Фармакокінетика радону і його дп в організмі

Відео: Короткий огляд РадіаСкан-701

При радонових процедурах радон проникає в тканини організму, утворюються ДПР, також осідають на шкіру хворого з лікувального середовища (води або повітря).

Лікувальна дія радону і його ДП обумовлено тільки їх радіоактивними властивостями, при цьому має місце альфа-, бета-і гамма-опромінення організму.

При одному акті розпаду радону RaA і RaC виділяється сумарна енергія альфа-випромінювання, що дорівнює 19,2 МеВ.

При одному акті розпаду RaB і RaC виділяється 0,89 МеВ енергії бета-випромінювання, що становить 4,65% від сумарної енергії альфа-частинок радону RaA і RaC.

Енергія гамма-випромінювання ДПР порівняно мала, тому нею можна знехтувати. Слід також враховувати, що величина Wr альфа-випромінювання дорівнює 20, а бета- і гамма-випромінювання - 1.

Звідси випливає, що основне лікувальну дію при радонових процедурах надає альфа-випромінювання радону та його ДП до RaC `включно, а самі радонові процедури можуть бути віднесені до альфа-терапії, тобто до одного з розділів променевої терапії. З цих позицій дію радонових процедур визначається поглиненої енергією альфа-випромінювання. Ефект буде певною мірою залежати від величини поглиненої дози випромінювання (доза-ефект), якщо виключити при цьому інші сторони бальнеологічного дії радонових процедур (температуру, хімічний склад, гідростатичний тиск, наприклад, при водних ваннах і т.д.).

При лікуванні та застосуванні альфа-терапевтичних процедур поглинені організмом дози випромінювання не повинні перевищувати рівнів, допустимих для населення, а в деяких випадках і для окремих його категорій, наведених в НРБ-99. У зв`язку з цим виникає необхідність у визначенні поглинених доз випромінювання при всіх видах радонолечебних процедур і вивченні фармакокінетики радону і його ДП в організмі.

Фармакокінетика радону

Вивчення розподілу радону і його ДП в організмі являє складну методичну задачу. Це обумовлено, зокрема, дифузією і значною швидкістю переміщення радону в тканинах по кров`яному руслу. Через 2-3 год весь радон з організму практично видаляється через органи дихання, а через 5-6 години після забою тварин в їх тканинах залишається 3,5-17% від початково введеної кількості речовини.

Для вивчення розподілу радону в організмі тварин розроблено кілька специфічних методів. Для фіксації радону в органах і тканинах через деякий час після внутрішньовенного введення тварині водного розчину тварина заморожувалося в рідкому повітрі і містилося в такому стані протягом 6 тижнів. За цей час весь радон переходив в RaD з рівноважним йому кількістю RaE. За випромінювання цих ізотопів визначали початковий зміст радону в досліджених органах і тканинах тварини.

Описаний метод дуже складний, громіздкий і не дозволяє визначати розподіл в організмі дочірніх продуктів радону.

Новий метод полягає в тому, що після інгаляції радону у забитих тварин відбирали в герметичні капсули проби окремих органів і тканин. Активність проб визначали по їх гамма-випромінювання через 3-4 години після відбору проб. За цей час гамма-випромінюючі ізотопи RaB і RaC приходили практично в рівновагу з наявними в пробі радоном. ДПР, принесені в досліджуваний орган з інших частин організму, за 3-4 год також розпадалися. Отже, гамма-активність проб була пропорційна тільки міститься в них радону, втрати якого не перевищували 5%.

Вимірювання гамма-активності проб органів і тканин за подібною методикою дозволяє визначити розподіл в організмі ДПР.

У початковий момент гамма-випромінювання проби обумовлено тільки розпадом RaB і RaC або тільки RaC в разі застосування дискриминатора. Екстраполюючи отриману криву зміни гамма-випромінювання проби до моменту забою тварини, можна визначити первинний зміст RaB + RaC або RaC в пробі.

Обробляючи отримані дані методом палеток або методом найменших квадратів, можна обчислити зміст RaB або RaC в досліджуваних органах. Використовуючи цей метод, автори запропонували спосіб аналізу кривих зміни гамма-активності проб, який дозволяє обчислити окремо зміст Rn, RaA, RaB і RaC в досліджуваних органах тварин. Більш просто і надійно, особливо при визначенні змісту RaA, ці вимірювання здійснюються з використанням диференціального спектрометра.

