циклов у крыс
Доза воз- действия, мкюри!г Общее число самок Общее число проб Общее число циклов Средняя про- должитель- ность цикла, сутки Среднее число полноценных циклов
Первый месяц (май)
0,3 31 722 3,8 6,1 2,1 4=0,20
0,08 39 959 4,2 5,9 3,6±0,44
0,008 40 968 4,5 5,4 4,1 4-0,52
Контроль 30 720 5,5 5,1 4,5±0,28
Третий месяц (июль)
0,3 31 722 2,8 8,5 2,4±0,20
0,08 35 920 4,8 6,6 3,1 ±0,25
0,008 40 960 4,6 5,2 4,4±0,38
Контроль 30 720 5,6 4.8 5,3±0,29
Пятый месяц (сентябрь)
0,3 28 672 2,4 9,8 1,25 4-0,35
0,08 35 920 з,з 7,3 1,25-f-0,26
0,008 38 950 3,9 6,3 3,24-0,40
Контроль 30 720 5,0 4,8 4,1 4-0,41
Седьмой месяц (ноябрь)
0,3 28 616 2,7 8,1 1,04-0,37
0,08 35 704 3,3 6,6 1,7 + 0,49
0,008 36 900 3,8 • 6,6 3,04-0,80
Контроль 30 660 3,2 6,6 4,8±0,23
Девятый месяц (январь)
0,3 28 700 2,7 9,3 1,454-0,24
0,08 30 750 3,2 7,8 2,1±0,16
0,008 36 900 4,2 5,9 2,64-0,52
Контроль 30 750 4,7 5,3 3,54-0,34
Одиннадцатый месяц (март)
0,3 25 700 з,о 8,3 1,554-0,45
0,08 28 672 з,з 7,3 2,34-0,31
0,008 34 810 4,4 5,6 2,94-0,40
Контроль 28 672 4,8 5,0 3,004-0,21
317
полных нормальных циклов у самок контрольной груп-
пы было 1,8—3, а у самок подопытных групп всего
лишь 1—2.
Кроме изменения числа циклов, приходящихся па
каждую самку, менялась и продолжительность каждого
цикла. У самок, подвергавшихся воздействию окиси
трития, наблюдается увеличение средней продолжи-
Время наблюдения, неся цы
Рис. 5.42. Изменение числа циклирующих крыс-
самок, подвергавшихся однократному воздейст-
вию различных доз окиси трития:
-------- - контроль; — ---доза 0.08 мкюри/г-,
- ----------------доза 0.3 мкюри/г.
тельности цикла (см. табл. 5.22). Увеличение средней
продолжительности цикла у подопытных животных на-
чинается с первого месяца после введения окиси трития
и сохраняется в течение всего периода наблюдения. Осо-
бенно заметно продолжительность циклов увеличи-
вается у животных, пораженных окисью трития в дозе
0,3 мкюри/г, и в поздние сроки после затравки. У кон-
трольных животных средняя продолжительность цикла
равна приблизительно пяти суткам, у подопытных жи-
вотных, получивших окись трития в дозе 0,3 мкюри/г,
в отдельные месяцы она возрастает до восьми-девяти
суток. При дозе 0,08 мкюри/г средняя продолжитель-
ность цикла увеличивается до шести-семи суток. Про-
должительность цикла чаще всего возрастает вследст-
вие увеличения стадий диэструс и метаэструс, а иногда
и за счет очень длинной и атипичной стадии эструс.
Поражение крыс окисью трития приводит к сниже-
нию числа циклирующих самок (рис. 5.42). Это сни-
жение зависит как от дозы облучения, так и от времени,
318
прошедшего с момента воздействия. Число циклирую-
щих крыс, получивших окись трития в дозе 0,08 мкюри/г,
снижается от 80% в летние месяцы в начале экспери-
мента до 65% к концу периода наблюдения. Число
циклирующих самок, получивших 0,3 мкюри/г в первый
месяц после введения изотопа, снижается до 65%, а к
концу 11-го месяца составляет всего лишь 37%• Сниже-
ние числа циклирующих самок к концу периода наблю-
дения среди подопытных животных, получивших дозу
окиси трития 0,3 или 0,08 мкюри/г, свидетельствует о
нарушении хода эстрального цикла и об отсутствии
его восстановления. Нарушения в циклировании у крыс,
получивших окись трития в дозе 0,008 мкюри/г, выра-
жены неотчетливо и статистически не отличаются от
изменений, наблюдающихся у контрольных животных.
Полученные данные свидетельствуют о нарушении
эстрального цикла у самок под влиянием окиси трития.
При введении окиси трития в дозе 0,08 мкюри/г
наблюдается частичное, а при дозе 0,3 мкюри/г — зна-
чительное угнетение эстрального цикла. Патологический
процесс носит необратимый характер, так как у боль-
шинства крыс, получивших окись трития в дозе
0,3 мкюри/г, к 8—10-му месяцу циклирование практи-
чески прекращается. При введении крысам окиси три-
тия в дозе 0,08 мкюри/г прекращение циклирования
наступает через 1,5 года. У контрольных животных
циклирование отмечается в течение всей жизни. Пре-
кращение циклирования у подопытных крыс свидетель-
ствует о нарушении воспроизводящей способности жи-
вотных. Для проверки воспроизводящей способности и
плодовитости подопытных самок спаливали через 6 и
12 месяцев после введения изотопа с интактными сам-
цами. Результаты этих наблюдений показывают, что
через шесть месяцев воспроизводительная способность
сохраняется лишь у части подопытных животных (табл.
5.23). У крыс, получивших окись трития в дозе
0,08 мкюри/г, воспроизводящая способность сохраняется
у 57% животных, а при дозе 0,3 мкюри/г у 43%.
Остальные крысы оказались стерильными и потомства
не дали. У крыс, получивших окись трития в дозе
0,008 мкюри/г, воспроизводящая способность (86,6%)
мало отличается от таковой у контрольных животных
(100%). Через 12 месяцев воспроизводящая способность
319
Таблица 5.23
Характеристика воспроизводящей способности у крыс
Доза воз- действия , мкюри/г Общее коли- чество крыс Количе- ство крыс, спаренных через 10 суток Количество беремен- ных крыс Количество крыс, у которых беремен- ность сохранилась до 14 суток
абсолют- ное число % абсолют- ное число %
Через 10 суток
0,3 61 30 12 40,0 5 40,0
0,08 79 35 25 74,0 21 84,1
0,008 80 25 23 92,0 23 100,0
Контроль 70 32 32 100,0 32 100,0
Через 6 месяцев
0,3 48 14 6 43,0 5 83,3
0,08 65 14 8 57,0 7 87,5
0,008 63 15 13 86,6 13 100,0
Контроль 47 10 10 100,0 10 100,0
Через 12 месяцев
0,3 32 15 0 0 0 0
0,08 50 10 4 40 4 100,0
0,008 46 15 12 80 12 100,0
Контроль 35 10 8 80 8 100,0
животных, получивших 0,08 мкюри/г окиси трития, со-
храняется у 40% крыс; при дозе 0,3 мкюри/г все жи-
вотные оказались стерильными. Среди контрольных
животных и животных, получивших окись трития в до-
зе 0,008 мкюри/г, к 12-му месяцу наблюдения стериль-
ными оказались до 20 % животных.
На основании изложенного можно сделать заклю-
чение о том, что однократное введение окиси трития в
дозах 0,3; 0,08 и 0,008 мкюри/г приводит к нарушению
хода астрального цикла у самок крыс. Нарушения хода
астрального цикла выражаются в изменении частоты
появления и продолжительности отдельных стадий;
уменьшении числа циркулирующих самок; среднего чис-
ла циклов, приходящихся на одну самку; увеличении
средней продолжительности каждого цикла.
Нарушения астрального цикла при дозах 0,3 и
0,08 мкюри)г имеют необратимый характер, в резуль-
320
тате чего самки к концу 12-го месяца становятся прак-
тически стерильными.
Первые морфологические изменения яичников при
введении окиси трития в дозе 0,3 мкюри/г отмечаются
через месяц после введения изотопа. Они характери-
зуются уменьшением количества зрелых и растущих
овоцитов, незначительной пролиферацией фолликуляр-
ного эпителия, разрастанием соединительной ткани по
сосудам, гибелью части эпителиальных клеток. Через
4—6 месяцев после введения окиси трития в дозе
0,3 мкюри/г в яичниках обнаруживают уменьшение
количества растущих фолликулов, разрастание соеди-
нительнотканых элементов в строме яичника, увеличе-
ние отдельных фолликулов в результате переполнения
их тканевой жидкостью и гибель яйцеклеток на разных
стадиях развития, желтые тела и нормальный вид
стромы.
Через год после введения окиси трития в яичниках
полностью отсутствуют как зрелые, так и растущие
фолликулы, желтые тела находятся лишь в небольшом
количестве. Основную структуру яичника составляют
сильно разросшиеся клетки стромы. Лишь у отдельных
животных иногда обнаруживают единичные зрелые фол-
ликулы.
У контрольных животных, несмотря на старческие
изменения, в это время всегда присутствуют фолликулы
разной степени зрелости. Первые гистологические изме-
нения в яичниках крыс, получивших 0,08 мкюри/г окиси
трития, обнаруживаются через 3—4 месяца после вве-
дения изотопа. Они выражаются разр'астанием соедини-
тельной ткани по сосудам, гибелью отдельных яйцекле-
ток и заполнением фолликулов тканевой жидкостью.
К концу года в яичниках большинства самок этой
группы выявляются молодые и зрелые фолликулы. Че-
рез 1 год 3 месяца молодые и растущие фолликулы
в яичниках отсутствуют. В зрелых фолликулах часто
происходит резко выраженная дистрофия яйцеклеток.
Рассмотренные данные свидетельствуют о том, что
наиболее ранние гистологические изменения в яичниках
выявляются у животных, получивших окись трития в
дозе 0,3 мкюри/г. У животных этой группы через 12 ме-
сяцев развивается полная атрофия яичников. При вве-
дении окиси трития в дозе 0,08 мкюри/г гистологические
21 Окись трития
321
изменения в яичниках наступают позже — через 3—
4 месяца, а полная атрофия органа развивается .лишь
через 1,5 года после введения изотопа.
Гистологическая картина строения яичника при
введении окиси трития в дозе 0,008 мкюри/г на всех
стадиях исследования практически не отличается от
таковой в норме. Морфологические изменения в яични-
ках совпадают по времени с появлением выраженных
признаков хронической лучевой болезни. Следователь-
но, возникающие изменения в структуре половых желез
отражают глубокие нарушения, происходящие во всем
организме. Развитие атрофии яичников совпадает по
времени с наступлением стерильности самок, и этот
факт позволяет считать морфологические изменения в
яичниках одной из главных причин утраты воспроизво-
дящей способности крыс, пораженных окисью трития.
Особенности течения беременности, развития плода
и потомства у крыс, пораженных окисью трития
Многочисленные литературные данные свидетель-
ствуют о том, что ионизирующая радиация в условиях
внешнего облучения самки до наступления беремен-
ности или в период беременности ’приводит к наруше-
ниям эмбрионального и постнатального развития по-
томства [94, 125, 151 —157].
Характер и степень нарушений, возникающих у по-
томства, в значительной мере определяются дозой об-
лучения и периодом развития 1плода, который подвер-
гался облучению, или временем, прошедшим между
облучением и сроком наступления беременности. Роль
этих факторов при действии инкорпорированных радио-
активных изотопов не изучена.
Считают, что радиоактивные вещества, попадая
внутрь материнского организма до наступления бере-
менности или в разные сроки беременности, вызывают
серьезные нарушения в развитии потомства в период
антенатальной и постнатальной жизни [127, 158—160].
Степень опасности зависит от вида излучения, продол-
жительности воздействия, типа излучателя и распре-
деления.
При поражении радиоактивными веществами нару-
шения у потомства могут наступать в результате про-
322
йикновения радиоактивных веществ через плацентар-
ный барьер непосредственно в плод и вследствие изме-
нений, происходящих под влиянием изотопа в организ-
ме матери.
Из многочисленных работ [160—166] известно, что
инкорпорированные самкам радиоактивные вещества
могут 'переходить к плоду через плаценту. Большинст-
во из имеющихся в настоящее время работ посвящено
выяснению особенностей развития потомства, поражен-
ного радиоактивными веществами, введенными до на-
ступления беременности [104, 115, 127, 158, 160, 162,
164, 167—171]. И лишь в единичных работах описаны
особенности развития плода и потомства при пораже-
нии их радиоактивными изотопами в разные сроки вну-
триутробного [развития [159, 160, 172].
Введение окиси трития до наступления беременности
В опытах с окисью трития было паказано, что одно-
кратное подкожное введение крысам-самкам ' различ-
ных доз этого изотопа (0,3; 0,08 и 0,008 мкюри!г) за
10 суток, 6 и 12 месяцев до 'наступления беременности
вызывает нарушения процесса эмбриогенеза. Эти на-
рушения выражаются в гибели зародышей на разных
стадиях развития, в отставании в весе и росте плодов,
в снижении плодовитости подопытных животных.
Гибель зародышей прямо пропорциональна дозе
окиси трития, введенной самке, и зависит от времени,
прошедшего со дня введения изотопа до наступления
беременности. Гибель зародышей происходит в боль-
шинстве случаев в группе самок, получивших окись
трития в дозе 0,3 мкюри!г, и уменьшается 'по мере уве-
личения времени между введением изотопа и наступ-
лением беременности. В результате гибели зародышей
на различных стадиях развития снижается средняя
плодовитость подопытных крыс-самок (на 80—20% по
сравнению с контрольными, спаренными в те же сро-
ки). Наиболее заметно средняя плодовитость снижена
у самок, спаренных в первые 10 суток после затравки.
По мере увеличения интервала времени, прошедшего
после затравки, средняя плодовитость подопытных жи-
вотных увеличивается. Через 12 месяцев у подопытных
животных, сохранивших фертильность, плодовитость
21* 323
Таблица 5.24
Средняя плодовитость крыс, спаренных в разные сроки после
введения трития
Через 1 — 10 суток
Через 6 месяцев
Через 1 2 месяцев
2,5±0,8
4,2 + 1,0
5,4±0,9
9,0±0,9
0 0
10 30
12 76
8 68
0
3,0±0,5
6,3±1,5
8,5±1,0
0,3 30 26 0,8±0,2 14 35
0,08 35 158 4,5±1,1 14 58
0,008 25 196 7,5 + 1,2 15 51
Конт- роль 32 320 10±1,5 10 90
была такой же, как и в контроле (табл. 5. 24). Однако
истинная плодовитость животных обусловливается не
только величиной гибели зародышей в период внутри-
утробного развития, но и наступлением стерильности
у части животных. Если расчет средней плодовитости
вести с учетом стерильных животных, имеющих нуле-
вую плодовитость, то истинная средняя плодовитость
подопытных животных значительно ниже указанной в
табл. 5.24. Истинная плодовитость подопытных крыс
уменьшается с увеличением дозы окиси трития, полу-
ченной самкой, и с увеличением интервала времени,
прошедшего с момента введения изотопа, на 20—30%.
Для сроков спаривания через год она снижается на
100—40% (в зависимости от дозы введенной окиси
трития) и составляет для спаривания через 5—10 су-
ток 18% для дозы 0,3 мкюри! г\ 13,4% для
дозы 0,08 мкюри!г и 3,8% для дозы 0,008 мкюри!г.
При спаривании через шесть месяцев число мертво-
рождений составляло 12% для дозы 0,3 мкюри!г\
8% для дозы 0,08 мкюри! г и 3,2% для дозы
0,008 мкюри)г. При спаривании через год число
мертворождений составляло 7,4% для дозы
0,08 мкюри!г и 2,5% для дозы 0,008 мкюри!г. В конт-
роле процент мертворождений невелик — всего 1,5—3%.
324
Рост и развитие подопытных крысят отстают от
контроля. У них позже (на 3—4 суток) появляются зу-
бы, открываются глаза. Вес тела подопытного потомст-
ва на 8—12% меньше, чем у контрольных потомков
для дозы 0,3 мкюри/г, и несколько меньше для других
доз: 0,08 и 0,008 мкюри/г (рис. 5. 43). Наиболее за-
метная задержка в росте (на 12%) отмечена у потом-
ства, полученного от самок, пораженных окисью три-
тия в дозе 0,3 мкюри/г.
Динамические наблюдения за изменением состава
периферической крови у крысят контрольной группы
показали, что красная кровь новорожденных крысят
характеризуется пониженным содержанием эритроци-
тов (3±0,1 млн. в 1 мм3), наличием в крови эритро-
бластов, полихроматофильных эритроцитов и другими
признаками, отличными от состава крови взрослых
животных. После первой недели жизни крысят число
эритроцитов имеет тенденцию к постоянному росту,
причем к двум месяцам достигает цифр взрослых
крыс (два месяца — 7±0,3 млн. в 1 мм3; шесть меся-
цев— 7,1 ±0,1 млн. в 1 мм3).
Количественным изменениям, происходящим в со-
ставе красной крови, сопутствуют довольно значитель-
ные качественные изменения. Размеры эритроцитов с
возрастом уменьшаются, анизоцитоз и полихромато-
филия, а также нормобласты исчезают. Последние в
большом количестве содержатся в течение первых дней
жизни, к первому месяцу они исчезают из крови и
встречаются в течение остального периода наблюдения
лишь в единичных случаях.
Содержание гемоглобина у новорожденных крысят
составляет 10,2±0,2 г%. С первых суток содержание
гемоглобина падает, а с месячного возраста начинает
прогрессивно нарастать и достигает величины взрос-
лых крыс (13—14 г%) к двум месяцам. У новорож-
денных крысят по соотношению между содержанием
гемоглобина и числом эритроцитов определяется гипер-
хромная анемия. В первые сутки после рождения цвет-
ной показатель равен 1,2. После семи суток он посте-
пенно снижается и к двум месяцам в связи с увеличе-
нием количества эритроцитов (7±0,5 млн. в 1 мм3)
и содержания гемоглобина (14,2 ±0,8 г%), падает до
0,5. У новорожденных крысят 90% эритроцитов явля-
325
Время после введения окиси трития
Время после введения окиси трития
6
Рис. 5.43. Гибель потомства, полученного от крыс-са-
мок, пораженных окисью трития до наступления бе-
ременности:
а — антенатальный период; б — постнатальный период.
ются ретикулоцитами. С первых суток после рождения
происходит резкое уменьшение числа ретикулоцитов и
в дальнейшем (1—6 месяцев) уровень ретикулоцитов
устанавливается в границах.
Результаты исследования морфологического состава
крови у подопытных крысят, полученных от самок,
спаренных через шесть месяцев после введения им оки-
си трития в дозе 0,008 мкюри/г, приведены на рис. 5.44.
Как видно на рис. 5.44, а, изменения красной крови
в разные возрастные периоды сходны с изменениями
картины крови у контрольной группы потомства.
Со стороны белой крови в первые две недели после
рождения подопытных крысят также не наблюдалось
различий по сравнению с контрольной группой. К ме-
сячному возрасту, когда количество лейкоцитов у конт-
рольных крысят достигало 8,3+0,5 тыс. в 1 мм3, число
их у подопытных крысят снижалось вдвое и составля-
ло 3,2 +0,6 тыс. в 1 мм3 (рис. 5. 45, а). При этом сни-
жение количества лейкоцитов происходило вследствие
уменьшения как лимфоцитов, так и нейтрофилов.
