Реферат: Перемещение радиоактивных веществ в биосфере

.        Поступление радионуклидов в яйца кур-несушек

При попадании с кормом курам-несушкам 131I основное количество его концентрируется в желтке, в котором оно в 20-50 раз больше, чем в белке. При поступлении курам-несушкам Cs распределение радионуклида по компонентам яйца также неравномерно. Концентрация Cs в белке превышает концентрацию в желтке в 2-3 раза, а в скорлупе содержится лишь 1...2 % общего количества радионуклида в яйце. Переход радиоактивных продуктов из корма в компоненты яйца и в яйцо не зависит от сезона года. Хроническое оральное поступление Zn и Fe в организм птицы сопровождается первоначальным ростом концентрации их в яйце. Максимальная концентрация Zn в скорлупе, белке и желтке наблюдается на 7-8 и 15-е сутки, a Fe - в течение 8 сут. Из рациона в яйцо переходит 6% Zn и 3% "Fe. Более 99 % радионуклидов сосредоточено в желтке и менее 1 % - в белке и скорлупе.

.        Факторы, определяющие степень биологического действия радиоактивных изотопов

Биологическая эффективность радионуклидов определяется:

.        физическими свойствами (доза, период полураспада, вид и энергия излучения),

.        биологическими (тип распределения, пути и скорость выведения) свойствами,

.        видовой и индивидуальной радиочувствительностью животных. Изотопы с равномерным типом распределения в организме характерно малое различие в дозах, вызывающих острое, подострое и хроническое течение болезни. При их поступлении - уменьшение массы селезенки и семенников, сильное подавление лимфоидного кроветворения, преимущественное возникновение в отдаленные сроки опухолей мягких тканей. Изотопы со скелетным типом распределения - увеличение селезенки вследствие эктопического кроветворения, относительно более сильное подавление костномозгового кроветворения, отсутствие резкой атрофии семенников, преимущественное возникновение опухолей костей. Изотопы с печеночным и почечным типами распределения - максимальные изменения наблюдаются соответственно в печени и желудочно-кишечном тракте, почках и мочевыводящих путях.

.        Продолжительность эффективного периода полувыведения.

.        Накопление радионуклидов в органах и тканях

Связано с: физико-химическими свойствами изотопов. Для оценки скорости накопления используют понятие кратность накопления, под которым понимают отношение полученной активности радионуклидов в органах и тканях к их ежесуточному поступлению в организм.

Кратность накопления F определяют по формуле

=Cm/g,

где С - удельная активность радионуклидов в органах и тканях, Бк/кг;т - масса органа или ткани, кг;g- активность радионуклида, ежесуточно поступающего в организм, Бк.

Радионуклиды с высокой кратностью накопления наиболее опасны (изотопы йода, стронция и цезия). По степени возрастания накопления стронция в скелете животные располагаются в следующем порядке: крупный рогатый скот < козы < овцы < свиньи < куры; по степени накопления в мышцах и паренхиматозных органах - козы < крупный рогатый скот < овцы < куры. Цезий (¹³⁷Cs) тоже наиболее интенсивно откладывается у кур и в меньшей степени в органах овец и крупного рогатого скота. С возрастом организма кратность накопления радионуклидов снижается. Темпы всасывания и депонирования изотопов в тканях прямо пропорциональны. Физиологическим состоянием и уровнем обмена веществ.

Выделение радионуклидов: 1) через желудочно-кишечный тракт и почки, 2) через легкие и кожу, 3) с плодом и молоком (у беременных и лактирующих животных).

Влияние ионизирующей радиации на периферическую нервную систему.

Периферические нервы по морфологическим признакам обладают большой радиорезистентностью. Под влиянием прямого длительного действия излучения возникает парабиотическое состояние. Сдвиги в рецепторных системах организма. Сразу же после облучения наблюдается положительное усиление импульсации, затем ослабление и в последующем повторное усиление. При увеличении дозы облучения до нескольких тысяч рентген превалирует ослабление импульсации. Во всех чувствительных нервах появляется так называемая спонтанная импульсация в нервные центры.

Влияние излучений на кожу.

Один из признаков лучевого заболевания, вызванного внешним облучением, - поражение кожи. При облучении в первую очередь изменяется ее чувствительность. Более чувствительны к ионизирующему излучению клетки базального слоя кожи, волосяных луковиц и сосочков, потовых и сальных желез. Основное проявление повреждающего действия радиации - трофические нарушения, ослабляющие процессы физиологической регенераци. В результате этого прекращаются и нарушаются митозы, появляются многоядерные клетки с пикнозом или набуханием ядер, наблюдаются атрофия или исчезновение волосяных фолликулов, частичная или полная атрофия сальных желез, истончение эпидермиса, а иногда гиперкератоз; снижение бактерицидных свойств кожи и повышенному микробному обсеменению. Вслед за дегенеративными процессами в структурных элементах кожи, особенно в кровеносных и лимфатических сосудах, развиваются склеротические явления, приводящие к нарушениям микроциркуляции и гипоксии. Клинические признаки поздних лучевых повреждений проявляются атрофией кожи. Она становится сухой, тонкой; могут быть узелки гиперкератоза, трещины и болезненность. Иногда появляются хронический отек, фиброз кожи и подкожной клетчатки. В тяжелых случаях развивается лучевая язва, а иногда и рак кожи. Особенность лучевых язв кожи - вялое и продолжительное течение.