В дальнейшем (через 3—6 месяцев) число лейкоцитов
у подопытного потомства было на 12—15% выше, чем
в контроле, но эти цифры являлись верхней границей
нормы. Соотношение числа нейтрофилов и лимфоци-
тов соответствовало количественному ' соотношению
этих клеток у контрольной группы крысят этого же
возраста.
Число тромбоцитов у подопытных крысят в первые
сутки было пониженным (см. рис. 5. 44, б, в). В по-
следующие две недели наблюдалось увеличение его.
Между 14 и 30-ми сутками число тромбоцитов прогрес-
сивно падало до 203 +49 тыс. (контроль 872
+ 140 тыс.), затем к двум месяцам достигало конт-
рольного уровня.
Таким образом, у крысят, полученных от самок, по-
раженных окисью трития в дозе 0,008 мкюри/г и спа-
ренных через шесть месяцев после затравки, отмеча-
ются изменения только белой крови в течение первого
месяца, выражающиеся в лейкопении, происходящей в
результате снижения числа как нейтрофилов, так и
лимфоцитов.
Учет гибели потомства в период антенатальной жиз-
ни показал, что гибель потомства прямо зависит от
327
8
____।__।________।_________________।__________________।__________________।__________________।_________________।
7 7 74 7 2 3 4 5 3
сутки 5 месяцы
время после введения окиси трития
Рис. 5.44. Изменение количества эритроцитов (а) и тромбоцитов
(б) в различные сроки после рождения у подопытных крысят,
полученных от самок, спаренных через шесть месяцев после вве-
дения им окиси трития в дозе 0,008 мкюри/г.
время после введения окиси трития
Рис. 5.45. Изменение количества лейкоцитов (а), лимфоцитов (б)
и нейтрофилов (в) в различные сроки после рождения у подопыт-
ных крысят, полученных от самок, спаренных через шесть месяцев
после введения им окиси трития, в дозе 0,008 якюри/г. Обозна-
чения те же, что и на рис. 5.44.
дозы окиси трития, полученной самкой до беременно-
сти, и несколько уменьшается с увеличением времени,
прошедшего от момента затравки до наступления бере-
менности (см. рис. 5. 43, а).
Сопоставляя величину гибели потомства в период
антенатальной и лостнатальной жизни, следует отме-
тить, что для ранних пометов, полученных от спарива-
ния в 'первые 10 суток после затравки, характерна
несколько большая гибель в .период антенатального
развития, а для поздних пометов — в период постна-
тального развития.
Представляло интерес оценить количество леталь-
ных исходов среди потомства на 1 рад тканевой дозы,
создаваемой в организме матери.
К Ю-м суткам в организме крысы-самки, получив-
шей однократно дозу 0,3 мкюри!г окиси трития, соз-
дается тканевая доза, равная 250 рад\ у крыс, полу-
чивших 0,08 и 0,008 мкюри)г окиси трития, тканевая
доза равна соответственно 66,6 и 6,7 рад. Если учесть,
что за период антенатального и постнатального разви-
тия погибает 91, 46 и 22% (с учетом контроля) потом-
ства (это соответствует введенным дозам 0,3; 0,08 и
0,008 мкюри!г), то на 1 Ра& тканевой дозы, создавае-
мой в организме матери, будет приходиться 0,36, 0,61
и 3,28 летальных исходов.
Полученные материалы свидетельствуют о том, что
гибель потомства на единицу тканевой дозы (1 рад)
возрастает с уменьшением тканевой дозы, создаваемой
в организме матери окисью трития.
Подводя итог изложенному материалу, следует под-
черкнуть, что окись трития, введенная самкам крыс до
наступления беременности за 10 'суток, 6 и 12 месяцев,
вызывает наибольшую антенатальную гибель потомст-
ва в случае спаривания пораженных самок через 10
суток после введения изотопа.
Наибольшая постнатальная гибель потомства отме-
чается в случае спаривания крыс через 6 и 12 месяцев
после введения изотопа.
Введение окиси трития в разные сроки беременности
Однократное введение окиси трития на 4, 7, 9, 11,
14 и 17-е сутки в дозах 0,3; 0,08 и 0,008 мкюри!г вызы-
вает нарушения в развитии потомства как в период
33Q
антенатальной, так и в период постнатальной жизни.
В результате нарушения процесса эмбриогенеза наблю-
дается гибель зародышей в те или иные сроки разви-
тия, снижается фактическая плодовитость крыс. Из
данных, представленных в табл. 5.25, видно, что по-
Т а б л и ц а 5.25
Зависимость гибели потомства от срока беременности,
в который вводили окись трития
Сроки затравки, сутки Количе- ство об- следован- ных самок Количество желтых тел в яичниках Количество плодов Гибель зародышей за период антенаталь- ной жизни
общее на од- ну самку общее на одну самку % с учетом контроля
Доза 0,3 мкюри/г
4 18 216 12 90 5 77,5 60,5
7 18 216 12 108 76 50,0 33
9 10 НО 11 70 7 36,5 19,5
11 11 ПО 10 77 7 40,0 13,0
14 8 72 9 32 6 33,0 16,0
17 9 99 11 90 10 9,0 —
Контроль 15 180 12 150 10 17,0 —
Доза 0,08 мкюри/г
4 28 395 14,1 182 6,5 43,5 26,5
7 22 245 11,3 156 7,1 36,5 19,5
9 12 125 10,4 90 7,5 28,0 11,0
11 11 124 11,3 96 8,7 28,0 п,о
14 8 80 10,0 72 9,0 10,0 —
17 8 88 н.о 72 9,0 18,0 1,0
Контроль 10 120 12,0 100 10,0 » 17,0 —
Доза 0,008 мкюри/г
4 14 144 10,3 98 7,0 32,0 15,0
7 14 151 10,8 105 7,5 30,0 13,0
9 14 152 10,9 112 8,0 26,0 9,0
11 9 96 10,7 74 8,2 23,0 6,0
14 10 110 п,о 85 8,5 21,5 3,5
17 9 108 12,0 85,5 9,5 20,9 3,4
Контроль 10 120 12,0 100,0 10,0 17,0 —
тенциальная плодовитость (количество желтых тел в
яичниках пораженных крыс) значительно выше факти-
ческой плодовитости (количества развивающихся пло-
1 331
дов). Эти данные свидетельствуют о высокой антена-
тальной гибели потомства крыс. Антенатальную гибель
плодов учитывали по разнице между количеством жел-
тых тел и количеством плодов к концу беременности
(на 19-е сутки). Величина гибели потомства в период
антенатального развития зависит от сроков беремен-
ности, в которые вводили изотоп, и от величины дозы
окиси трития, введенной беременной крысе. Наиболь-
шая гибель плодов происходит при -введении изотопа
в более ранние -сроки беременности (на 4-е сутки) и
при введении окиси трития в дозе 0,3 мкюри/г
(см. рис. 5. 45).
Соотношение желтых тел в правом и левом яични-
ках и плодов в правом и левом рогах матки было поч-
ти одинаковым, что свидетельствует о равномерном
повреждении как правого, так и левого яичников.
В отдельных случаях отмечали неравномерное распре-
деление плодов по рогам. Однако анализ показал, что
такое неравномерное поражение яичников не связано
с местом введения изотопа.
При обследовании беременных крыс подопытной
группы обнаружено, что размер плодовместилищ (при
измерении на 14 и 17-е сутки беременности) был в 2—
3 раза меньше по сравнению с контрольными крысами.
Наиболее резкие изменения в размерах плодовмести-
лищ обнаруживаются у крыс, которым окись трития
вводили на 4, 7, 9 и 11-е сутки беременности.
При введении окиси трития на 9, 11 и 14-е сутки
беременности плодовместилища не только уменьшаются
в размерах, но в них появляются отечность, полнокро-
вие, они приобретают синюшный цвет. В плодовмести-
лищах меньшего размера сквозь стенки матки часто
просвечивают -скопления гнойных масс. При вскрытии
в большей части из них обнаруживаются погибшие
плоды и плаценты. Околоплодные оболочки были твер-
дые, непрозрачные. В них наблюдали большое коли-
чество точечных и очаговых кровоизлияний. Околоплод-
ные воды содержали большое количество крови и
сгустки гнойных масс.
При макроскопическом изучении зародышей и пло-
дов не было обнаружено каких-либо уродств. Однако
размер и вес их оказался меньше, чем в контрольной
группе, в 1,5—2 раза, а в отдельных случаях и в три
33?
Рис. 5.46. Изменение веса плодов у крыс, пораженных окисью трития в разные сроки
беременности:
а — обследование на 14-е сутки: б — обследование на 17-е сутки.
раза меньше (рис. 5.46, а). Наибольшее отставание
в весе наблюдается у плодов, пораженных на четвер-
тые сутки внутриутробного развития. Эта закономер-
ность характерна для всех использованных доз окиси
трития. Изменения веса тела плодов•зависят от дозы.
Наибольшее отставание наблюдается при введении до-
зы окиси трития 0,3 мкюри/г (см. рис. 5. 46, б).
1______i_____.------1------. 200\------•------•------•-----1------
О 4 7 9 11 0 4 7 9 11 /4
Q 5
Время введения окиси трития В период беременности, сутки
Рис. 5.47. Изменение веса плацент у крыс, пораженных окисью
трития в разные сроки беременности:
« — обследование на 14-е сутки беременности: б — обследование на 17-е сутки
беременности; / — контроль; 2 — 0,08 мкюри /г\ 5 — 0,08 мкюри /г\
4 — 0,3 мкюри !г.
Окись трития вызывает нарушения в развитии пла-
центы, характер и степень которых зависят 'от срока
беременности в момент введения окиси трития. Вес
плацент у пораженных животных меньше, чем в норме
(рис. 5. 47). Обследование на 14 и 17-е сутки беремен-
ности показало что наибольшее отставание в весе
плацент отмечается в тех случаях, когда окись трития
вводят на 7 и 11-е сутки беременности. Однако часто
встречаются плаценты, очень большие по величине и
весу — «гигантские» плаценты, которые в 1,5—2 раза
больше нормальных. Наибольшее отставание в весе
было обнаружено при дозе 0,3 мкюри/г.
В сосудистой системе плаценты происходят отчетли-
вые изменения. Они выражаются в нарушении крово-
обращения в материнской и зародышевой частях пла-
центы и проявляются в виде полнокровия, престаза и
стаза мелких кровеносных сосудов, отека и кровоизли-
яний различной величины и локализации.
Отношение веса плаценты к весу тела у подопыт-
ных животных в большинстве случаев выше, чем у
334
контрольных. Наиболее выраженные изменения этого
отношения обнаруживаются при введении окиси три-
тия в дозах 0,3 и 0,08 мкюри/г. Изменения величины
отношения веса плаценты к весу тела плода свидетель-
ствуют о наступлении дискорреляции в отношении
мать ►плацента___».плод.
При введении окиси трития в дозе 0,3 мкюри/г на-
блюдается запаздывание наступления окота. Наиболее
поздно (на 24—28-е сутки) окот наступает после вве-
дения окиси трития на четвертые и 17-е сутки беремен-
ности. Так, при введении окиси трития на четвертые
сутки беременности в 40% случаев окот наступает на
24—26-е сутки, а при введении изотопа на 17-е сутки
в 60% случаев окот происходит на 24—26-е сутки.
У крыс-самок, получивших окись трития в дозах
0,08 и 0,008 мкюри/г, окот наступает так же, как и у
контрольных животных — на 22—23-е сутки. Однако
не у всех подопытных животных беременность сохра-
няется до конца. Наиболее часто беременность преры-
вается у животных, получивших окись трития в дозе
0,3 мкюри/г. В большинстве случаев прекращается
беременность при затравке на 4 и 7-е сутки беремен-
ности. Наибольшее количество мертворождений наблю-
дается у крыс, пораженных на 17-е сутки беременности,
и у крыс, получивших окись трития в дозе 0,3 мкюри/г.
Высокая антенатальная гибель потомства приводит к
заметному снижению средней плодовитости поражен-
ных крыс (см. табл. 5. 25). Наиболее заметно средняя
плодовитость снижается у крыс, пораженных на чет-
вертые сутки беременности, и в группе животных, по-
лучивших окись трития в дозе 0,3 мкюри/г.
Как и следовало ожидать, у новорожденных крысят
независимо от срока поражения различные аномалии
развития выражены в той или иной степени. Однако
наиболее частые и заметные аномалии наблюдаются у
новорожденных, поражение которых произошло на 17-е
сутки внутриутробного развития в дозах 0,3 и
0,08 мкюри/г. Из общих аномалий у новорожденных
констатировали асфиктическое состояние (цианоз,
слабое дыхание), дистрофию (меньшие размеры тела),
отеки и патологические изменения в сосудистой систе-
ме. Самым частым видом местных аномалий являются
подкожные гематомы, особенно массивные у плодов,
335
пораженных на 17-е сутки антенатальной жизни (46%
при дозе 0,3 мкюри/г\ 21% при дозе 0,08 мкюри/г и
12% при дозе 0,008 мкюри!г. 15% у контрольных).
В норме на 8—10-е сутки у крысят прорезаются
резцы, на 12—14-е сутки крысята обрастают шерстью,
на 15—16-е сутки открываются глаза. У подопытных
крысят, пораженных окисью трития в дозах 0,3 и
0,8 мкюри/г^ становление этих показателей несколько
задерживается. Так, у крысят пораженных на 4, 11
й 14-е сутки антенатальной жизни, обрастание шер-
стью заканчивается к 15—16-м суткам, а иногда и поз-
же (17—18-е сутки); прорезывание зубов происходит
на 12—14-е сутки; прорезывание глаз запаздывало на
3—4 суток для дозы 0,3 мкюри/г и на 1—2 суток для
дозы 0,08 мкюри/г. У крысят, пораженных окисью три-
тия в дозе 0,008 мкюри/г, становление указанных по-
казателей происходило так же, как и у контрольного
потомства. Наиболее часто задержка в физическом
развитии отмечается у потомства, пораженного на 4,
И, 14 и 17-е сутки антенатальной жизни.
У подопытного потомства, получившего окись три-
тия в дозах 0,3 и 0,08 мкюри/г в разные сроки разви-
тия, к 1 —1,5 месяцам появляются язвы на кончике
морды, развиваются конъюнктивы, редеет шерстный
покров.
Вес подопытных крысят ниже веса контрольных в
среднем на 45—21% для дозы окиси трития
0,3 мкюри/г', на 26—14% для дозы 0,08 мкюри/г и на
6—12% для дозы 0,008 мкюри/г. Самое заметное от-
ставание в приросте веса тела наблюдается у потом-
ства, матери которых получили окись трития на 4, 11 и
14-е сутки беременности, а также в группе животных,
получивших окись трития в дозе 0,3 мкюри/г.
Со стороны красной крови наиболее ярко анемия
отмечается у крысят, пораженных окисью трития (в дозе
0,3 мкюри/г) на четвертые сутки внутриутробной жиз-
ни, спустя один-два месяца после рождения. Количество
эритроцитов составляет 4—4,8 млн. в 1 мм3, цветной по-
казатель составляет 0,8 (контроль, эритроциты, — 7,1±
±0,3 млн. в 1 мм3, цветной показатель 0,5±0,1) (рис. 5.
48, а, б). Однако к концу срока наблюдения (6 меся-
цев) показатель красной крови у крыс, пораженных
окисью трития на четвертые сутки внутриутробной
336
Жизни, становится аналогичным таковому у крыс, по-
раженных окисью трития на 9 и 17-е сутки внутриут-
робной жизни. К шести месяцам число эритроцитов у
подопытных животных такое же, как и у контрольной
группы.
В период исследования число ретикулоцитов перио-
дически увеличивается.
Исследование красной крови у потомства, получен-
ного от самок, пораженных окисью трития в дозе
0,008 мкюри!г, в разные сроки беременности дало сле-
дующие результаты.
Принципиальных различий в изменении количества
эритроцитов у потомства, пораженного окисью трития
в разные сроки внутриутробной жизни в течение одного
месяца со дня рождения относительно контроля, не
отмечается. К двум месяцам число эритроцитов
(см. рис. 5.48, в) у подопытных крысят несколько
снижается. К шести месяцам количество эритроцитов
было снижено лишь у крыс, пораженных окисью три-
тия на четвертые сутки внутриутробной жизни.
У подопытных крысят отмечают ясно выраженное
увеличение цветного показателя (см. рис. 5.48, г).
Цветной показатель остается повышенным в течение
двух месяцев со дня рождения. К концу срока наблю-
дения (6 месяцев) цветной показатель увеличивается
лишь у крыс, пораженных окисью трития на четвертые
сутки внутриутробной жизни (0,7+0,1; контроль
0,5 ±0,1).
Число лейкоцитов у новорожденных контрольных
крысят значительно меньше, чем у взрослых крыс, и
составляет 5,1 ±0,5 тыс. в 1 мм3. После рождения чис-
ло лейкоцитов снижается до 14 суток, после чего на-
чинает равномерно и постепенно нарастать. Через два
месяца после рождения количество лейкоцитов состав-
ляет 10,0+0,3 тыс. в 1 мм3 и к концу наблюдения (6 ме-
сяцев) — 15+0,5 тыс. в 1 мм3.
В лейкоцитарной формуле также отмечены возраст-
ные изменения. Количество нейтрофилов (3,0+0,1 тыс.
в 1 мм3) у новорожденных крысят значительно преоб-
ладает над количеством лимфоцитов (1,8+0,2 тыс. в
1 мм3), а в дальнейшем число нейтрофилов падает,
тогда как число лимфоцитов нарастает. Происходит это
в первые семь суток после рождения крысят. Количест-
22 Окись трития
337

0,<t~
0,3__।______________। 1---------1--------1--------1
1 7 74 1 2 3 4 5 6
сутки г месяцы
Время Введения окиси трития В период беременности
Рис. 5.48. Изменение количества эритроцитов (а, в) и цветного
показателя (б, г) в различные сроки после рождения у под-
опытных крысят, полученных от самок, пораженных окисью три-
тия в разные сроки беременности в дозах 0,3 мкюри/г (а, б)
и 0,008 мкюри/г (в, г).
22*
йо нейтрофилов составляет 0,9±0,1 тыс. в 1 мм3, лимфо-
цитов 3,0±0,1 тыс. в 1 мм3 крови.
В течение первых суток после рождения наблюдает-
ся отчетливый сдвиг влево, который выравнивается к
двухнедельному возрасту крысят.
Эозинофилы у новорожденных крысят встречаются
редко. С месячного возраста число их увеличивается и
составляет 4,4%. Моноциты у новорожденных крысят
встречаются более часто и составляют 1% + 0,01.
Число тромбоцитов у новорожденных крысят в среднем
составляет 473± 18 тыс., затем их количество увели-
чивается. Среднее содержание тромбоцитов в два ме-
сяца 887+124 тыс.
Рис. 5.49. Изменение количества лейкоцитов (а), нейтрофилов (б),
них крысят, полученных от самок, пораженных окисью трития в
340
Таким образом, «созревание» крови у крысят закан-
чивается к двум месяцам.
Общее количество лейкоцитов у подопытных крысят
в течение первого месяца жизни колеблется в очень
широких пределах. В первые сутки после рождения
количество лейкоцитов (2,7±0,4 тыс. в 1 лии3) у кры-
сят, пораженных окисью трития в [дозе 0,3 мкюри!г на
четвертые сутки внутриутробной жизни, было ниже,
чем у подопытных крысят, пораженных окисью трития
на 9 и 17-е сутки внутриутробной жизни, и у конт-
рольной группы крысят (5,1 ±0,5 тыс. в 1 мм3)
(рис. 5.50, а). В течение двух месяцев после рожде-
ния количество лейкоцитов находилось на уровне цифр
контрольной группы животных. С двух месяцев коли-
чество лейкоцитов падает и достигает уровня 4,4±
±1 тыс. в 1 мм3 (контроль 154=0,5 тыс. в 1 мм3).
Число лейкоцитов снижается за счет уменьшения
числа нейтрофилов и лимфоцитов.
и лимфоцитов (в) в различные сроки после рождения у подопыт-
дозе 0,008 мкюри/г в разные сроки беременности.
341
У подопытных крысят лейкоцитоз начинается через
14 суток после поражения окисью трития на девятые
сутки внутриутробной жизни и через месяц после по-
ражения на 17-е сутки внутриутробной жизни. В даль-
342
Рис. 5.50. Изменение количества лейкоцитов (а), нейтрофилов (б)
и лимфоцитов (в) в различные сроки после рождения крысят, полу-
ченных от самок, пораженных окисью трития в дозе 0,3 мкюри/г
в разные сроки беременности.
пейшем лейкоцитоз сменяется лейкопенией. К двум
месяцам количество лейкоцитов у подопытных крысят
снижается по сравнению с контрольной группой живот-
ных на 50%. На этом уровне количество лейкоцитов
сохраняется у подопытных крысят до конца срока на-
блюдения— до шести месяцев.
Число лимфоцитов и нейтрофилов у подопытных
крысят снижается (см. рис. 5.50,6, в) (лимфоциты
4,1—5,0 тыс. в 1 мм3', нейтрофилы 1—0,5 тыс. в 1 мм3),
в то время как у контрольной группы число лимфоци-
тов 9,3±0,4 тыс. в 1 мм3, нейтрофилов 5,0±0,04 тыс.
в 1 мм3.
В первые недели после рождения у подопытных
крысят происходят незначительные колебания числа
тромбоцитов, с месячного возраста число тромбоцитов
в периферической крови снижается и к шести месяцам
у подопытных крысят обнаруживается значительная
тромбоцитопения. Число тромбоцитов у подопытных
крысят 297—238 тыс., у контрольной группы 1198±
±90 тыс.
Наряду с количественными изменениями обнаруже-
ны качественные изменения клеток крови: анизоцитоз
эритроцитов в сторону макроцитоза, увеличение числа
Полихроматофильных эритроцитов, эритроцитов с тель-
цами Жолли, рексис ядра эритробластов, пикнотиза-
343
ция ядер лимфоцитов, нейтрофилов, явления хромати-
нолиза нейтрофилов и лимфоцитов. В белой крови у
подопытных крысят, пораженных окисью трития в до-
зе 0,008 мкюри/г на девятые сутки внутриутробной
жизни, спустя 1—2 месяца после рождения отмечено
снижение числа лейкоцитов (рис. 5.49, а б). В более
отдаленные сроки (3—6 месяцев) количество лейкоци-
тов у подопытных крыс, пораженных окисью трития
на 4 и 9-е сутки внутриутробной жизни, также несколь-
ко снижено: 9,5—7,0 тыс. в 1 мм3 (контроль—15,0±
±0,5 тыс. в 1 мм3).
Снижение числа лейкоцитов происходит в результа-
те уменьшения числа лимфоцитов (см. рис. 5. 19, б, в).
Таким образом, при исследовании состава крови у
подопытного потомства были обнаружены явные приз-
наки нарушения процесса кровотворения, особенно у
крысят, рожденных от самок, пораженных окисью три-
тия в дозе 0,3 мкюри/г. Увеличение цветного показа-
теля и анизоцитоз эритроцитов, стойкая лейкопения и
лимфопения, периодическое увеличение числа тромбо-
цитов, сменяющееся в дальнейшем тромбопенией,
являются показателями развившейся недостаточности
кроветворения. Ярко выраженной зависимости между
сроком беременности, на которой произошла затравка,
и изменением картины крови не отмечено. Признаки
нарушения процессов кроветворения наиболее выраже-
ны у крысят, пораженных окисью трития на четвертые
сутки внутриутробной жизни. Подобное отличие, веро-
ятно, связано с более длительным воздействием окиси
трития на эмбрион.
Наблюдения за потомством показали, что не все
крысята выживают до конца периода наблюдения.
Значительная часть их погибает в разное время после
окота. Величина гибели потомства зависит от дозы
окиси трития и срока беременности, в который вводили
изотоп (см. рис. 5. 43).
Наибольшая гибель потомства происходит после
введения окиси трития в дозе 0,3 мкюри/г, особенно
при введении изотопа беременным крысам на четвер-
тые сутки беременности. Дифференциальный учет ги-
бели в разные сроки постнатальной жизни крысят по-
казал, что максимальное число летальных исходов при-
ходится на первые дни (до 14 суток) после рождения
344
(50—60% общего числа летальных исходов за период
наблюдения).
Все использованные дозы окиси трития при одно-
кратном введении самкам в разные сроки беременности
вызывают нарушения в развитии потомства как в пе-
риод антенатального, так и постнатального развития.
При этом даже наибольшая йз использованных доз
окиси трития (0,3 мкюри]г) для самок не является
абсолютно стерилизующей, поскольку только у части
крыс после введения изотопа беременность прерывается
в результате гибели всех зародышей.
Обследование потомства, затравленного в разные
сроки антенатального развития, не показывает отчетли-
вой зависимости между сроком затравки и последую-
щим развитием потомства. Это видно при анализе ре-
зультатов антенатального и постнатального развития
потомства (физическое развитие, изменение веса, пе-
риферическая кровь). Однако сравнение фактической
плодовитости крыс, затравленных в разные сроки бе-
ременности, показало, что плодовитость крыс снижа-
ется тем больше, чем раньше производилась затравка.
Так, из табл. 5.25 видно, что фактическая плодови-
тость крыс, пораженных на четвертые и седьмые сутки
беременности, почти в два раза ниже, чем у контроль-
ных и у крыс, затравленных па 7-е сутки беременно-
сти. Плодовитость ^рыс, пораженных в другие сроки
беременности, была также ниже, чем в контроле, одна-
ко выше, чем у крыс, пораженных на четвертые и
седьмые сутки беременности.
Таким образом, затравка на четвертые сутки бере-
менности вызвала несколько большую внутриутробную
и постнатальную гибель потомства. Из литературы
[94, 173—178] известно, что поражение беременных
крыс ионизирующей радиацией в 1 предимплантацион-
ный период (1—6-е сутки) вызывает самую высокую
пренатальную гибель как отдельных плодов, так и це-
лых пометов. В этом отношении результаты экспери-
ментов с окисью трития согласуются с литературными
данными по внешнему облучению.
Однако из приведенных экспериментальных матери-
алов видно, что окись трития вызывает гибель плодов
и потомства при поражении не только на четвертые
сутки беременности, но и при введении окиси трития
345
и в другие сроки. При этом очевидно, что гибель по-
томства, пораженного в более "поздние сроки ’антена-
тальной жизни, высока и мало зависит от срока внут-
риутробного развития, в который была произведена
затравка. Этот факт отличает биологический эффект
действия окиси трития от биологического эффекта, по-
лучаемого при внешнем облучении беременных крыс.
8. СОСТОЯНИЕ ИММУНОЛОГИЧЕСКОЙ РЕАКТИВНОСТИ
У ПОТОМСТВА
Т. Д. Кузьмина
В литературе совсем не освещен вопрос о влиянии
ионизирующего излучения на состояние иммунологи-
ческой реактивности у потомства, полученного от са-
мок, пораженных радиоактивными веществами.
Целью нашей работы было исследовать состояние
иммунологической реактивности у потомства, матери
которых были -поражены окисью трития.
Всего обследовано 406 опытных крысят, родивших-
ся от самок, пораженных окисью трития как до на-
ступления беременности, так и во время беременности.
Кроме того, под наблюдением находилось 107 крысят,
полученных от интактных крыс.
Крысята обследованы на 1, 7, 14, 30, 60, 90-е сутки
после рождения.
Оценку иммунологической реактивности проводили
на основании учета количества микробов на коже (ме-
тод Н. Н. Клемпарской и О. Г. Алексеевой [22]).
Состояние иммунологической реактивности у крысят,
полученных от самок, пораженных окисью трития
до спаривания
Опыты проведены на крысятах, родившихся от са-
мок, которым окись трития вводили в дозах 0,3; 0,08;
0,008 мкюри1г за Ю суток и 6 месяцев до спаривания.
На рис. 5. 51 приведены результаты опытов по изу-
чению количественного содержания микробов на коже
у крысят, родившихся от самок, которым вводили
окись трития в дозе 0,3 мкюри!г за 10 суток и 6 ме-
сяцев до спаривания. Как видно из представленных дан-
346
ных, у подопытных крысят по сравнению с контроль-
ными наблюдается повышенное число микробов на коже
в различные периоды их жизни.
Рис. 5.51. Количество микробов на коже у крысят, полученных от
самок, пораженных окисью трития в дозе 0,3 мкюри.1г за 10 суток
и 6 месяцев до спаривания:
/ — крысята, полученные от самок, пораженных окисью трития за 6 месяцев
до спаривания; 2— крысята, полученные от самок, которым окись трития
вводили за 10 суток до спаривания; 3 — контрольные крысята. Белые стол-
бики — количество обследованных крысят, полученных от самок, пораженных
окисью трития за 6 месяцев до спаривания. Заштрихованные столбики — коли-
чество обследованных крысят, полученных от самок, которым окись трития
вводили за 10 суток до спаривания. х — количество крысят в контроле:
1-е сутки — 30 крысят; 7—14-е сутки — 13 крысят; 30, 60-е сутки — 10 крысят.
У крысят, полученных от самок, пораженных окисью
трития в дозе 0,3 мкюри!г за шесть месяцев до спари-
вания, уже с первых дней постнатальной жизни на ко-
же отмечается больше микробов, чем у крысят того
же возраста контрольной группы (у опытных крысят
на пластинке обнаружено в среднем 20 колоний, в кон-
троле не более 10).
У крысят, родившихся от самок, которым окись три-
тия вводили за 110 суток до спаривания, почти на всем
протяжении исследования количество 'микробов на ко-
же повышено по сравнению с контрольными данными,
хотя не достигает таких высоких показателей, как у
крысят предыдущей группы (на пластинке у подопыт-
347
ных крысят вырастает в 'среднем 25—30 колоний, в
контроле не более 12 колоний). Найденные различия
статистически достоверны при проверке по критерию
Стьюдента: / = 21; /?<0,1 %.
Следовательно, у крысят, матери которых получа-
ют окись трития в дозе 0,3 мкюри/г за 10 суток и шесть
месяцев до спаривания, количество микробов на коже
по сравнению с контролем было высоким, что свиде-
тельствует о снижении антииифекционной резистент-
ности у этих животных.
Имеется определенное различие в количестве мик-
робов на коже у крысят, родившихся от самок, кото-
рым окись трития вводили за 10 суток и шесть меся-
цев до спаривания. Более высокие показатели обнару-
жены у крысят последней группы. Возможно, это за-
висит от величины тканевой дозы, полученной крысами-
самками к моменту спаривания. У этих животных тка-
невая доза к моменту спаривания равна 380 рад.
Эта величина, вероятно, достаточна, чтобы вызвать
большие изменения в организме матери, чем вызыва-
ет тканевая доза 304 рад, которую аккумулируют кры-
сы-самки, получившие окись трития за 10 суток до
спаривания. Кроме того, вероятно, имеет значение и
период времени, в течение которого формируется реак-
ция организма самки на полученную ею суммарную
дозу облучения.
С целью изучения изменений иммунологической ре-
активности от величины дозы изотопа проведен анализ
аутофлоры крысят, полученных от самок, пораженных
окисью трития в разных дозах: 0,3; 0,08 и 0,008 мкюри/г
в один и тот же срок (за 10 суток) до спаривания
(рис. 5. 52).
Как видно из представленных данных, наиболее не-
благополучным является потомство, полученное от са-
мок, которым окись трития вводили в дозе 0,08 мкюри)г.
У этих крысят почти на всем протяжении обследова-
ния (до 3 месяцев) количество микробов на коже боль-
ше, чем у крысят остальных опытных групп и конт-
рольных животных.
Окись трития в дозе 0,008 мкюри/г, введенная сам-
кам за 10 суток до спаривания, оказывает незначитель-
ное влияние на потомство. На пластинке вырастает
в среднем до 20—30 колоний, а в контроле не более 12.
348
Подводя итог представленным данным, можно отме-
тить, что лучевое повреждение матери, обусловленное
введением окиси трития до наступления беременности,
приводит к выраженному изменению иммунологической
реактивности их потомства.
.100
О 1 7 74 сутки 7 2 неся цы
if
Время обследования
Рис. 5.52. Количество микробов на коже у крысят, полученных от
самок, пораженных окисью трития в дозе 0,3 мктуи/г за 10 суток
до спаривания:
/ — крысята, полученные от самок, пораженных окисью трития в дозе
0,3 мкюри/г\ 2 —крысята, полученные от самок, пораженных окисью трития
в дозе 0,08 мкюри/г\ 3 — крысята, полученные от самок, пораженных окисью
трития в дозе 0,008 мкюри/г\ 4 — контрольные крысята. Заштриховано — пре-
дел колебаний контрольных данных.
Таким образом, крысята, полученные от самок, ко-
торым окись трития вводили в дозах 0,3 мкюри!г за
шесть месяцев и 0,08 мкюри!г за 10 суток до наступле-
ния беременности, имеют пониженную антиинфекцио:я-
ную резистентность по сравнению с контрольными кры-
сятами. У крысят, родившихся от самок, которым окись
трития вводили в дозе 0,008 мкюри!г, изменение имму-
нологической реактивности выражено . незначительно.
Состояние иммунологической реактивности у крысят,
полученных от самок, пораженных окисью трития
в различные сроки беременности
Опыты проведены на крысятах, родившихся от са-
мок, пораженных окисью трития в дозах 0,3; 0,08 и
0,008 мкюри!г в разные сроки беременности 4, 7, 9,
И, 17-е сутки (рис. 5. 53).
349

Как видно из рис. 53, а, у крысят, матери которых
получают окись трития в дозе 0,3 мкюри!г на 7 и 9-е
сутки беременности, количество микробов на коже на-
ходится в пределах нормальных показателей. У кры-
сят, родившихся от самок, которым окись трития вво-
дили на 4-е сутки беременности, наблюдается некоторое
увеличение числа микробов на коже в ранние сроки
постнатальной жизни (14-е сутки) и в отдаленные
(3 месяца).
Наибольшие изменения в состоянии аутофлоры про-
исходят у крысят, матери которых получают окись
трития на 17-е сутки беременности. У этих крысят
уже в первые семь суток постнатальной жизни на ко-
же вырастает в 1,5 раза больше микробов, , чем у
контрольных (на пластинке у подопытных крысят в
среднем отмечено 45 колоний по сравнению с 30 в
контроле).
На рис. 5.53,6 показано состояние аутофлоры у
крысят, полученных от самок, затравленных t окисью
трития в дозе 0,08 мкюри)г в различные сроки бере-
менности. Как видно из рисунка, изменение аутофлоры
наблюдается только у крысят, пораженных на четвер-
тые сутки внутриутробного развития. У них через две
недели после рождения дважды наблюдается резкий
подъем числа микробов к концу первого и третьего
месяца, когда нр пластинке-отпечатке вырастает в
среднем 70—100 колоний, в то время как контрольные
данные никогда не превышают 30 колоний.
На рис. 5.53,6 приведены данные о состоянии
аутофлоры крысят, матери которых получали окись
трития в дозе 0,008 мкюри!г в различные сроки бере-
Рис. 5.53. Количество микробов на коже у крысят, полученных от
самок, пораженных в дозе 0,3 мкюри/г (а), 0,08 мкюри1г (6) и
0,008 мкюри/г (в) в различные сроки беременности:
1 — крысята, полученные от самок, пораженных окисью трития на 4-е сутки
беременности; 2 — крысята, полученные от самок, пораженных окисью трития
на 7-е сутки беременности; 3 — крысята, полученные от самок, пораженных
окисью трития на 9-е сутки беременности; 4 — крысята, полученные от самок,
пораженных окисью трития на 11-е сутки беременности; 5 — крысята, получен-
ные от самок, пораженных окисью трития на 17-е сутки беременности;
6 - -контрольные крысята от непораженных самок. Заштриховано — предел
колебаний контрольных данных.
351
Менности. У всех опытных крысят этой группы количё-*
ство микробов на коже выше, чем у контрольных, хо-
тя и не на всем протяжении наблюдения. Наибольшие
изменения в состоянии аутофлоры кожи в первые семь
суток отмечены у крысят, полученных от самок, кото-
рым окись трития вводили на четвертые сутки беремен-
ности. Следовательно, у крысят, полученных от самок,
пораженных в различные сроки беременности и в раз-
ных дозах, на коже наблюдается повышенное содер-
жание микробов, что свидетельствует о снижении их
иммунологической реактивности.
Наиболее выраженные изменения отмечены в том
случае, когда окись трития вводили самкам на четвер-
тые сутки беременности (дозы 0,08 и 0,008 мкюри!г),
а также на 17-е сутки (дозы 0,3 и 0,08 мкюри1г). По-
видимому, это следует связать с неодинаковой чувст-
вительностью плода в разные периоды внутриутробно-
го развития.
Таким образом, изучение иммунологической реак-
тивности у крысят, родившихся от самок, которые по-
лучили окись трития, показало следующее.
Почти у всех подопытных крысят обнаружено повы-
шенное содержание микробов на коже по сравнению
с контрольными. Это наблюдается как у крысят, по-
лученных от самок, которым окись трития вводили до
беременности, так и во время беременности. При вве-
дении окиси трития до наступления беременности (за
10 суток и 6 месяцев до спаривания) наибольшие из-
менения в состоянии аутофлоры кожи у крысят наблю-
даются при поражении самок за шесть месяцев до спа-
ривания. Это возможно объяснить тем, что при этом
крысы-самки аккумулируют несколько большую дозу
изотопа (380 рад), чем крысы, которые получают
окись трития за 10 суток до спаривания (304 рад).
Изменения в организме матери не могут не сказаться
на состоянии здоровья их потомства.
При поражении самок окисью трития во время бе-
ременности (4, 7, 9, 11, 17-е сутки) выраженные из-
менения состояния аутофлоры у потомства наблюда-
ются в тех случаях, когда изотоп вводится беременным
крысам-самкам на 4 и 17-е сутки. Введение изотопа
крысам в другие сроки беременности (7, 9, 11-е сутки)
не вызывает особых изменений в состоянии аутофлоры
352
у потомства. Можёт Кыть, это связано с неодинаковой
чувствительностью к действию радиоактивного вещест-
ва плода в различные стадии внутриутробного развития.
Заключение |
Таким образом, полученные экспериментальные
данные свидетельствуют о том, что окись трития, вве-
денная крысам однократно, вызывает значительные
повреждения половых желез и выраженные нарушения
в развитии потомства.