Изменения в гипофизе после облучения.

Вначале после облучения повышается адренокортикотропная функция гипофиза, а в отдаленные сроки наступает ее снижение. При облучении в сублетальных дозах усиливается тирео- и гонадотропная функции. Летальные дозы резко снижают и соответственно угнетают гормональную активность щитовидной и половых желез. В результате нарушения секреции и выделения тропных гормонов гипофиза регулируемые ими железы могут оказаться в состоянии физиологической изоляции (разобщенности). Морфологические изменения в гипофизе после лучевого воздействия не имеют четкой специфичности. Обычно отмечают набухание и уменьшение числа ацидофильных клеток, появление пикнотических ядер в хромофильных клетках, дегрануляцию и преобразование протоплазмы в гомогенный коллоид. Сдвиги в гипофизе происходят в результате нарушения в гипоталамо-гипофизарной системе.

Изменения в надпочечниках после облучения.

В первый период (часы, иногда сутки) после облучения в широком диапазоне доз (от 0,25 до 50 Гр) наблюдается усиление секреции надпочечниковых желез. Гиперсекреция коры надпочечников - один из механизмов опосредованных изменений крови и кроветворных органов. Изменяются масса надпочечников, величина корковой и мозговой зон, уменьшается содержание липоидных субстанций. В облученных надпочечниках отмечается возрастание активности кислой фосфатазы, протеолитических ферментов и развитие деструктивных изменений. В коре надпочечников при облучении преобладающую роль, по-видимому, играет опосредованное влияние радиации, в частности со стороны нервной системы, гипофиза и других органов. Таким образом, в острый период лучевого поражения повышается функциональная активность надпочечников, а в последующие сроки наступает истощение коркового и мозгового вещества и развитие атрофических процессов.

Изменения в щитовидной железе после облучения

Первичная реакция ЩЖ на облучение характеризуется гиперфункцией, за которой в зависимости от дозы облучения и других условий следует нормализация или снижение функции. Уменьшается относительная масса щитовидной железы, преобладают фолликулы крупного диаметра с низким эпителием и густым коллоидом, появляются деструктивные изменения в отдельных фолликулах. В мышечной ткани обычно накапливается большое количество тироксина, и одновременно с этим ускоряется его выведение из печени.

Влияние на кровь кроветворные органы

Выяснено, что уровень радиочувствительности клеток эритробластического и миелоидного рядов в определенной степени зависит от вида животного. При воздействии на организм ИИ гемопоэтическая система и периферическая кровь претерпевают быстро наступающие изменения, в результате аплазии кроветворной ткани. Изменения в картине красной крови наиболее характерны при воздействии полулетальными дозами. В течение первых трех суток после облучения наблюдается увеличение количества клеток и содержания гемоглобина в 1 мм³крови на 10...15 %, затем следует период развития анемии с максимумом проявления ее на 15...20-е сутки, когда содержание эритроцитов и гемоглобина снижается в 2...3 раза и более против нормы. Одновременно с количественными сдвигами наблюдаются морфологические и биохимические нарушения в эритроцитах. В период анемии появляются пойкилоциты, клетки с пикнотичными ядрами, двухъядерные, с наличием вакуолизации ядра, цитоплазмы и токсической зернистости в ней. Увеличиваются средние размеры эритроцитов; в крови появляются в некоторых случаях эритро- и нормобласты. Цветной показатель или остается без изменений, или несколько увеличивается. Восстанавливается картина крови у животных медленно, в течение 2... 5 мес. В облученном организме тромбоциты помимо количественных сдвигов претерпевают и качественные изменения, которые приводят к нарушениям процессов поглощения протромбина и продолжительности свертывания крови, рекальцификации плазмы и другим дефектам. Восстановление числа тромбоцитов наблюдается на 35...45-и день после облучения.

Изменения свертываемости крови при облучении.

Измененяются показатели, отражающие общую коагуляционную активность крови. К ним относятся время свертывания крови, время рекальцификации, тромботест, толерантность крови к гепарину и тромбоэластограмма. При острой лучевой болезни наблюдается нарушение:

·        Iфазы свертывания крови; при этом снижается количество образующегося тромбопластина. Основной причиной указанного нарушения является дефицит тромбопластического фактора тромбоцитов вследствие наступающей тромбоцитопении; другой причиной этого может быть уменьшение содержания антикоагулянтов (гепарина, антитромбопластина).