Окись трития в дозах 0,3 и 0,08 мкюри!-г вызывает
не только функциональные, но и морфологические на-
рушения половых желез. Морфологические изменения
в половых железах (дегенеративно-некробиотического
и атрофического характера) являются структурной ос-
новой стерилизующего действия окиси трития и при
высоких дозах носят необратимый характер.
Была проведена сравнительная ' оценка действия
окиси трития на мужские и женские половые железы
крыс. Сравнительную оценку производили по следую-
щим показателям: способности !к скрещиванию, .способ-
ности сохранять беременность, Плодовитости, жизнеспо-
собности потомства, времени наступления стерильности
и наличию восстановительных процессов.
Из данных табл. 5.26, на которой приведены ре-
зультаты скрещиваемости подопытных самок в разные
после затравки сроки, 'видно, что способность к скре-
щиванию этой группы животных заметно снижена до
40% при дозе 0,3 мкюри)г и до 70% при введении
0,08 мкюри!г окиси трития. Из данных этой же табли-
цы видно, что скрещиваемость самок уменьшается с уве-
личением дозы окиси трития и с увеличением времени
со дня введения изотопа. К году скрещиваемость самок,
получивших 0,3 мкюр'и!г окиси трития, равна нулю,
т. е. все животные становятся стерильными, а получив-
шие 0,08 мкюри!г окиси трития — становятся стериль-
ными в 60% случаев.
В табл. 5.17 приведены результаты скрещиваемо-
сти крыс-самцов в разные сроки после введения изо-
топа. Из этой таблицы видно, что скрещиваемость
самцов уменьшается с временем, прошедшим после вве-
1/4 22 Окись трития
353
Таблица 5.26
Скрещиваемость крыс-самок, пораженных разными дозами окиси трития
Доза воздей- ствия, мкюри!г Через 10 суток Через 6 месяцев Через 12 месяцев
Испытано самок Количество животных, способных забеременеть Испытано самок Количество животных, способных забеременеть Испытано самок Количество животных, способных забеременеть
абсолют- ное число % абсолют- ное число % абсолют- ное число %
Контроль 32 32 100,0 10 10 100,0 10 8 80,0+1,3
0,008 25 23 92,0+2,3 15 13 86,0 + 3,1 15 12 80,0±2,4
0,03 35 25 74,0+3,1 14 8 57,0±2,7 10 4 40,0+1,8
0,3 30 12 40,0 + 2,2 14 6 43,0 + 2,0 15 0 0
Таблица 5.27
Характеристика воспроизводящей способности самок, затравленных в разные сроки до наступления беременности
Доза воз- действия , мкюри/г Через 10 суток Через 6 месяцев Через I 2 месяцев
Испы- тано самок Из них забереме- нели Дали окот Испы- тано самок Из них забереме- нели Дали окот Испы- тано самок Из них забере- менели Дали окот
абсолют- ное число 0/ . 0 абсолют- ное число 0 ' . 0 абсолют- ное число 0/ /0
Контроль 32 32 32 100 10 10 10 100 10 8 8 100
0.008 25 23 21 91,5 15 13 11 84,5 16 12 9 60
0,08 35 25 16 64 14 8 6 75,0 ю 10 4 40
0,3 30 12 3 25 14 6 4 66,6 15 0 0 0
дения изотопа и ‘зависит от величины введенной актив-
ности. Чем большую дозу активности получают живот-
ные, !тем больше снижается -способность их к скрещи-
ванию. Если сравнить результаты скрещиваемости сам-
цов и самок (см. табл. 5.26 и табл. 5.17), то можно
отметить, что |при одних и тех же дозах воздействия у
самцов способность к скрещиванию снижается больше,
чем у самок, т. е. количество стерильных животных при
одних и тех же дозах воздействия оказывается боль-
шим в группе самцов.
Было установлено, что у животных, как у самок,
так и у самцов, сохранивших фертильность, половые
железы страдают функциональной недостаточностью.
Это проявляется прежде всего в том, то у подопытных
•беременных самок и у беременных самок, 1полученных
от пораженных самцов, беременность не всегда сохра-
няется до конца.
В табл. 5.27 приведены данные о сохранении бере-
менности у пораженных самок. Из данных таблицы
видно, что процент сохраненной беременности наиболее
снижен у животных, пораженных окисью трития в до-
зе 0,3 мкюри!г. Кроме того, видно, что число сохранен-
ных беременностей увеличивается с увеличением вре-
мени, прошедшего с 'момента введения изотопа. Из
табл. 5.28 видно, что такая же картина характерна
Таблица 5.28
Характеристика воспроизводящей способности самок,
полученных от поракенных самцов
Время спаривания после введения изотопа
Доза воз- действия , мкюри/г Через 10 суток Через 6 месяц?в Че рез 12 месяцев
Испытано самцов 1 От них забеременели самки Дали окот Испытано самцов 1 От них забеременели 1 самки Дали окот 1 | | Испытано самцов | От них забеременели са.ч к и Дали окот
абсолютное | число % абсолютное число % абсолютное число %
Контроль 30 45 45 100 ±0 15 45 45 100 ±0 12 25 25 100±0
0,003 30 28 25 89,5 15 26 25 96,0 12 23 22 95,5
0,08 30 25 13 54 ± 15 16 15 93,5 12 15 13 86,7
0,3 30 42 15 35 20 23 18 78,5 15 0 0 0
355
и ДЛЙ саМ'бк, 5абере'Меке’Ёшик от пораженных самцов.
Однако в процентном (отношении в этой группе бере-
менностей, сохраненных до конца, было несколько
больше, чем в группе пораженных самок.
Функциональная неполноценность .половых желез
выражалась также в снижении 'плодовитости подопыт-
ных крыс-самок и самцов (табл. 5.18, 5.29). Как
видно из таблицы, наиболее заметно средняя плодови-
тость снижается в группе самок, получивших боль-
шую дозу окиси трития и спаренных в первые дни Пос-
ле введения изотопа (на 60—80%).
Показателем функциональной недостаточности по-
ловых желез является также снижение Жизнеспособно-
сти рожденного потомства в обеих группах. Отмечено,
что меньшей жизнеспособностью отличается потомство,
полученное от пораженных самцов в первые 5—10 су-
ток после введения изотопа. При этом 40—60% рож-
денного потомства погибает в первые полтора месяца
жизни.
В результате проведенного изучения гистологичес-
кой картины яичников 'крыс, пораженных различными
дозами окиси трития, были получены следующие дан-
ные. Наиболее ранние гистологические изменения начи-
наются через два месяца в группе животных, получив-
ших 0,3 мкюри1г окиси трития, и выражаются умень-
шением количества зрелых и растущих фолликулов.
Через 6—9 месяцев наряду с уменьшением количества
фолликулов всех стадий отмечаются уменьшение коли-
чества и размеров желтых тел, разрастание соедини-
тельнотканых элементов в строме яичника, дистрофия
яйцеклеток различной степени выраженности. У живот-
ных этой группы полная атрофия органа наступает че-
рез 12 месяцев после введения изотопа.
У ! животных второй группы, получивших 0,08
мкюри)г, гистологические изменения в яичниках про-
исходят позже — через 3—4 месяца, а полная атрофия
яичников — лишь через 1,5 года.
У ’животных третьей группы гистологическая карти-
на строения яичников во все сроки наблюдения мало
отличалась от контрольной.
Изучение гистологической картины семенников по-
казало, что все использованные дозы окиси трития 'вы-
зывают нарушения сперматогенеза у крыс. Дозы 0,3
356
1/2 23 Окись трития
Таблица 5.29
Характеристика состояния половых желез крыс, пораженных окисью трития
Доза воз- действия, мкюри/г Функциональные нарушения Морфологические нарушения
Время наступ- ления изменений Время наступления восстановительных процессов ! Время наступления стерильности 1 Время наступления изменений Время наступления вое с та н о н и т е л ьн ых процессов Время наступле- ния атрофии органа
Самки
Контроль 0,008 0,08 0,3 Нет 3-й месяц 1-й месяц 1-й месяц Полное с 5-го ме- сяца Нет > Нет (не наступает) То же Полная с 1,5 лет Полная с 12 ме- сяцев Нет > 4-й месяц 2-ц месяц Нет » Нет » с 15 месяцев с 12 месяцев
Самцы
Контроль 0,008 0,08 Нет 5—Ю-е сутки 5—10-е сутки Полное с 3-го ме- сяца Временное до нор- мы от 3 до 6-го Нет » 12 месяцев Нет 15-е сутки Ю-е сутки Полное с 1-го ме- сяца Временное с 1 по 6-й месяц Нет Не наступает с 12 месяцев
0,3 5—Ю-е сутки месяца Временное непол- ное от 3 до 6-го 9-е сутки 5-е сутки Временное с 1 по 3-й месяц с 9 месяцев
месяца
й 0,08 мкюри!г вызывают в конечном итоге необрати-
мые изменения или прогрессивно развивающееся угне-
тение сперматогенеза и наступление полной стерильно-
сти у крыс к шести месяцам при введении 0,3 мкюри]г
окиси трития и к 12 месяцам при введении 0,08 мкюри!г
окиси трития.
Введение окиси трития в дозе i0,008 мкюри!г приво-
дит к временному угнетению сперматогенеза и времен-
ной стерильности у крыс с последующим 1восстаиовле-
нием до нормы. 1При этом последовательность исчезно-
вения из семенных канальцев клеток зародышевого
эпителия сохраняется одна и та же при всех дозах,
а именно первыми начинают исчезать сперматогонни,
затем сперматоциты, сперматиды и сперматозоиды.
Интересно, что полное угнетение сперматогенеза у
крыс, пораженных окисью трития, наступает не сразу.
В сроки с 15 суток по третий месяц после введения
изотопа в семеннике наблюдаются репарационные про-
цессы. Однако установлено, 'что процессы эти времен-
ные, неполные, сменяющиеся с четвертого—шестого ме-
сяца полным и необратимым угнетением сперматогене-
за, сохраняющимся в течение всей последующей жизни
животных. । '
Сопоставляя результаты обследования функцио-
нального состояния половых желез у крыс самок (и
самцов и результаты проведенного гистологического
изучения семенников и яичников, следует отметить, что
половые железы крыс-самцов являются более чув-
ствительными к действию указанных доз окиси
трития.
Была произведена сравнительная оценка особен-
ностей развития потомства от пораженных самок и по-
раженных самцов по следующим показателям: жизне-
способности, особенности физического развития, крови,
иммунобиологической реактивности.
Анализ полученного материала доказал, что в ран-
ние сроки спаривания антенатальная гибель плодов
примерно одинакова в группе пораженных самок и по-
раженных самцов и составляет 70% (см. рис. 5.41 и
5. 43). В отдаленные сроки спаривания антенатальная
гибель плодов также примерно одинакова в обеих
группах, но меньше, 'чем в ранние сроки спаривания
(20—30%).
358
Жизнеспособность рожденного потомства ранних
пометов в группе самок ниже, чем в группе самцов,
а в отдаленные сроки примерно одинакова 1(25—30%).
Суммарный учет антенатальной и постнатальной гибе-
ли потомства в группе самок и группе самцов показал
наиболее высокую гибель потомства в группе самок во
все сроки спаривания.
Результаты анализа особенностей развития потомст-
ва, полученного от самок, пораженных в разные сроки
беременности, показали, что такое потомство отличает-
ся меньшей жизнеспособностью, более выраженной за-
держкой в физическом развитии, пониженной иммуно-
биологической реактивностью и наиболее ! глубокими
изменениями в системе крови по сравнению с потом-
ством, полученным от пораженных самцов или от по-
раженных до спаривания самок.
ЛИТЕРАТУРА
1. D г I о n g С. W. et al. Radiation Res., 1,214 •(1954).
2. В г u e s A. M. et al. Proc. Soc. Exptl. Biol., 71, 174 (1952).
3. 3 а к v т и и с к и й Д. И. и др. «Радиобиология», 5, вып. 2, 30
(1965). !
4. Штуккенберг Ю. М. Применение трития в биологических
исследованиях. М., Изд. АМН, 1960.
5. Ж у р а в л е в В. Ф. и др. «Радиобиология», 6, вып. 1, 59 (1966).
6. Журавлев В. Ф. В сб. «Распределение, биологическое дейст-
вие, ускорение выведения радиоактивных изотопов». М., Мед-
ли, 1964, стр. 299.
7. Москалев Ю. И. Распределение и токсикология радиоактив-
ных веществ. Докт. диссертация. М., 1955.
8. Ж у р а в л е в В. Ф. В кн. «Отдаленные последствия поражений,
вызванных воздействием ионизирующей радиации», М., Медгиз,
1959, стр. 17.
9. Журавлев В. Ф. и др. В кн. «Материалы республиканской
конференции «Механизмы биологического действия ионизирую-
щих излучений». Изд. Львовского ун-та, 1965, стр. 65.
10. Клем па рек а я Н. Н. и др. Вопросы инфекции, иммунитета
и аллергии при острой лучевой болезни. М., Медгиз, 1958.
11. А л е к с е е в а О. Г. В кн. «Случай острой лучевой болезни
у человека». Под ред. Н. А. Куршакова. М., Медгиз, 1962,
стр. 71.
12. Раева Н. В., К л е м п а р с к а я Н. И. «Бюлл. эксперим. биол.
и мед.», № 7, 44 (1964).
13. Раева Н. В. и др. «Мед. радиология», № 7, 37 (1964).
14. Клемпарская Н. Н. В сб. «Острая радиационная травма
у человека». М., «Медицина», 1965, стр. 295.
15. Немирович-Данченко О. Р. «Ж. микробиол., эпидемиол.
и иммунобиол.», № 11, 82 (1958).
23* 359
16. А л e к с е е в а О. Г. В сб. «Влияние радиоактивного стронция
на животный организм». М., Медгиз, 1961, стр. 156.
17. Селиванова Л. Н. «Ж. микробиол., эпидемиол. и иммуно-
биол.», № 7, 149 (1964).
18. Белобородов Н. Л. и др. Тезисы докладов 4-й Межинсти-
тутской конференции. «Вопросы радиационной иммунологии и
микробиологии». М.. Изд. АМН СССР, 1963, стр. 66.
19. Филатов П. П. Тезисы докладов 4-й Межинститутской кон-
ференции. «Вопросы радиационной иммунологии и микробиоло-
гии». М., Изд. АМН СССР, 1963, стр. 68.
20. Т е р н о в В. И. Некоторые стороны биологического действия
радиоактивного кальция-45 в хроническом эксперименте. Канд,
днсс. М., 1964.
21. Грибова И. А. Некоторые показатели состояния естествен-
ного иммунитета у лиц, подвергавшихся хроническому воздейст-
вию малых доз ионизирующей радиации. Автореферат канд.
диссертации. М., 1963.
22. Клемпарская Н. Н., Алексеева О. Г. «Мед. радиоло-
гия», № 3, 70 (1959).
23. Ш а л ь н о в а Г. А. «Лабор. дело», № 12, 24 (1962).
24. Ш а л ь н о в а Г. А. В «Сб. рефератов по радиационной медици-
не». Т. 6. М., Медгиз, 1963, стр. 50.
25. Клемпарская Н. Н. «Мед. радиология», № 2, 18 (1957).
26. Клемпарская Н. Н., Раев а Н. В. «Б юл л. эксперим. биол.
и мед.», № 5, 77 (1961).
27. Климова Е. Н., Алексеева О. Г. «Мед. радиология»,
№ 3, 3 (1960).
28. Петров Р. В. Иммунология острого лучевого поражения. М.,
Госатомиздат, 1962.
29. Клемпарская Н. Н. «Бюлл. эксперим. биол. и мед.», № 5,
22 (1956).
30. К л е м п а р с к а я Н. Н., Раева Н. В. «Мед. радиология»,
№ 11, 71 (1959).
31. Клемпарская Н. Н., Раева Н. В. «Ж. микробиол., эпи-
демиол. иммунол.», №6, 107 (1962).
32. Горизонтов П. Д., Клемпарская Н. Н. «Воен.-мед.
ж.», № 2, 24 (1964).
33. Клемпарская Н. Н., Ш альнова Г. А. Аутофлора как
индикатор радиационного поражения организма. М., «Медици-
на», 1966.
34. Зарецкий И. И. Клиническая физиология и методы функ-
циональной диагностики почек. М., Медгиз, 1963.
35. Harrison Н. Н. Proc. Soc. Exptl Biol, and Med., 49, 111
(1942).
36. Иванов И. И. Цит. по [34].
37. White Н. L., Rolf D. Proc. Soc. Exptl Biol and Med., 43,
No. 1, 1 (1940).
38. В a k B. et al. Acta med. scand, 114, 271 (1948).
39. Am бур ж Ж. и др. Почечная недостаточность. Псрев. с франц.
М., «Медицина», 1965, стр. 252.
40. К р а в ч и н с к и й Б. Д. Современные основы физиологии почек.
М., Медгиз, 1958, стр. 249.
41. Гинеци некий А. Г. Физиологические механизмы водно-
солевого равновесия. М.—Л., Изд-во АН СССР, 1963, стр. 82.
360
42. Carlson С. H. et al. Amer. J. Physiol., 198, No. 4. 829 (1960).
43. Della Rosa R. J. et al. J. Rad. Biol., 3, No. 6, 557 (1966).
44. R e h b e r g P. Bi Biochem. J., 20, 447 (1926).
45. R c h b e г g P. B. Biochem J., 20, 461 (1926).
46. Казбекова Д. А. См. наст, монографию, стр. 248.
47. Lacassagne A. et al. J. Radiol, et electrol., 9, No. 1, 1 (1925);
9, No 2, 67 (1925).
48. Davey P. W. et al. Med. Ass. J., 67, No 6, 648 (1952).
49. Cosgrove G. E. et al. Radiation Res., 25, No 4, 725 (1965).
50. К p a e в с к и й H. А. В кн. «Очерки патологической анатомии
лучевой болезни». М, Медгиз, 1957.
51. КраевскийН. А. В кв. «Руководство по патологической
анатомии». Т. 8. М, Медгиз, 1962, стр. 26, 31.
52. Э р л е к с о в а Е. В. В кн. «Полоний». М, Медгиз, 1964,
стр. 149.
53. Smith L. Н., Boss W. R. Amer. J. Physiol, 188, 367 (1957).
54. Москалев Ю. И, Стрельцова В. Н. В кн. «Основы
радиационной биологии». М, «Наука», 1964, стр. 249.
55. Лубенский Ю. М. «Урология», 3, 33 (1956).
56. 3 е д г е н и д з е Г. М. В кн. «Труды Всесоюзной конференции
по медицинской радиологии. Клиника и терапия лучевой болез-
ни». М, Медгиз, 1957, стр. 30.
57. П о л у б о я р и н о в а 3. И. В кн. «Восстановительные процес-
сы при радиационных поражениях». М, Атомиздат, 1964,
стр. ПО.
58. П о л у б о я р и н о в а 3. И. В кн. «Полоний». М, «Медицина»,
1964, стр. 56.
59. Ши ходы ров В. В. и др. В кн. «Материалы Пленума прав-
ления Всесоюзного научного общества патологоанатомов и на-
учной конференции Института морфологии человека АМН СССР
10—12 мая 1966 г. г. Баку: «Вопросы нефрологии и географи-
ческая патология мочекаменной болезни». М, 1966, стр. 53.
60. Ажи па Я. И, Фил я ши на Г. А. «Радиобиология», 5, 667
(1965).
61. Mendelson М. L, Caceres Е. Amer. J. Physiol, 173, 351
(1953).
62. С h i n g - Т о n u Lin, Overman R. R. Radiation Res, 25,
No. 3, 552 (1965).
63. Журавлев В. Ф. и др. В кн.: «Тезисы докладов на Респуб-
ликанской научной конференции»: «Механизмы биологического
действия ионизирующих излучений, 24—26 сентября 1965 г.»,
Изд-во Львовского ун-та, 1965, стр. 65.
64. Ш а л ь н о в а Г. А. Цит. по [63].
65. Штрауб Ф. Б. Биохимия. Будапешт. Изд-во АН Венгрии,
1963.
66. Хесин Р. Б. Биохимия цитоплазмы. М, Изд-во АН СССР,
1960.
67. 36 а реки й И. Б, Б риск ер Н. А. «Биохимия», 13, вып. 2,
185 (1948).
68. Пасх ин а Т. С. В кн. «Методические письма». Вып. Ill, М,
Изд. АМН СССР, 1959, стр. 15.
69. Журавлев В. Ф. См. наст, монографию, стр. 175.
70. Зотова М. Г. «Радиобиология», 3, вып. 1, 21 (1963).
71. Прокудина Е. А. «Мед. радиология», № 6, 46 (1956).
23 oi<ись трития
361
72. Dubous K-, Peterson D. Amer. Physiol., 176, 282 (1954);
73. Ficher M. A. et aL Proc. Soc. Exptl. Biol, and Med., 83, 266
(1953).
74. Хансон К. H. «Вопр. мед. химии», № 3, 256 (1966).
75. Прокудина Е А. «Мед. радиология», № 6, 47 (1959).
76. Л ибиизон Г. Е., Корзухина Н. А. «Бюлл. рад. мед.»,
№1,36 (1957).
77. A s k w е 11 D., J. Hickman. Proc. Soc. Exptl Biol, and Med.,
80, 407 (1952).
78. St refl er Ch., Me I chi ng H. Strahlenthcrapie, 128, 3, 416
(1965).
79. Ц ы бу л ьский В. В. Тезисы докладов на Республиканской
научной конференции «Механизмы биологического действия
ионизирующих излучений», 24—26 сентября 1965 г.». Изд-во
Львовского ун-та, 1965, стр. 176.
80. В а г I о w J. С., Sellers Е. A. Amer. J. Physiol., 172, 142
(1953).
81. Т и г с h п е г J. Е. Radiation Res., 6, No. 4, 483 (1957).
82. Comza J. Strahlen thcrapie, 126, No. 3, 366 (1965).
83. Braun H. et al. Strahlenthcrapie, 126, No. 3, 454 (1965).
84. Журавлев В. Ф. «Мед. радиология», № 12, 63 (1964).
85. Dameshek W., G и н г T. Leukemia 2nd ed. New York, Gru-
nc and Stratton, 1964.
86. Война p А. О. «Успехи соврем, биол.», 30, 345—350 (1950).
87. Less a U. T., Zuingeio G. J. Amer. J. Roentgenol, 4, 58
(1947).
88. К а л я e в a T. В. В кн. «Вопросы патогенеза эксперименталь-
ной терапии и профилактики лучевой болезни». М., Медгиз,
1960.
89. Н и к о л а е в А. И., Ахмадиева А. X. «Медицинский ж.
Узбекистана», 8, 16 (1953).
90. И с м а и л о в Н. И., К а и з а ф а р о в а Д. А. «Докл. АН
УзССР», 12, 57—60 (1957).
91. Цветаев И. И., Тарабу хина Е. В. «Сов. медицина», 10,
3 (1958).
92. L о f s t г о in М. D., N и г в b е г g Р. D. Ашег. J. Roentgenol.,
56. No. 2, 103 (1946).
93. Буры к и н а Л. Н. В кн. «Влияние радиоактивных веществ
на половую функцию и потомство». М., /Медгиз, 1963, стр. 26.
94. В оз и юк И. Я. «Мед. радиология», 4, 62 (1963).
95. Г о р в и ц (Власова) Л. М. К изучению о биологическом
значении лучей радия. Докт. диссертация. СПб., 1906.
96. Зарецкий С. Г. «Рентгенотерапия в гинекологии и акушер-
стве». СПб., 1912, стр. 508.
97. Не мелов М. И. О влиянии рентгенизации яичек на предста-
тельную железу. Диссертация, СПб., 1916.
98. О к и н ч и ц Л. Л. «Акушерство и женские болезни», 20, No. 10,
979 (1906).
99. Bergonie J., Tribondeau L. Compt. rend. Soc. biol., 58,
No. 154a, 678 (1905).
100. Danzier L., Ortasant Compt. rend. Akad. Sci. colon., 247,
No. 19, 1675 (1958).
101. Regand C., BlaneJ. Compt. rend. Soc. biol., 63, 647 (1907).
362
102. Schinz H. R., Slatopolsky В. Ergcbw. Med. Strahlert-
forsch., 1, 443 (1925).
103. Бакшеев M. С., Рябов К. П. «Акушерство и гинекология»,
№ 1, 58 (1961).
104. Будко .11. Н. В сб. «Распределение, биологическое действие
и миграция радиоактивных изотопов». М., Медгиз, 1961,
стр. 264.
i()5 . Бурыкина Л. Н., Чусова В. Н. В кп. «Влияние радио-
активных веществ на половую функцию и потомство». Под
ред. Д. И. Закутипского. М., Медгиз, 1963, стр. 26.
106. Вороженкина Т. В. «Радиобиология», 2, № 4, 601 (1962).
107. Ворожей кин а Т. В., П а р ф е н о в Ю. Д. «Бюлл. экспе-
рим. биол. и мед.» 54, № 8, 96 (1962).
108. Кащенко Л. Н. В кп. «Труды Всесоюзной конференции по
мед. радиологии. Клиника и терапия лучевой болезни». Л.,
1957, стр. 207.
109. К о ш у р н и к о в а Н. А. К ст. «Биологическое действие ради.-
ции и вопросы распределения радиоактивных изотопов». М.
Госатомиздат, 1961, стр. 164—173.
110. Москалев Ю. И., Стрельцова В. И. В кп. «Распреде-
ление, биологическое действие и миграция радиоактивных изо-
топов». М., Медгиз, 1961, стр. 198.
111. Москалев Ю. И. В кп. «Распределение, биологическое
действие и миграция радиоактивных изотопов». М., Медгиз,
1961, стр. 209.
112. Москалев Ю. И. В кп. «Распределение, биологическое
действие и миграция радиоактивных изотопов». М., Медгиз,
1961, стр. 181.
113. Пи нус А. А., Новикова А. II. «Мед. радиология», 5,
№ 4, 43 (1960).
114. Попов В. И. и др. «Вести, рентгенологии», 17, 374 (1936).
115. Фокина Г. В. Особенности реакции растущего организма на
действие ионизирующей радиации. М., Медгиз, 1960, стр. 8.
116. Ю с у п о в А. А. В кн. «Распределение, биологическое действие
и ускорение выведения радиоактивных изотопов». М., Медгиз,
1964, стр. 64.
117. Bloom W. Histopathology of Irradiation from External and
Internal Sources. New York — Toronto —«London, 1948, p. 550.
118. Holmberg E. L. D. et al. Nature, 187, No. 4740, 871. (1960).
119. Могильницкий Б. H., Карлик M. И. «Труды Центр,
н.-и. ин-та рентгенол. и радиол.», 3, 101 (1940).
120. Трусова Н. Е. «Радиобиология», 1, 3 (1961).
121. Eschen-brcunerA. В. J. Nat. Cancer. Inst., 9, 133 (1948).
122. Fogg L. C., CowingR. F. Exptl. Cell Res., 3, 245 (1952).
123. Hertwig P. Arch, exptl. Zellforsch., 22, 68 (1938).
124. Lacassagne A., Griconraff G. Action des radiations
sur lestissus. Paris, 1941. Mosson et lie.
125. Рассел Л., Рассел В. В кн. «Материалы Международной
конференции по использованию атомной энергии». Т. 11. М.,
1958, стр. 216.
126. Краевский Н. А. Очерки патологической анатомии лучевой
болезни. М., Медгиз, 1957.
127. Л яги иска я А. М. Влияние стронция-90 на развитие крыс.
Диссертация. ЦМБ, 1965.
23* 363
128. Р о й и ч е в с к а я Г. At В кн. «Вопросы радиобиологии», Jl.t
Медгиз, 1957. стр. 290.
129. Regand С., D Libre nil G. Compt. rend. Soc., biol., 64, 1014
(1908).
130. Heuson U. J. Expt 1. ZooL, 91, 405 (1942).
131. Mur ph ее R. W. et al. Science, 115, 3000, 709 (1952).
132. Langendorf II., Langendorf M. Strahlenthesapie, 94, 1,
112 (1954).
133. Прошина Л. Д. «Мед. радиология», 6, № 1, 41 (1961).
134. Лучник H. В., Куликова В. Г. «Докл. АН СССР», ПО,
№ 0,982 (1956).
135. Стрельцова В. II., М о с к а л е в Ю. И. В кн. «Распреде-
ление, биологическое действие и миграция радиоактивных изо-
топов». М., Медгиз, 1961, стр. 224.
136. Федоров Б. А. «Мед. радиология», 4, № 4, 32 (1959).
137. Левитин Б. А. «Труды Центр, н.-и. ин-та рентгенол. и ра-
диол.», 5, 225 (1941).
138. Da Icq А. М. Proc. Koninkl nederl. akad. wet. C, No. 54, 351, 365,
469 (1951).
139. Шапиро H. И. i др. В кн. «Радиационная генетика». М.,
Изд-во АН СССР, 1962, стр. 211.
140. Da Icq А. М. Compt. rend. Ste biol., 147, 1259 (1953).
141. DalcqA. M., Seaton Jones A. Bull. Cl. Sci. Acad. roy.
Belgique, 35, No. 5, 500 (1949).
142. Desaivc P. Restoration of promordiall follicles in the irradia-
ted ovary. Advances in radiobiology. Ed. Hevesy L., 1957, p. 274.
143. Drips D., Ford F. Gynecol et obstetr, 55, No. 5, 596 (1932).
144. Murphy D. P. Surg. Gynecol, and Obstetr., 47, 201 (1928).
145. Oakber E. F. Proc. Soc. Exptl Med., 109, No. 4, 763 (1962).
146. EymesH. Strahlentherapie, 8, 387 (1918).
147. Хохлов А. В. Влияние йода на яичники. Диссертация. Са-
ратов, 1928.
148. Чусова В. И., Бурыкина Л. Н. В «Сб. рефератов по
радиационной медицине». Т. IV. М., Медгиз, 1961, стр. 141.
149. Eftimov В. et al. «Докл. Болг. АН», 16, № 1, 89 (1963).
150. Трусова Н. Е. «Бюлл. радиац. мед.», № 2, 119 (1958).
151. Russel L. В., Russel W. L. Ahat. Rec., 108, No. 521, 25
(1951).
152. Russel L. В., R u s s e 1 W. L. Radio!., 58, No. 3, 369 (1952).
153. Russel L. B., Russel W. L. Pathways of radiation effects
in the mother and the embryo. Cold Spring. Harbor Sumposia
auantit Biol. New-York, 1954, p. 19, 50.
154. Ломовская Э. Г., Воробьев E. И. В кн. «Тезисы док-
ладов II Совещания эмбриологов», Л., 1957, стр. 103—104.
155. Корсакова Г. Ф., Светлов П. Г. В кн. «Тезисы докла-
дов на конференции по вопросу влияния ионизирующего излу-
чения на течение беременности, развитие плода и новорожден-
ного». Л., Медгиз, 1957, стр. 10, 17, 19.
156. Ш а п и р о Ф. Б., Жигач Н. К., Арман И. П. В кн. «Влия-
ние ионизирующего излучения на течение беременности, состоя-
ние плода и новорожденного». М., Медгиз, 1960, стр. 95.
157. Г а р м а ш е в а Н. Л. В кн. «Патофизиология внутриутробного
развития». М., Медгиз, 1959, стр. 5.
158. Воскресенский С. П., Новикова А. П. Отдаленные
364
последствия поражений, вызванных воздействием ионизирую-
щей радиации. М., Медгиз, 1959, стр. 216.
159. BuzstoneM. S. Amer. J. Pathol., 27, 21 (1951).
160. Finkel M. Physiol. Zool, 20, No. 4, 405 (1947).
161. Куликова В. Г. «Докл. АН СССР», 141, № 1, 77 (1957).
162. Куликова В. Г. «Докл. АН СССР», 131, № 6, 1433 (1960).
163. Куликова В. Г. «Мед. радиология», № 1, 61 (1964).
164. Рубановская А. А., Ушакова В. Ф. В кн. «Материалы
по токсикологии радиоактивных веществ». М., Медгиз, 1957,
стр. 23.
165. R е с h е г С., Pechcr J. Proc. Soc. Exptl Biol, and Med., 46,
86 (1941).
166. Wilkinson P. N., Flocker F. E. Trans. Kansas. Acad. Sei.,
56, 341 (1953).
167. Андриянова H. M. Патофизиология внутриутробного раз-
вития. M., Медгиз, 1959, стр. 163.
168. Иванова Т. А. «Мед. радиология», 5, № 3, 8—13 (1960).
169. Левченко М. А. «Мед. радиология», 8, 74 (1962).
170. Новикова А. П., Бурыкина Л. Н. В кн. «Отдаленные
последствия поражений, вызванные воздействием ионизирую-
щей радиации». М., Медгиз, 1959, стр. 200.
171. Ш п а р о Л. А. Особенности реакции растущего организма на
действие ионизирующей радиации. М., Медгиз, 1960, стр. 76.
172. Sikov Р. ct al. Radiation Res., 7, No. 5, 541 (1957).
173. Исаченко 3. Ф. «Архив анатомии, гистол. и эмбриол.», 3,
63 (1960).
174. Калинина Н. А. «Мед. радиология», 4, № 1, 25—31 (1959).
175. Кир ющенко в А. П. «Мед. радиология», 6, № 4, 41 (1961).
176. Калинина Н. А. «Мед. радиология», 3, № 1, 92—96 (1956).
177. Калинина Н. А. В кн. «Влияние ионизирующего излучения
на течение беременности, состояние плода и новорожденного».
М., Медгиз, 1960, стр. 81—85.
178. Калинина Н. А. Последствия воздействия ионизирующей
радиации во время беременности. Л., Медгиз, 1963.
VI. НЕКОТОРЫЕ БИОФИЗИЧЕСКИЕ
ОСОБЕННОСТИ БИОЛОГИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ
РАЗЛИЧНЫХ СОЕДИНЕНИИ ТРИТИЯ (ОБЭ) *
10. И. Москалев
Повреждающее действие ионизирующей радиации за-
висит от многих факторов, в том числе от микрогеомет-
рии распределения и поглощения энергии в клетках и
тканях.
Энергия, теряемая заряженной частицей на единице
длины вдоль ее траектории, называется линейной плот-
ностью поглощенной энергии ЛПЭ (или линейной поте-
рей энергии). Число пар ионов, образуемых заряженной
частицей на единицу ее пути, называется линейной плот-
ностью ионизации (удельной ионизацией).
Все типы ионизирующих излучений отдают свою
энергию облученному веществу в принципиально одина-
ковой форме в виде ионизации и возбуждения атомов
вдоль пути пробега положительно или отрицательно за-
ряженной частицы. В зависимости от массы и скорости
частицы путь ее пробега в веществе определенной плот-
ности и линейная плотность ионизации различны. Поэто-
му микрогеометрическое распределение ионизации вну-
три объема, а вместе с тем и абсорбированной энергии
при воздействии одинаковыми дозами разных типов
ионизирующих излучений может быть весьма различ-
ным [1, 2].
В том случае, когда ионизирующей частицей является
электрон (рентгеновское и у-излучения, вторичные
электроны, (3-излучение), по пути движения частиц в тка-
ни создается относительно редкая цепочка ионов (при-
* Стр. 371—375 написаны Ю. М. Штуккенбергом.
366
мерно от 10 до 100 на 1 мкм пути). Под действием а-ча-
стиц, дейтронов или нейтронов создаются «колонны»
ионов (до 5000 на 1 мкм пробега). Поэтому при одинако-
вой суммарной дозе при воздействии редкоионизирую-
щими частицами создается ионизация диффузная,
сравнительно гомогенно распределенная по объему тка-
ни, при воздействии плотно ионизирующими частицами
ионизируется лишь небольшая часть облучаемого объема
ткани. Грубые структурные нарушения, наносимые гу-
стой колонной ионов, оказывают в основном более силь-
ное повреждающее действие, чем диффузно распределен-
ные.
Линейная плотность поглощенной энергии 0-частиц
зависит от их энергии. Чем меньше энергия 0-частицы,
тем меньше ее скорость и среднее расстояние между со-
седними ионизациями вдоль пути пробега 0-частицы.
С уменьшением энергии электрона быстро падает длина
его пробега. Все 0-частицы или вторичные электроны в
конце своего пробега, когда у них остается уже мало
энергии, замедляют свое движение и сильно повышают
плотность последних ионизаций. Эти концы пробега бы-
стрых электронов иногда кратко обозначают густоиони-
зирующими «хвостами». С увеличением жесткости, т. е.
энергии частицы, увеличивается число производимых
ими ионизаций и возбуждений атомов, резко увеличи-
вается длина пути пробега и уменьшается средняя ли-
нейная плотность ионизации (увеличивается среднее рас-
стояние между ионизациями вдоль пути пробега.
Очень мягкие 0-излучатели дают промежуточную
картину между жесткими 0-излучателями и «-части-
цами [1,2].
По сравнению с другими радиоактивными изотопами
тритий обладает наименьшей энергией 0-частиц (2маке =
= 0,018 Мэв). Это не может не отразиться на ОБЭ этого
изотопа, так как по сравнению с жесткими 0-излучате-
лями, рентгеновским и у-излучениями тритий создает в
тканях значительно большую плотность ионизации.
В этом заключается первая особенность трития как ра-
диоактивного изотопа, обусловленная исключительно
низкой энергией его 0-частиц.
Кроме того, пробег 0-частиц в тканях зависит от их
энергии (табл. 6.1). Чем больше первоначальная энергия
частицы, тем больше пробег в веществе.
367
Таблица 6.1
Пробеги f-частиц различной энергии [2]
Изотоп Максималь- ная энергия р-частиц, кэв Пробег
в воздухе, см в мягких тканях, мкм
н3 18 0,2 1—6
С14 155 15,5 200
S35 167 16,3 220
Са<* 255 46 600
р32 1704 600 8 000
К4« 3580 1400 19 000
Так, пробег р-частиц, возникающих при радиоактив-
ном распаде К42 и Р32 в мягких тканях, равен соответст-
венно 19 000 и 8000 мкм, в то время как у трития вслед-
ствие очень низкой энергии средняя длина пробега р-ча-
стиц составляет 1 мкм, а максимальная приблизительно
6 мкм. При этом лишь около 18% спектра р-частиц три-
тия имеют энергию более 9 кэв. Отсюда следует, что
большинство р-частиц имеют длину пробега меньше
2 мкм. Однако следует иметь в виду, что путь пробега
р-частиц очень извилистый, поэтому по прямой линии
расстояние пробега р-частиц от места источника атома
трития меньше общего пути. Полагают, что основная
доля энергии электрона, возникающего в результате
распада трития, поглощается в пределах 0,5 мкм от
источника [3—6]. Эти данные свидетельствуют о том, что
пробег р-частиц трития в отличие от многих других
р-излучателей значительно меньше геометрических раз-
меров клеток. Поэтому при поражении тритием преи-
мущественно облучаются те структуры клеток и тканей,
которые содержат изотоп или находятся в близком со-
седстве с атомами трития. Вследствие этого биологиче-
ское действие трития должно существенно зависеть от
микрогеометрии распределения трития в клетке.