·        IIфаза свертывания крови, когда под влиянием активного тромбопластина протромбин переходит в тромбин, при лучевой болезни мало изменяется.

·        IIIфаза свертывания крови, т. е. процесс образования фибрина из фибриногена. В ходе лучевой болезни наблюдается отчетливое повышение количества фибриногена. Существенно изменяется и его качество, что приводит к уменьшению скорости перехода белка в фибрин. Ультраструктура фибрина при лучевой болезни нарушается, фибриновые волокна укорачиваются и располагаются беспорядочно, теряют характерную для физиологического фибрина поперечную исчерченность, приобретают аморфный вид. В результате изменения фибрина, а также количества и качества тромбоцитов ухудшается ретракция (сжатие) кровяного сгустка - конечный этап формирования тромба. Параллельно этому усиливается фибринолитическая, уменьшается антифибринолитическая активность крови, что приводит к более быстрому, чем в норме, лизису кровяного сгустка.

Реакции кроветворных органов на лучевое воздействие.

Костный мозг. При воздействии больших доз радиации уже в процессе облучения наблюдается прекращение митоза клеток и появляются дегенеративные формы клеток эритро- и миелобластического ряда и мегакариоцитов. Снижение же количества эритроцитов в крови свидетельствует об их гибели в сосудистом русле и неполном замещении. Анемия обычно развивается спустя 2...3 недели. С увеличением дозы облучения нарастают и дегенеративные изменения эритроцитарных клеток в костном мозге. При летальных и сверхлетальных дозах радиации содержание клеток не восстанавливается и происходит аплазия костного мозга.

Видовые различия радиочувствительности; например, у крупных животных они отмечаются позднее, чем у мелких лабораторных животных.

Лимфатическая ткань. Исключительно высокочувствительна к облучению. Радиационное воздействие приводит к раннему разрушению лимфобластов и лимфоцитов в лимфоидной ткани и лимфоцитов в периферической крови. Полулетальные и летальные дозы облучения, как правило, приводят к выраженным сосудистым расстройствам, дегенеративно-некротическим и атрофическим изменениям лимфоузлов и других лимфоидных образований. У выживших крупных животных после воздействия указанными дозами восстановительные процессы в лимфоузлах затягиваются до трех месяцев и более.

Селезенка. Клетки селезенки довольно рано реагируют на лучевое воздействие. В результате разрушения клеточных элементов орган уменьшается в размере и массе. При облучении полулетальной дозой сразу же прекращается митоз и наступает гибель части лимфоцитов. Уменьшается содержание в ткани РНК и ДНК и увеличивается количество пигмента. Ретикулярная ткань более устойчива, поэтому с ее стороны заметно лишь относительное увеличение.

Вилочковая (зобная) железа. Клетки зобной железы - тимоциты весьма радиочувствительны. При воздействии среднелетальными дозами уже в течение первых суток отмечается выраженное клеточное опустошение, погибает большая часть лимфоцитов; в разгар болезни остаются только единичные лимфоциты. Восстановление тимоцитов (лимфоцитов) идет вначале в мозговом веществе, а затем они поступают и в корковый слой железы. Другие виды клеток - соединительнотканные, эпителиальные и макрофаги - проявляют большую устойчивость к облучению. Изменения функции вилочковой железы под влиянием ионизирующего излучения выяснены пока мало.

Заключение

Таким образом, мы выяснили, что радионуклиды очень разнообразно влияют на органы, приводя их в патологическое состояние. Очень многое зависит от поступившей дозы, от вида изотопа, способа поступления,

Вывод

Радиоактивные изотопы влияют на все, начиная с окружающей среды, через которую поступает радионуклиды в ткани живых организмах, сначала в растения, затем в клетки и ткани животных и человека. Очень много зависит от климатических условий, физико-химических свойств почвы, воды, зависит от дозы поступления. Так как, доза поступления будет минимальной только при соблюденных условиях (возделывание земли, правильная мелиорация, соблюдение всех правил сборки и хранения урожая). Так же, немало важно то, каким образом поступили изотопы.

Поэтому важно предотвратить попадание большого количества радионуклидов в окружающую среду.

Библиографический список

1.   Лысенко Н.П. Практикум по радиобиологии.- М.: КолосС. 2008

2.      Лысенко Н.П. и др. Радиобиология.- СПб.: Лань. 2012

.        Фокин А.Д. Сельскохозяйственная радиобиология.- СПб.: Лань. 2011

радионуклид сельскохозяйственный биосфера

Приложение

Таблица 1. Константы, характеризующие биологическое действие ион-их излучений