В этом заключается вторая особенность трития как
Р-излучателя.
При анализе результатов экспериментов по биологи-
ческому действию различных соединений трития необхо-
димо учитывать указанные особенности радиоактивного
изотопа, обусловленные исключительно низкой энергией
368
его 0-частиц, в особенности при оценке ОБЭ различных
соединений. В том случае, если анализируется эффектив-
ность равномерно распределяющегося в организме сое-
динения трития (например, окиси трития), первостепен-
ное значение имеет большая плотность ионизации, соз-
даваемой тритием в клетках и тканях. Напротив, когда
анализируется биологическое действие соединения три-
тия, избирательно откладывающегося в ядре (тимидин,
меченный тритием) или протоплазме (/-цитидин) клет-
ки, необходимо считаться с преимущественным повреж-
дением указанных структур клеток вследствие малого
пробега 0-частиц трития.
По сравнению с жесткими 0-излучателями тритий
обладает большей биологической эффективностью. Так,
например, Cs137 и Ru106, с одной стороны, окись трития,
с другой стороны, обладая близким характером распре-
деления, они существенно отличаются энергиями 0-ча-
стиц, вследствие чего для получения одинакового биоло-
гического эффекта животным приходится вводить резко
отличающиеся количества активности. Доза, вызываю-
щая гибель 50% крыс за 30 суток (ЛД50/30) при пора-
жении окисью трития, равна приблизительно
1000 мккюри! г, а для Ru106 и Cs137 при парентеральном
введении соответственно 3,7 и 21,0 мккюри)г.
В том случае, если бы биологический эффект 0-из-
лучателей не зависел от микрогеометрии распределения
радиации, т. е. от плотности ионизации, одинаковый
биологический эффект должен был бы наблюдаться от
одинаковых уровней тканевых доз и можно было ожи-
дать, что при введении указанных количеств радиоак-
тивных изотопов в органах и тканях Животных будут
создаваться практически одинаковые тканевые дозы.
Проведенные расчеты, однако, показывают, что при вве-
дении крысам эквиэффективных количеств Cs137, Ru103
и окиси трития «средние дозы», рассчитанные при допу-
щении равномерного распределения излучателя, оказы-
ваются различными.
Так, при поражении крыс окисью трития в дозе
ЛД50/30 к 30-м суткам средняя тканевая доза равна
1,3 крад, а для Ru106 и Cs137 соответственно 2,7 и 3,8крад
[7,8]. Согласно этим наблюдениям, мягкий 0-излучатель,
тритий, в 2,1—2,9 раза эффективнее жестких 0-излуча-
телей.
369
Близкие соотношения получены в экспериментах на
собаках. Согласно наблюдениям В. Ф. Журавлева [9],
при поражении собак окисью трития доза, вызываю-
щая гибель 50% животных, к 30-м суткам (приблизи-
тельно 0,15 мккюри! г) равна 0,37 крад, а при воздей-
ствии Cs137 (приблизительно 3,0 мккюри/г) 0,50 крад
(по данным Ю. И. Москалева) {8]. Отсюда следует, что
мягкий 0-излучатель тритий приблизительно в 1,35 раза
эффективнее жесткого.
Меньшая эффективность жестких 0-излучателей
объясняется отмеченными выше особенностями распре-
деления поглощенной энергии в тканях и относительно
большей биологической эффективностью концов пробега
0-частиц, число которых пропорционально не иониза-
ционной дозе, а полному количеству распадов.
При введении эквиэффективных доз количество рас-
падов для окиси трития на один-два порядка больше,
чем при поражении Cs137 и Ru106.
При оценке коэффициента ОБЭ окиси трития по
сравнению с жесткими 0-излучателями по критерию
продолжительности жизни, по-видимому, правильнее
пользоваться соотношением, полученным в эксперимен-
тах на собаках (ОБЭ равен 1,35). У крыс линейные
размеры органов сравнительно небольшие. Они в основ-
ном значительно меньше пробега в тканях жестких 0-ча-
стиц (до 1,9 см). Поэтому при поражении жесткими
0-излучателями у крыс может быть неполная абсорбция
энергии. В этом случае коэффициенты 2,1 и 2,9, полу-
ченные в экспериментах на крысах, могут оказаться
завышенными.
Точное знание коэффициентов ОБЭ различных сое-
динений трития имеет важное как теоретическое, так
и практическое значение. Эти сведения имеют непосред-
ственное отношение к оценке допустимых уровней
содержания и поступления трития в организм человека.
Определение ОБЭ трития — задача весьма сложная.
Биологический эффект ионизирующей радиации часто
не только зависит, но и определяется условиями воз-
действия лучевого фактора (мощностью дозы, распре-
делением дозы во времени, локализацией воздей-
ствия) .
Под действием окиси трития, даже при однократном
попадании вещества, облучение организма растяги-
37Q
вается ие только па определенное время, но и проис-
ходит с постоянно падающей мощностью дозы, при
этом, согласно наблюдениям А. Г. Истоминой, у крыс в
течение суток аккумулируется 18,4%; за трое суток --
43,9%, аа пять суток—61,5%, за 10 суток — 84,4%,
за 15 суток — 93,2 и за 30 суток — 99% суммарной
дозы.
Поэтому для определения коэффициентов ОБЭ три-
тия необходимо либо использовать такие реакции орга-
низма, которые мало или практически не зависят от
мощности дозы (например, лейкозы), либо проводить
эксперименты со сравниваемым видом излучения с
такой же переменной мощностью дозы, которая соз-
дается в организме при введении соответствующего ко-
личества окиси трития. Задача весьма сложная, так
как требует создания специальных установок, позволя-
ющих регулировать мощность дозы облучения во вре-
мени в довольно широких пределах.
Сопоставление некоторых экспериментов на живот-
ных показывает, что биологическое действие трития
обусловлено в основном его радиационным воздействи-
ем, по крайнем мере при летальных и сублетальных
воздействиях.
Для изучения ОБЭ трития необходимо сопоставить
результаты некоторых экспериментов по изучению воз-
действия однократных и хронических затравок окисью
трития, однократного и протяженного у-излучения, инкор-
порированных в организме р-излучателей, а также
общих закономерностей, связывающих биологическое
действие заряженных частиц различной природы и энер-
гии, а также особенностей макро- и микрораспределе-
ния и поведения трития в организме.
Из общих соображений следует, что ОБЭ при воз-
действии НТО должна быть больше соответствующей
ОБЭ у-излучения. Большая ОБЭ трития может бьпь
обусловлена следующими причинами.
1. Для мягкого p-излучения трития ЛПЭ в ткани в
несколько десятков раз больше, чем для электронов с
энергией 0,2—1,0 Мэв, для которых ОБЭ принята рав-
ной единице. Вследствие малой энергии р-частиц трития,
очевидно, можно пренебречь радиационными эффекта-
ми, возникающими в результате самого акта распада
при воздействии ядра трития, испускающего р-частицу.
371
2. р-Частицы трития создают в ткани иное распреде-
ление ионизации, чем вторичные электроны от внешнего
у-излучения.
В различных органах и тканях тритий макроскопи-
чески распределяется неравномерно и тем более в от-
дельных фракциях и структурах. При относительно
малой концентрации атомов трития по отношению к
атомам водорода должны существовать микрофлуктуа-
ции в распределении трития внутри отдельных тканещ
органов и органических структур. Кроме того, атомы
трития замещают в молекулах ткани только атомы во-
дорода; при этом они не с одинаковой вероятностью
замещают водород в различных соединениях и отдель-
ных связях. Так, наиболее быстро и полно водород
обменивается на тритий в связях Н—О и Н—N, и прак-
тически не происходит изотопный обмен в связях С—Hv
При хронической затравке концентрация трития в
сухом остатке по отношению к водороду составляет
18—40% его концентрации в воде тела. В некоторых
структурах это процентное содержание больше: в мозгу
его концентрация достигает 40%. Наименьшая концен-
трация трития при этом наблюдается в жирных кисло-
тах— 8—11%, в большинстве тканей 20—30%.
При воздействии у-излучения вторичные электроны
не производят равномерного воздействия, но в отличие
от р-частиц трития они возникают статистически равно-
мерно во всех органах и тканях, облученных одинако-
вой дозой. Все это при учете малых пробегов р-частиц
создает в ткани иное пространственное распределение
микродоз, чем при воздействии у-излучения при тех же
средних тканевых дозах. * '
3. Как было указано в работе ’[10], дополнительное
биологическое воздействие трития (кроме радиацион-
ного воздействия р-частиц и ядер отдачи трития) дол-
жно быть обусловлено тем, что при распаде атом трития
превращается в инертный атом Не1 который должен
разрушать соответствующую водородную связь. Вслед-
ствие большого периода полураспада трития этот эф-
фект особенно заметен в медленнообменивающихся
структурах, в особенности, если они являются уникаль-
ными с точки зрения жизнедеятельности организма.
Так, за время полуобмена коллагена успевает рас-
пасться около 20% атомов трития, включенных в эту
372
структуру. Для человека это процентное содержание
может достигать 90% и более.
4. Тимидин, меченный тритием, включается в значи-
тельных количествах в наследственные структуры
(ДНК) и удерживается там долгое время вследствие
того, что вещество ДНК остается неизменным в про-
цессе клеточного деления (выполняет роль матрицы при
синтезе белков) и передается в виде половинок хромо-
сом. Поэтому при распаде агомов трития должны
рваться соответствующие водородные связи -вследствие
образования вместо атомов трития инертных атомов
Не! . Этот эффект должен оказывать воздействие иа
наследственные структуры, и, следовательно, можно
предполагать, что тритий будет оказывать более силь-
ное воздействие на наследственность, чем у-облучение
в тех же средних тканевых дозах. Этот эффект должен
сказываться и при жизни организма па нарушении про-
цессов синтеза органических структур.
5. Тритий вследствие изотопных эффектов должен
оказывать некоторое химическое токсическое действие
более сильное, чем окись дейтерия. Известно, что тяже-
лая вода вредно воздействует уже при концентрации
1:1000. Для трития из-за большего изотопного эффекта
это действие должно сказываться при меньших концен-
трациях (в 2—4 раза), т. е. около 1:3000.
Указанные причины должны приводить к тому, что
при прочих равных условиях (одинаковых средних
тканевых дозах и одинаковом распределении их по
ткани и времени) биологическое действие трития будет
больше, чем действие у-излучения. Можно предполагать,
что включение трития в наследственные* структуры кле-
ток и образование инертного газа гелия скажется в
основном на развитии отдаленных и генетических по-
следствий.
При остро токсических дозах действие окиси трития
должно быть в основном радиационным, и повышенная
ОБЭ может быть обусловлена неидентичным распреде-
лением ионизации по объему ткани и большей плотно-
стью ионизации по сравнению с ионизацией вторичными
электронами у-излучения. (ОБЭ принимается равной
единице для электронов с энергией 0,2 Мэе).
В табл. 6.2 по результатам исследований различных
авторов приведены данные о коэффициентах ОБЭ для
373
Таблица 6.2
Коэффициенты ОБЭ окиси трития
Используемый тест Сравниваемые источники радиации ОБЭ Литера- тура
Рассчитано по ЛПЭ НТО:у НТО:Х* 1.7 2,5-3,0 |18| [6, 10]
Рост корешка Vicia fabia НТО:Х 1 |19]
Летальный эффект, мыши НТО:у 1,7 [20]
Включение Fe60 в костный мозг НТО: у 1,59 [21]
Атрофия зобной железы и селезен- ки, мыши НТО:у 1.4 [22]
Трансаминазная активность печени, крысы НТО: у 1,5 |23|
Летальный эффект, крысы, мыши НТО: у 2,8—2,9 [161
Опухоль молочной железы, кры- са Q НТО:(у, X, протоны) 1 [24, 25]
Лейкозы крысы самцы самки НТО;(Х, протоны) 4 1,4 [24, 25]
Уменьшение постоянной выведения (Xj) окиси трития от доз и у-излучения НТОф, у 2,2 [15]
* X — рентгеновские лучи.
окиси трития. Из материалов этой таблицы видно, что
коэффициенты ОБЭ для окиси трития зависят от ис-
пользуемого теста, но, как правило, не превышают
2,5—4,0.
Предположим что ОБЭ трития обусловлено только
большей плотностью ионизации. Из радиационной хи-
мии известно, что выход радиационно-химических реак-
374
ций для электронов пропорционален у и , где п — плот-
ность ионизации [И]. По данным Р. Моргана [12], ОБЭ
излучений различной природы также можно приближен-
но считать и, где т = 2—3 [13].
М. И. Шальнов [14] путем обобщения различных
данных показал, что ОБЭ частиц различной природы в
широком диапазоне энергий равна от 0,01 до 500 Мэв
— у п [14].
Если проэкстраполировать зависимость ~у п на
Р-частицы трития, то ОБЭ будет равно 1,7 по отноше-
нию к электронам с энергией 200 кэв и ОБЭ будет
равно 2,8 по отношению к у-излучению Со60.
Таким образом, ОБЭ трития можно объяснить боль-
шей плотностью ионизации, которую производят р-ча-
стицы трития в ткани. Согласно рекомендациям МКРЗ
ОБЭ трития принимается равной 1,7.
Приведенные сравнения носят сугубо ориентировоч-
ный характер, так как не учитывают фактора времени,
т. е. протяженности облучения НТО.
Ю. М. Штуккенбергом на основании экспериментов
на мышах и крысах была оценена ОБЭ окиси трития
путем сопоставления воздействия трития с непрерывным
уподобленным внешним у-облучением Со60 [15, 16]. Не-
прерывное внешнее облучение мышей, у-лучами Со60 в те-
чение двух недель было произведено Г. А. Авруниной [17].
При этом спад тканевых доз по времени был таким же,
как и в случае однократного введения окиси трития.
Эксперименты с уподобленным облучением у-лучами
Со60 показали, что при одинаковом проценте гибели
мышей отношение доз у-излучения Со60 к дозам 6-излу-
чения равно — =2,7—3,0. Для крыс это соот-
2000
ношение равно
=2,86. При этом дозы, создавае-
мые НТО в организме мышей и крыс, рассчитывали по
формулам:
Dp (для мышей) = 730 Qo (рад);
Dp (для крыс) = 1850 Qo (рад),
где Qo — однократно введенная активность, мкюри]г.
375
При расчетах принимали, что процент воды в орга-
низме составляет 65%. Кроме того, учитывали спад
удельной активности трития в воде и сухом остатке.
В этом случае дозу от НТО определяли формулой
Dp - 51Е?0 0,65J' q^t)dt + 0,35J qc(t)dt ,
L о о
здесь Е— средняя энергия 0-частиц трития, кэв; qQ —
средняя удельная активность тела, равная однократно
введенному количеству НТО мкюри)г\ qT и qc — удель-
ная активность воды тела и сухого остатка; 0,65 и 0,35 —
весовые доли воды и сухого остатка в теле крысы.
Доза за 30 суток составляет 81% суммарной дозы.
Доза за остальные дни создается в основном тритием,
содержащимся в медленнообменивающихся структурах,
из которых он выводится с Г, равным 85—130 суткам и
более.
Полученные данные для мышей являются ориенти-
ровочными, так как уподобленное облучение производи-
лось при мощности дозы, падающей по экспоненциаль-
ному закону, который соответствует уменьшению актив-
ности с Г1/2, взятым не для мышей (1,6 суток), а для
крыс (3 суток).
Можно оценить также ОБЭ НТО путем сравнения
относительных скоростей уменьшения концентрации
трития в водной фазе организма под влиянием 0-частид
трития (Ар) и внешнего у-излучения (AJ (см. гл. IV).
Оказалось, что доза р-излучепия, превышающая
дозу у-излучений в 2,5 раза, вызывает одинаковое
уменьшение Аь Эта зависимость может быть точно про-
экстраполирована к нулю, и отношение доз 2,5 справед-
ливо для любых малых доз. Отсюда следует, что ОБЭ
трития не может быть меньше 2,5.
В табл. 6.2 с целью оценки коэффициента ОБЭ окиси
трития по результатам собственных исследований пред-
ставлены данные о частоте возникновения лейкозов и
опухолей молочных желез у крыс, пораженных различ-
ными дозами, окиси трития и внешними источниками
ионизирующей радиации (у-излучением, протонами с
энергией 120 и 240 Мэв).
В связи с тем что лейкозы представляют одну из наи-
более изученных форм патологии, развивающейся и у
376
человека после воздействия ионизирующей радиации,
представляет интерес также сравнить частоту лейкозов
у крыс при поражении окисью трития с таховой у чело-
века после воздействия рентгеновского и у-излучений.
Для оценки возможных вредных эффектов ионизи-
рующей радиации в малых дозах часто приводятся
экстраполяционные расчеты вероятности возникновения
соответствующей патологии на единицу дозы.
При введении крысам окиси трития в дозах 0,15 и
0,30 мкюри!г средняя частота возникновения лейкозов
у самцов составляет 0,13% на 1 рад аккумулированной
дозы, тогда как у самок приблизительно 0,045%. При
облучении крыс протонами с энергией 120 Мэв, близких
по эффективности к рентгеновскому и у-излучениям,
частота возникновения лейкозов практически не зависит
от пола и составляет 0,033% на 1 рад облучения [26].
Эти данные свидетельствуют о том, что ОБЭ окиси три-
тия по сравнению с протонами по лейкемогепному дей-
ствию для самцов равно ~4, а для самок 1,4.
На основании данных о частоте возникновения лей-
козов у самцов и самок крыс, пораженных окисью три-
тия (в том случае, если действие окиси трития носит
непороговый характер), можно было бы ожидать по-
явления 130 и 45 случаев лейкозов на 100 тыс. живот-
ных после облучения в дозе 1 рад. При переносе этих
Данных с животных на человека можно предположить,
что суммарная частота лейкозов, развивающихся у че-
ловека и крысы за время их жизни, одинакова. Сред-
нюю продолжительность жизни человека примем равной
70 годам. На основании изложенного следует ожидать,
что вероятность возникновения лейкемии в год на 1 рад
аккумулированной дозы у мужчин составит
——— 18,6-10“6 год/рад, а у женщин——— —
100 000 100 000
-6,4-10“6 год/рад.
В действительности эти величины могут быть несколько
выше, так как наблюдения за животными продолжались
не в течение всей их жизни, а через 3—4 месяца после
рождения. Дефицит естественной продолжительности
жизни крыс составляет 20%, поэтому, -вероятно, точнее
ожидаемую частоту лейкозов у крыс надо делить не на
70, а на 56 лет, В этом случае ожидаемая частота лей-
377
козов должна была бы составить соответственно для
мужчин 23, а для женщин 8 случаев в год на 1 рад.
Эти величины коррелируют с рассчитанным риском ^по-
явления лейкемии у людей, подвергавшихся воздейст-
вию рентгеновского и у-излучений.
Так, -например, данные о частоте возникновения лей-
козов у японцев (Хиросима, Нагасаки), подвергшихся
лучевому воздействию в дозах от 100 до 900 рад, пока-
зали, что ожидаемый риск появления лейкемий у них
равен 1—2 случаям на 1 млн. популяций в год на 1 рад.
У детей, облучавшихся по поводу заболевания зобной
железы, ожидаемая частота появления лейкемии на
1 млн. популяций в год на 1 рад составляет 4—5 слу-
чаев, а у детей, подвергшихся лучевому воздействию в
период внутриутробного развития, 10—11 случаев. Эли
данные также могут быть использованы для ориенти-
ровочной оценки ОБЭ окиси трития по лейкемогенному
действию. Вследствие того что в эксперименте были ис-
пользованы молодые животные для опенки ОБЭ окиси
трития, частоту лейкозов у животных надо сравнивать
с таковой у детей (4—5 случаев лейкозов по 1 рад).
В этом случае ОБЭ окиси трития для лиц мужского
пола равна 4, а для лиц женского пола 1,3.
Рассмотренные выше экстраполяционные расчеты
показывают, что окись трития обладает более высокой
лейкемогенной активностью, чем протоны, рентгенов-
ское и у-излучения. Причем коэффициент ОБЭ зависит
от пола животного.
Анализ зависимости частоты возникновения опухо-
лей молочных желез у крыс-самок, пораженных окисью
трития, в зависимости от количества введенной активно-
сти показал, что при изображении данных в полном
логарифмическом масштабе соотношение доза/эффект
для исследованного диапазона доз имеет линейный
характер. При этом действие окиси трития имеет поро-
говый характер. Пороговая доза для вызывания опухо-
лей молочных желез у белых крыс-самок составляет
величину, равную 0,008 мкюри/г. Указанное количество
окиси трития создает дозу излучения, равную приблизи-
тельно 10 рад. В наших экспериментах было показано,
что пороговая доза для вызывания опухолей молочных
желез у крыс-самок при облучении их рентгеновскими,
у-лучами, протонами с энергией 120 и 240 Мэв равна
378
соответственно 10, 8, 7 и 9 рад. Таким образом, по этому
показателю ОБЭ окиси трития равна единице.
Рассмотренные выше материалы указывают на необ-
ходимость дальнейшего изучения коэффициентов ОБЭ
для различных реакций организма и проведения работ
по выяснению причин, лежащих в основе различий в
коэффициентах ОБЭ для разных реакций.
Как указывалось выше, биологическое действие
трития существенно должно зависеть от микрогеометрии
распределения его в клетке.
Тритированный тимидин, в котором тритий замещает
один или больше водородных атомов, в отличие от оки-
си трития селективно инкорпорируется в ДНК — генети-
ческом материале клетки. Поэтому вследствие малого
пробега р-частиц трития происходит избирательное об-
лучение этой наиболее радиочувствительной части
клетки.
Таблица 6.3
Проявления токсичности тритированного тимидила для тканей
млекопитающих [28]
Эффект Объект исследования Введенная доза тритированного тимидина, мккюри/г животного или мккюри!см* среды
Цитологические аномалии:
полиплоидия, печень Крыса 2
хромосомные аберрации,печень » 1
атипичные клетки, семенник Мышь 1
двуядерные и пикнотические » - От 1 до 10
клетки, асцитическая- опу- холь Эрлиха
большие морфологические изме- Тканевая куль- 0,02
нения тура HeLa
Торможение роста: клетки HeLa » —
трансплантаты костного мозга Мышь 20
асцитическая опухоль Эрлиха » 1
регенерирующая печень Крыса 2
Мутации Мышь 7,5
У родства » От 0,25 до 10
Индукция опухолей Гибель клеток: » 1,0
тканевая культура Лимфоциты 1,0
семенники Мышь 1,0
различные ткани » От 1,0 до 10
379
Некоторые проявления токсического действия трити-
рованного тимидина суммированы в табл. 6.3. Они сви-
детельствуют об исключительно высокой токсичности
тритированного тимидина. Представляет интерес срав-
нить эффективность тритированной воды и Н3-тимндина.
Специально посвященных этому вопросу работ опубли-
ковано немного, однако они достаточно четко свидетель-
ствуют о значительно большей по сравнению с окисью
трития эффективности тритированного тимидина.
Пейнтер и др. [27] выращивали клетки HeLa в среде,
содержащей Н3-тимидин и НТО. Они обнаружили, что
приблизительно одинаковый биологический эффект - -
торможение роста клеток — выявляется при концентра-
циях Н3-тимидина и НТО в среде, равных соответствен-
но 0,005 и 5 мкюри!мл. Сравнимые биологические эф-
фекты обнаруживаются в тех случаях, когда концентра-
ция трития в тритированной воде в 1000 раз выше, чем
в тритированном тимидине. По данным авторов, при
указанных уровнях активности в среде концентрация
трития в ядрах клеток для Н3-тимидина (2-Ю-9 мккю-
ри/мкм3) \\ окиси трития (5-Ю"9 мккюри/мкм3) практи-
чески одинакова. Это свидетельствует о том, что в обоих
случаях доза на ядро клетки почти идентична.
Высокой радиочувствительностью обладают сперма-
тогонии. Столь низкие дозы Н3-тимидина, как 0,091
мкюри/г, оказывают влияние на сперматогонии мышей.
Аналогичный эффект обнаруживается при воздействии
рентгеновскими лучами в дозе 5 р. У животных обна-
руживается дефицит сперматоцитов, обусловленный на-
рушением дифференциации сперматогопий [19—21].
При поражении окисью трития минимальные нару-
шения в сперматогенезе у крыс, как показывают мате-
риалы исследований А. М. Лягинской [29], приведенные
в настоящей монографии, наблюдаются при введении
НТО в дозе 0,008 мкюри/г. Эти материалы дают осно-
вание полагать, что окись трития по рассматриваемому
показателю, по-видимому, на порядок менее эффектив-
на, чем Н3-тимидин.
Аналогичные соотношения выявляются при сравне-
нии бластомогепного действия Н3-тимидина и НТО.
Согласно наблюдениям авторов работ [17, 22, 26], у мы-
шей новообразования чаще возникают после инъекции
Н3-тимидина в дозе 1 мккюри/г, в то время как для
380
бкиси трития аналогичный эффект наблюдается после
инкорпорации крысам трития в дозе 10 мккюри-1 г,, т. е.
после введения на порядок большего количества актив-
ности. Следует отметить, что карциногенная активность
тритированного тимидина увеличивается при дробных
введениях. Аналогичных исследований с окисью трития
не проведено.
Было показано, что /-цитидин, избирательно накап-
ливающийся в протоплазме клеток, обладает на поря-
док меньшей токсичностью, чем Н3-тимидин [6,28]. Этот
факт свидетельствует о том, что окись трития в основ-
ном является «протоплазматическим» ядом.
В настоящее время отсутствуют сведения о случаях
серьезных воздействий тритированного тимидина на
человека. Однако результаты экспериментальных ис-
следований указывают на необходимость чрезвычайной
осторожности при использовании тритированного тими-
дина в лабораторных условиях
При объяснении причин высокой биологической эф-
фективности тритированного тимидина следует, по-ви-
димому, учитывать не только селективное облучение
ядерных структур клетки, обусловленное избирательным
проникновением Н3-тимидина в ДНК клеток. Необходи-
мо также иметь в виду, что Н3-тимидин инкорпори-
руется не во все клетки, а лишь в те из них, которые в
момент инъекции меченого соединения синтезируют
ДНК [30].
Вследствие этого поражения ионизирующей радиа-
ции подвергается не вся популяция клеток, а часть ее —
наиболее активная в физиологическом отношении.
Важно также учитывать, что тритий по сравнению с
жесткими р-излучателями, рентгеновским и у-излучени-
ями создает достаточно высокую плотность ионизации,
что может иметь важное значение при поражении ядер-
ных структур клеток. Предполагают, что для возникно-
вения единичного разрыва в двуспиральной структуре
ДНК достаточно одного радикала ОН-, в то время как
для возникновения двойного разрыва необходимо по
крайней мере 65 радикалов ОН- [31]. Двойные разрывы,
ведущие к падению молекулярного веса ДНК, более
вероятны при прямом действии плотноионизирующих
излучателей (а-ч'астиц). Поскольку плотноионизирую-
щая радиация обладает большей биологической эффек-
24 Окись трития
381
тивностью, чем редкоионизирующая, можно думать, чФо
именно двойные разрывы ДНК имеют существенное
значение для поражения клеток. Очевидно, вероятность
возникновения двойных разрывов ДНК при поражении
тритием вследствие большей плотности ионизации выше,
чем при воздействии жесткими р-излучателями, рентге-
новским и у-излучениями.
Кроме того, можно предположить, что когда тритии
инкорпорируется в генетический материал клеток, воз-
никает дополнительное повреждение их от ядер отдачи
или за счет трансмутации трития до Не^ Эффект транс-
мутации может, по-видимому, являться фактором,
усложняющим анализ биологического действия Н3-тими-
дина. Атом гелия — дочерний продукт распада трития, за-
мещенный в цепочке ДНК, может вести к разрыву цепи
или, по крайней мере, к нарушению кодирования и ре-
генерации [28]. Предполагают [31], что эффект трансму-
тации С14 равен его радиационному действию. По ана-
логии можно думать, что в тех случаях, когда тритий
инкорпорирован в ДНК, его эффект трансмутации равен
радиационному эффекту.
Для того чтобы количественно оценить роль указан-
ных факторов в повреждающем действии различных
соединений трития, необходимы специальные исследо-
вания. Крайне желательно дальнейшее накопление экс-
периментального материала по сравнительному дейст-
вию тритированной воды, различных, меченных тритием
соединений и внешнего облучения. Необходимы прове-
дение и обработка экспериментов по изучению хрони-
ческого воздействия НТО в малых дозах с учетом отда-
ленных и генетических последствий и дальнейшее изуче-
ние метаболизма трития в отдельных органических
структурах.
Эти исследования обеспечат дальнейший прогресс
наших знаний в области радиобиологии. Они позволят
правильно решать и практические вопросы нормирова-
ния различных соединений трития в организме человека
и воздухе рабочих помещений.
ЛИТЕРАТУРА
1. Т и м о ф е е в - Р е с о в с к и й Н. В. и др. «Труды УФАН»,
вып. 9, 129 (1957).
2. Э й д у с Л. X. В кн. «Основы радиационной биологии». М.,
«Наука», 1964, стр. 11.
Э. Robettsori 1 S., Hughes \V. L. Proceedings National
Biophysics, Conference, 1st., Columbus, Ohio, March, 1957, p. 278.
4. Good heart C. R. Radiation Res., 15, 767 (1961).
5. KiinkelH. A. Strahlentherapie, 118,46 (1962).
6. WimberD. E. Advances in Radiation Biology, Ed. by L.
Augenstein et al. Vol. 1. New York—London. Acad. Press., 1964.
7. Москалев Ю. И. «Мед. радиология», № 4, 53 (1963).
8. М о с к а л е в Ю. И. Распределение и токсикология радиоактив-
ных элементов. Докт. диссертация, М., 1955.
9. Журавлев В. Ф. См. наст, монографию, гл. V, стр. 175.
10. G г а у L. Н. Radiation Res., 1, 189 (1954).
11. Действие ионизирующей радиации на неорганические и органи-
ческие системы. М., Изд-во АН СССР, 1958.
12. М о р г а н Р. В кн. «Терапевтическое применение радиоактивных
изотопов». М., Изд-во иностр, лит., 1952, гл. XII1, стр. 268.
13. Терапевтическое применение радиоактивных изотопов. М.,
Изд-во иностр, лит., 1952, гл. XIИ.
14. Шальнов М. И. Тканевая доза нейтронов. М., Атом изд ат,
1960.
15. Штуккенберг Ю. М. Применение трития в биологических
исследованиях. М., Изд. АМН СССР, 1960.
16. Б о г д а н о в К. М. и др. «Биофизика», IV, вып. 4, 437 (1959).
17. Д о м ш л а к М. П. и др. «Ж. рентгенологии и радиологии»,
№ 2, 3 (1957).
18. Радиационная защита. М., Госатомиздат, 1961.
19. S р а 1 d i n g I. F. et al. Radiation Res., 4, 221 (1956).
20. Furchner I. E. Radiation Res., 6, 483 (1957).
21. Furchner I. E. et al. Los Alamos Sci. Lab. Rept. LA-1544,
1953. (Цит. no Wimber [6].)
22. Worman F. С. V. et al. Advances in Radiation Biology Ed. by
L. Augenstein. Vol. 1. New York—London. Acad. Press, 1964.
23. Федоровский Л. Л. См. наст, монографию, гл. V, стр. 238.
24. Москалев Ю. И., Петрович И. К. «Радиобиология», 6,
651 (1966).
25. Казбекова Д. А. См. наст, монографию, гл. V, стр. 248.
26. Москалев Ю. И. и др. В кн. «Вопросы общей радиобиоло-
гии». Под ред. М. П. Домшлака. М., Атомиздат, 1966, стр. 202.
27. Painter R. В. et aL Science, 127, 1244 (1958).
28. Sammels L. D. et al. Atompraxic, 10, Hl 3, 144 (1964).
29. Л я г и н с к а я A. M. См. наст, монографию, гл. V, стр. 289.
30. Cronkite Е. Р. et al. In book «Tritium in the Physical and
Biological Sciences». V. 2. Vienna, IAEA, 1962, p. 189.
31. A 1 e x a n d e r P., Baca Z. In «Initial Effects of Ionizing Radia-
tion on Cells». Lond., Acad. Press, 1961, p. 3.
32. T о 11 e r J. R. et al. Science, 128, 1490 (1958).
VII. ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМАЯ
КОНЦЕНТРАЦИЯ ТРИТИЯ
Предельно допустимая концентрация (ПДК) хими-
ческого или радиоактивного вещества — это такая
концентрация, которая при воздействии на организм
человека в течение всей его трудовой деятельности нс
вызывает каких-либо вредных последствий.
Ввиду того что биологическое действие газообраз-
ного трития отличается от окиси трития, целесообразно
рассмотреть отдельно предельно допустимые концентра-
ции их.
Газообразный тритий
В. Ф. Журавлев
Газообразный тритий, так же как и пары окиси три-
тия, может свободно проникать в организм через непо-
врежденную кожу.
Делонг и др. [1] показали, что у животных (мышей,
крыс), содержащихся в парах трития в течение 1 ч при
температуре +30° С (дыхательные пути при этом были
защищены), наблюдается свободное проникновение три-
тия через неповрежденную кожу. Установили, что ско-
рость всасывания трития через неповрежденную кожу
приблизительно такая же, как и при вдыхании через
легкие.
Проникновение трития через кожу зависит от дав-
ления пара, времени воздействия и кожной температу-
ры. Проведенные исследования показали, что абсорбция
[мг/ (см2-мин)] через кожу паров тритиевой воды со-
ставляет:
для мыши 20-f-5
для крысы 5,7± 1,1
для человека 8,6 ± 1,7 (кожа предплечья)
384
При воздействии на все тело человека 70%,-ными
насыщенными парами эта величина равняется
17,8 мг/(см2-мин).
Пинсон и Лангхейм {2] приводят данные по всасыва-
нию окиси трития в жидкой фазе через неповрежденную
кожу при температуре 34° С. Скорость всасывания через
кожу предплечья составляет 0,029 — 0,065 мг/ (см2-мин).
Этими же авторами были проведены исследования
по изучению проницаемости газообразного трития через
кожу мыши, крысы и человека (см. табл. 3.1, гл. III).
Константа проницаемости для кожи разных живот-
ных и человека имеет различную величину . Эти цифры
вряд ли можно применить к интактным животным,
однако относительная проницаемость кожи человека,
крысы и мыши мсжет быть использована для экстрапо-
ляции данных от животных к человеку.
В литературе имеются сведения о задержке газооб-
разного трития в организме при вдыхании. Пинсон и
Лангхем [2] указывают, что при вдыхании газообразного
трития в организме задерживается менее 0,01%, в то
время как окись трития задерживается в легких почти
полностью. Пинсон и Лангхейм [2] установили в опытах
с вдыханием кислорода, насыщенного парами тритиевой
воды, что в легких поглощается 98—99% вдыхаемой
радиоактивности трития.
Богданов К. М., Шальнов М. И. и Штуккенберг Ю.М.
подвергали крыс статической затравке газообразным
тритием при концентрации 2,06-10-3 кюри[л. Экспози-
ция составлял',а 2 ч. Они установили, что газообразный
тритий после ингаляции выводится слдвумя экспонен-
циальными скоростями, определяемыми полупериодами
71=30 мин и Т2= 1 сутки.
В опытах на мышах при концентрации трития 0,5—
0,1 кюри!л и экспозиции 1,5 суток в водной фазе орга-
нов обнаружили окись трития с концентрацией 1,7-10~3
кюри/мл. В сухом остатке активность трития составля-
ла 1,4-10~4 кюри/г. Общая активность трития, зафикси-
рованная в организме мышей при 36-часовой экспози-
ции, была 1,23-10-3 кюри!г. Установлено, что за 30—
45 мин выводится 81—83% фиксированного трития, в
последующие 23 ч 19—17%.
В опытах на собаках с вдыханием газообразного
трития с концентрацией 6,3 • 10~6 кюри/л и экспозицией
Звб
16 мин было установлено, что спад активности воздуха,
выдыхаемого собакой, происходил с двумя экспонен-
циальными скоростями, определяемыми полупериодамн
7'1 = 1 мин и Т'2 = 30 мин.
Исследования крови, мочи и водяных паров выдыхае-
мого воздуха не позволили обнаружить тритий в виде
его окиси. Было установлено, что у собаки за 4 мин
выдыхается 95% проингалированного трития.
Таким образом, литературные данные свидетельст-
вуют о том, что степень проникновения газообразного
трития через кожу и его задержка в организме челове-
ка и животных значительно меньше, чем подобные ве-
личины для паров окиси трития.
Следовательно, биологический эффект от газообраз-
ного трития менее выражен, чем при воздействии паров
окиси трития.
По данным Пинсона и Лангхейма [2], при равновесии
концентрации НТО в воде организма составляет 0,004%
концентрации НТО в воздухе. При этом равновесные
концентрации трития в коже в два раза превышают кон-
центрацию в воде тела, а в жирах всего на 25%. Эти
авторы дают неправильные рекомендации по концентра-
ции газообразного трития в воздухе 2,5-10“4 кюри!л,
учитывая только воздействие окисленного до воды три-
тия [3].
Сделанные оценки показывают, что если тритий воз-
действует только за счет окиси трития, то ПДК в возду-
хе должны быть равны 2,5—3 • 10—4 кюри/л. При этом
повышенная в два раза концентрация трития в коже не
играет роли, так как допускается облучение кожи, пре-
вышающее в шесть раз облучение всего организма.
Проницаемость газообразного трития через непо-
врежденную кожу 72±16-10_6 мккюри/(см2-мин)/(мк-
кюри/см3) [3] (см. табл. 3.1, гл. III) значительно меньше
проницаемости паров трития — 0,84 и воды — 17,8 [3].
Анализ приведенных данных показывает, что про-
цесс прохождения трития через кожу, а также раство-
рение газообразного трития в органах и тканях также
не лимитируют ПДК трития в воздухе.
Наибольшие тканевые дозы создаются не за счет
внутреннего поступления газообразного трития в орга-
низм, а вследствие внешнего облучения легких и кожи
Р-частицами трития.
386
По данным работы [3], если за критический орган
принять облучение легких, то ПДК газообразного три-
тия в воздухе производственных помещений должна
быть равна (3—6) • 10-6 кюри/л.
В рекомендации МКРЗ для погружения всего тела з
атмосферу радиоактивного газообразного трития с уче-
том внешнего облучения кожи рекомендованы ПДК
2-Ю-6 кюри!л. Эта концентрация получается, если для
расчета внешнего облучения кожи применить фор-
мулу [4]
0,024 R Рк . о
ПДК : ----=----рв- —- МКЮри/СМ ,
Е Рт
где R —предельно допустимая мощность дозы для
_ кожи, /? = 0,6 бэр}неделя [4];
Е —средняя энергия р-частиц, 0,56-10-2 Мэв [2];
рв — плотность воздуха, 1,2-10~3 г/см3-, Рв1Рт! —
отношение тормозных способностей воздуха
и тканей 1/1,13.
Подставляя эти данные в формулу, получим ПДК,
равное 2,7-Ю-6 кюри/л. Комиссия МКРЗ в качестве
ПДК газообразного трития в воздухе рекомендует мень-
шую величину: 2-Ю-6 кюри!л. Эта концентрация яв-
ляется минимальной, и ее целесообразно принять. При
этом необходимо иметь в виду, что средний пробег р-ча-
стиц трития в тканях не превышает 1 мкм, |а максималь-
ный 6,5 мкм [3]. Поэтому происходит облучение самых
поверхностных слоев эпидермиса, радиочувствительность
которых значительно ниже, чем радиочувствительность
других слоев кожи.
Таким образом, рекомендуемая МКРЗ ПДК газооб-
разного трития 2-10 G кюри/л дана с запасом и при
такой концентрации, что пи один орган или ткань ор-
ганизма не получат воздействия, превышающего воз-
действия-у-излучения в дозе 1 бэр!неделя. При этом
дозы на органы и ткани, за исключением эпидермиса и
легких, будут значительно ниже предельно допустимых.
Вследствие того, что в наших санитарных правилах
отсутствуют рекомендации по ПДК газообразного три-
тия в воздухе, а были приняты только рекомендации по
содержанию окиси трития в воздухе, целесообразно в
качестве ПДК газообразного трития в воздухе при-
нять рекомендации МКРЗ: 2-Ю”6 кюри/л.
387
Окись трития
Ю. М. Штуккенберг
Впервые у нас в стране предельно допустимые ак-
тивности трития в организме человека и ПДК в воде
и воздухе, а также смертельные дозы были установле-
ны в 1950 г. Ю. М. Штуккенбергом [3—5] на основании
произведенных им первых опытов с окисью трития на
небольшой партии мышей. Поскольку вводимые актив-
ности не вызывали заметной гибели мышей
(0,24 мкюри/г), то дозы 50% смертности для НТО были
определены путем сравнения биологического действия
трития с эквивалентными дозами у-излучения при по-
добном облучении. Облучение у-лучами кобальта про-
водилось в течение месяца с мощностью дозы, убыва-
ющей по экспоненциальному закону, близкому к закону
убывания трития в организме. Кроме того, было сдела-
но косвенное сравнение биологических воздействий
трития и однократно вводимого фосфора. Сравнение
биологических эффектов было произведено в основном
по гематологическим показателям, которые исследовала
Е. П. Казбекова.
На основании этих экспериментов сделана оценка
ОБЭ окиси трития и показано, что ОБЭ трития равна
2—3 при сравнении с подобным облучением и около 1
при сравнении с однократным воздействием у-лучей
Со60. Период полувыведения трития из организма и по-
стоянная выведения на основании полученного диффе-
ренциального уравнения были равны соответственно
12 суткам и Z= =——— = 0,058 сутки-1.
уж 79-0,65 J
Из уравнения (4-0 следует, что при равновесии
Qbx — ^вых7ж= 1 >12• цвых• *7тк> где у-ж— ПДК НТО в вод-
ной фазе организма; уВых = 2,6 л — количество воды,
ежесуточно удаляемой из организма; 7™— ПДК НТО
в 1 г организма. Коэффициент 1,12 учитывает, что при
равновесии и отсутствии изотопных эффектов содержа-
ние НТО пропорционально концентрации водорода, <
т. е. в 1 г ткани содержание его на 12% меньше, чем5
в 1 г воды.
Интересно отметить, что более строгая оценка, сде^
данная с учетом обмена тритием сухого остатка, в
388
случае равновесия дает зависимость ^Вх = 9ж ="~
V вх
= = 1,11 • q^, из которой получается практически гот
же коэффициент 1,12, хотя здесь он выведен из отноше-
ния ежесуточно выпиваемой воды к воде, удаляемой за
сутки из организма.
Ежедневно поступающая в организм активность,
рассчитанная по приведенной выше зависимости для
принятой в то время предельно допустимой мощности
дозы 0,1 p/сутки равна Qnx = 0,70 мкюри. С учетом того,
что тритий удаляется также через легкие и кожу, а
также с учетом ОБЭ в качестве предельно допустимой
ежедневно вводимой активности была принята с неко-
торым запасом величина Qbx = 0,1 мкюри. Предельно
допустимая активность в организме была принята
1 мкюри. Поскольку при равновесии 7пх~7ж, то ПДК
НТО в воде
Св 9вх = = 4,0-10~2 мкюри)л =
УВХ 2,6
4,0• 10~5 кюри/л,
т. е. концентрация НТО в поступающей в организм во-
де равна концентрации ее в организме или ПДК НТО
в воде равна ПДК трития в водной фазе организма.
Величина 10-4 кюри)л была рекомендована как
ПДК НТО в воде.
Рассчитанная ПДК НТО в воздухе равна QBX/V,
где V — объем воздуха, проходящий * через легкие за
одну рабочую смену. С учетом V= 104 л ПДК в воздухе
было принято равным 10-4/104= 1 • 10-8 кюри^л.
В качестве смертельной дозы была получена вели-
чина 0,96^1,0 мкюри!г для мышей или 70 кюри для
человека.
Указанные рекомендации были приняты в качестве
временных, однако они не подверглись существенному
изменению до последнего времени и соответствовали
позднее установленным рекомендациям МКРЗ. Соглас-
но первым рекомендациям МКРЗ 1954 г. ПДК НТО
в воздухе была равна 2-Ю”8 кюри/л, по последним
рекомендациям эта величина равна 5-10~9 кюри/л.
389
Для расчета ПДК трития в организме, воде и воз-
духе необходимо знать закон накопления и выведения
трития из организма при попадании в него НТО и
относительную биологическую эффективность трития
при малых воздействиях. Согласно вышеизложенному,
можно принять, что ОБЭ окиси трития равна 3.
Из многочисленных экспериментов следует, что ко-
эффициент резорбции НТО из желудочно-кишечного
тракта практически равен 1. Коэффициент задержки
в легких паров НТО также близок к 1 и составляет для
животных и людей около 0,98—0,99.
Для расчета предельно допустимого содержания
трития в воде необходимо, чтобы средняя тканевая до-
за не превышала 0,1 бэр/неделя = 0,0143 бэр!сутки.
Средняя концентрация трития при такой мощности до-
зы может быть найдена из формулы
Р =51£^обэ,
где Р— мощность дозы, бэр!сутки\ Е — средняя энер-
гия р-частиц трития, Мэв\ q — средняя концентрация
трития в 1г ткани, мккюри/гОвэ—коэффициент ОБЭ.
Отсюда
Р 0,0143 1 70 1А 9
<7 = 5Ь£А— ~ К, n 1,72-10-2 мккюри/г
□ 1 £«Обэ 51 0,00554-3
1,72-10-8 кюри/г.
При расчете ПДК в воде необходимо, чтобы при хрони-
ческом поступлении трития в организм при равновесии
средняя концентрация трития в 1 г ткани была равна
1,7-10-2 кюри!г. При этом, как следует из эксперимен-
тов, около 90% трития содержится в водной фазе ор-
ганизма. Отсюда при равновесии средняя концентрация
НТО в воде тела равна
1,72-10“2-0,9 п л 1Л о
—-——— - 2,4-10-8 кюри/мл.
При однократном попадании НТО в организм кон-
центрация в воде тела равна
1,72-10~2/0,65 - 2,65-10-8 кюри!мл.
Для расчета ПДК окиси трития в воде и воздухе
необходимо знать предельно допустимую активность,
которую можно ежедневно вводить в организм QBX.
390
Величина QBX может быть оценена из различных соот-
ношений: из закона выведения трития из организма
при хронической затравке, из условия введения при
хронической затравке такой активности, которая бы
поддерживала активность в организме на постоян-
ном уровне, и из отношения равновесных активностей
трития в сухом остатке и воде Ур и Хр. Величины Qnv,
полученные из этих условий, имеют следующий вид-
gl . а2
Здесь а\ и а2 доли активности, выводящейся из орга-
низма при хронической затравке с постоянными Ai и Лг
или периодами Л и Т2. Из приведенных выражений
получаются следующие формулы для расчета эффек-
тивных периодов полувыведения трития из организма:
= ------------ или TQ aj\ + а2Т2\
а1 . _^2_
Xi 4 v
Принимая для человека /7 = 0,15, «1=0,95, а? = 0.05,
Т1=9 суток и Г2 = 90 суток, получаем значения Т —
“13—14 суток. Для расчета ПДК примем значение
Т=14 суток.
Для стандартного человека весом 70 кг предельно
допустимая активность в организме равна Qp=
= 1,72• 10~8-7-104= 1,2-10“3 кюри = 1,2 мкюри.
Величина
<2вх kQP - QP = 1,2-10-3 =
= 5,9-10~5 кюри/сушки.
ПДК в воде
Г 5,9- IQ-5 о л щ г
Свода = -- "= --—---- = 2,4-10-° кюри/Л.
2,5
391
Для установления ПДК окиси трития в воздухе не-
обходимо знать, какая доля НТО поступает из воздуха
внутрь организм^ через легкие и кожу. Такая оценка
сделана в работе [3]. Если пренебречь поступлением НТО
через кожу, то ПДК НТО в воздухе
Св03д = 5,9-10-9 кюри/л.
Из экспериментов на людях (1, 2] следует, что около
половины НТО поступает в организм через кожу.
Согласно данным работы [2], при концентрации паров
НТО в воздухе 5-10~5 мкюри/см3 поступления НТО
через кожу за 8 ч (480 мин) для стандартного человека
весом 70 кг, ростом 170 см и поверхностью кожи
5= 1,8 • 104 см2 равно k-1,8-104-480-5-10-5=&360 мккюпи,
где k — коэффициент поступления НТО в организм через
кожу. Эта величина, по данным работы [1], равна
0,84 мккюри/(см2Хмин)/мккюри/см3 при / = 30°С и
относительной влажности 70%.
гк^тк
S/CB ’
где VTK — общий объем воды в ткани, л\ СТ1- — концен-
трация трития в ткани; S—площадь кожи, см2\ Св —
концентрация паров НТО в воздухе, мккюри{см3. При
этом активность НТО, поступающая в организм через
легкие, равна 107-5-10~5 = 500 мккюри, где 107 см3 —
объем воздуха VB, прошедший через легкие за 8 ч. По
некоторым данным, этот объем равен 0,8-104 л, ил.1
0,8-107 см3. В этом случае активность НТО, поступаю-
щая за смену через легкие в организм, равна
500-0,8 = 400 мккюри, т. е. близка к активности НТО,
поступающей через кожу.
Поскольку величина k не зависит от концентрации
паров НТО в воздухе и их парциального давления, то
соотношение активностей НТО, поступающих в орга-
низм через кожу QK и легкие также не зависит от
концентрации паров НТО в воздухе и их парциального
давления. Этот факт свидетельствует о том, что про-
хождение паров НТО через кожу человека происходит
вследствие процессов диффузии. Принимая
_0к_ = _360_ _
500
392
ЙЛЙ
Ок 4- Фл __ SOO + ЗбО __ । yg
Ол ’ 500 ’ ’ ’
получим величину для ПДК окиси трития в воздухе!
Св _ 5' у^— - 3,4-10-9 кюри!л.
При Ув=0,8-104 имеем
Q. -г <3Л __ 400 - I- 360 । 9
Q, 400 ~ ’
и
с 5,9- 1О-» 3 д. 10-9 кюри/л.
О,8-104-1,9
Таким образом, получается величина, близкая к вели-
чине ПДК, рекомендованной МКРЗ [6]: 5-Ю-9 кюри/л.
Величина 3,5 -10~9 кюри/л была рекомендована
Ю. М. Штуккенбергом в 1960 г. [3]. В то время соглас-
но рекомендации МКРЗ была принята величина Св =
= 2,2-10 8 кюри/л, т. е. явно завышенная.
Существенно отметить, что коэффициент прохожде-
ния через кожу k для тритиевой воды значительно вы-
ше и, согласно данным работы [1], составляет
мккюри/(см3 мин)
17,8 ---------------Последняя величина несколько
мккюри/см3
меньше значения k, найденного в работе [2], но выра-
г/(см2 мин) пп по г/(см2-мин)
женного в единицах —---------— : 29—38 ---------—
г/см3 t г/смл
Следовательно, значение k зависит от физико-хими-
ческого состояния НТО. Очевидно, при большой влаж-
ности в помещении или в условиях тумана доля НТО,
поступившая через кожу, может быть больше и при
той же концентрации НТО в воздухе в организм будет
попадать большая активность НТО. С увеличением
температуры значение k также возрастает.
Ранее на основании данных об обмене паров НТО
и газообразного трития в организме людей авторы ра-
боты [2] рекомендовали следующие ПДК:
1) для окиси трития в воздухе 5-Ю-9 кюри/л\
2) для газообразного трития в воздухе
2,5-10-4 кюри/л\
3) для окиси триТия в воде 10"4 кюри/л\
4) ПДА трития в организме 3,7 мкюри.
Рекомендованные ПДК для газообразного трития
явились сильно завышенными, так как при их расчете
авторы принимали во внимание только воздействие
окиси трития НТО, образованной в организме вслед-
ствие окисления газообразного трития. При этом на
основании экспериментов они считали, что в воде орга-
низма при хронической затравке газообразным трити-
ем накапливается и удерживается концентрация НТО,
которая составляет 0,004% концентрации НТО в воз-
духе.
Таким образом, если учесть все экспериментальные
данные, то при ОБЭ для окиси трития, равной 3, ПДК
НТО соответственно равны:
1) концентрация в ткани 1,72-10 8 кюри,г;
2) концентрация в воде 2,4-10-8—2,65-10~8 кюри/л\
3) активность в организме 1,2-10~3 кюри\
4) ежедневно поступающая активность QBX =
= 5,9-10-5 кюри]сутки-,
5) ПДК в воде 5,9-10 5/2,3 = 2,4-10 5 кюри]л-,
6) ПДК в воздухе (3,5—4,0) • 10-9 кюри!л.
Приведенные значения ПДК несколько ниже при-
нятых в настоящее время рекомендаций МКРЗ — для
воздуха 5-Ю-9 кюри/л. Это обусловлено тем, что при
расчете ПДК нами приняты во внимание обмен трития
с органическими структурами, более сложный закон
выведения из человека и большее значение ОБЭ.
ЛИТЕРАТУРА
1. D е 1 о п g С. W. et al. Amer. J. Roentgenol., 76, No. 6, 1038 (1954).
2. Pinson E. A., Langham W. H. J. Appl. Physiol., 10, No 1,
108 (1957).
3. Шту ккенбер г Ю. М. Применение трития в биологических
исследованиях. М., Изд. АМН СССР, 1960.
4. Богданов К. М. и др. «Биофизика», 4, вып. 4, 437 (1959).
5. Тар усов Б. Н., Штуккенберг Ю. М. «Бюлл. радиацион-
ной мед.», № 4, 10 (1957).
6. Радиационная защита. М., Госатомиздат, 1961.
СОДЕРЖАНИЕ
Введение. Ю. И. Москалев................................ 3
I. Физические свойства изотопов водорода. Ю. М. Штуккенберг 7
1. Физические свойства дейтерия и трития............ 7
2. Изотопный обмен..................................13
Литература..............................................21
II. Методы измерения активности трития в биологических сре-
дах. 10. М. Штуккенберг.................................23
Литература . . . 43
III. Обмен воды и распределение окиси трития в организме.
10. И. Москалев.........................................45
1. Обмен воды в организме при различных путях поступ-
ления ..............................................45
2. Содержание и распределение воды в организме челове-
ка и животных.......................................74
3. Распределение окиси трития (НТО) в теле и ее инкор-
порация в органические компоненты...................81
4. Кинетика выведения окиси трития из организма жи-
вотных и человека...................................88
5. Распределение окиси трития в органах и тканях, по
данным авторадиографии. Т. И. Горячева .... 103
6. Определение содержания трития внутри организма по
удельной активности воды крови, выделений и выды-
хаемого пара. 10. М. Штуккенберг...................110
- 7. Тканевые дозы при однократном введении животным
окиси трития. А. Г. Истомина.....................114
Литература.............................................132
IV. Теоретические аспекты кинетики обмена окиси трития в
организме. Ю. М. Штуккенберг...........................136
1. Кинетика обмена окиси трития в животном организме
между водой и органическими структурами при одно-
кратном поступлении................................136
2. Периодические изменения удельной активности трития
в водной фазе и структурных элементах тканей . . 155
3. Влияние возраста и облучения на динамику обмена
трития............................................ 169
Литература.............................................174
395
Cmfj,
V. Биологическое действие окиси тритий ...... 175
1. Токсичность и клиническая картина поражения окисью
трития различных видов животных. В. Ф. Журавлев. . 175
2. Влияние окиси трития на состояние иммунологической
реактивности. Г. А. Шальнова .......................197
3. Изменение функции почек и водно-солевого обмена у
животных при поражении окисью трития. 3. И. Полу-
бояринова...........................................216
4. Влияние окиси трития и у-облучения на некоторые фер-
менты тканей крыс. Л. Л. Федоровский................238
5. Патологическая анатомия поражения окисью трития.
Д. А. Казбекова................................... 248
6. Вопросы экспериментальной терапии интоксикации
окисью трития. В. Ф. Журавлев.......................282
7. Действие окиси трития на половые железы, плод и по-
томство. А. М. Лягинская, И. В. Жукова..............289
8. Состояние иммунологической реактивности у потомства.
Т. Д. Кузьмина......................................346
Литература......................................... . 359
VI. Некоторые биофизические особенности биологического
действия различных соединений трития (ОБЭ). Ю. И. Мос-
калев ,.................................................366
Литература..............................................382
VII. Предельно допустимая концентрация трития. В. Ф. Бу-
равлев, Ю. М. Штуккенберг.............................. 384
Литература..............................................394
ОКИСЬ ТРИТИЯ
Редактор В. А. Подошвина
Художественный редактор А. С. Александров
Технический редактор Н. А. Власова
Корректор Н. А. Смирнова
Сдано в набор 22/XI 1967 г. Подписано в печать 24/IV 1968 г.
Бумага 84Х1081/32, типографская № 1 Усл. печ. л. 20,8
Уч.-изд. л. 21,44 Тираж 1050 экз. Заказ изд. 1771 Т-04832
Цена 1 р. 82 к. Заказ тип. 786
Атомиздат, Москва, К-31, ул. Жданова, 5/7.
Московская типография № 6 Главполиграфпрома
Комитета по печати при Совете Министров СССР
Москва, Ж-88, 1-й Южно-портовый пр., 17.