За допомогою описаних і деяких інших методів були отримані дані про розподіл радону і його ДП в організмі при основних видах радонових процедур.

Купання в радонової воді

При прийомі радонової ванни радон надходить в організм хворого в основному через шкірні покриви, проникнення радону через легені при цьому практичного значення не має.

Кількість радону, що надходить в організм хворого з води ванни, дуже незначно - від 0,27 до 6,4%. За деякими даними, в звичайних умовах (температура, газовий склад, тривалість прийому ванни 20 хв) в організм проникає не більше 0,5% радону, що міститься у воді ванни, що становить 1,11 кБк при концентрації його в ванні 1,5 кБк / л.

Під час процедури радон на деякий час накопичується в основному в шкірі хворого, утворюючи «депо», потім він частково переноситься кров`ю або дифундує в інші органи і тканини, одночасно виділяючись через легені з повітрям, що видихається. При тривалому купанні через 40-60 хв накопичення радону в організмі сповільнюється і практично настає рівновага (тільки для деяких органів і тканин організму - шкіра, кров, легені): кількість що надходить в організм і виділяється радону, стає однаковим.

За даними деяких авторів, в одній ванні з концентрацією 1,5 кБк / л міститься 270 кБк Rn, 180 кБк RaA, і 122 кБк RaC. Кількість ДПР на шкірі по відношенню до їх кількості в ванні з концентрацією 1,5 кБк / л становила для RaA 2%, для RaB 1,6% і для RaC 2,1%.

Таким чином, за час прийому ванни і протягом декількох годин після виходу з неї організм хворого піддається опроміненню за рахунок розпаду деякої частини проник в організм радону і утворюються з нього ДП, а також за рахунок розпаду ДП, які осіли на поверхні шкіри з води ванни. Накопичення радону в організмі при цій процедурі відбувається інтенсивніше у молодих, залежить від статі (у жінок радону накопичується на 60% більше, ніж у чоловіків), статури і ряду інших причин.

Після виходу хворого з ванни відбувається досить інтенсивне виділення радону з організму через легені (близько 60%) і шкіру (близько 40%). Найбільш значне виведення спостерігається відразу після виходу хворого з ванни і триває 4-5 ч. Період напіввиведення з організму дорівнює 10-18 хв, з сечею виділяється менше 0,25% від проник в організм радону.

За даними різних авторів, за час перебування в організмі розпадається лише близько 0,5% кількості радону (від 0,4 до 0,7%).

Утворилися в організмі в результаті розпаду радону атоми RaA, RaB, RaC і RaC `, повністю розпавшись, перетворюються в RaD раніше, ніж можуть виділитися з організму. ДПР, як і радон, накопичуються в основному в шкірі і жирових тканинах. Значна кількість ДП, особливо RaC, накопичується також в нирках.

Розчинені у воді ванни продукти розпаду радону, осідаючи на шкірі, утворюють на ній так званий активний наліт, величина якого пропорційна вмісту в воді ДПР і сильно зростає при русі води або зануреного в неї тіла. Зміст ДПР на шкірі збільшується і в залежності від тривалості процедури. У басейнах, де обсяг води більше і де хворий виробляє активні рухи, ДПР осідають в більш значній кількості, ніж у звичайній ванні.

Після виходу хворого з води активний наліт міцно утримується на шкірі і не видаляється навіть після витирання махровим полотенцем- тільки протягом 2-3 ч він повністю розпадається. На шкірі чоловіків осідає ДПР в 2,5 рази більше, ніж у жінок.

Надходження радону в організм при звичайній радонової ванні збільшується при підвищенні температури води. Однак після закінчення процедури радон залишає організм через легені тим швидше, чим вище температура ванни, і більш інтенсивно виділяється зі шкіри в навколишнє повітря. Скорочення часу перебування радону в тканинах при підвищенні температури води у ванні веде до зниження опромінення організму хворого, зумовленого розпадом радону, приблизно на 5,5% на кожен градус вихідної температури.

При застосуванні вуглекисло-радонових ванн на шкірі утворюється шар бульбашок спонтанно виділяється з води вуглекислого газу, який перешкоджає осадженню на шкірі радону і його ДП пропорційно концентрації СО2 у воді ванни. Поступив через шкіру радон швидше виводиться через шкіру і легені під дією СО2, що знижує дозу опромінення організму. При наявності у воді радонової ванни СО2 в концентрації 1,2 г / л опромінення організму за рахунок радону і його ДП знижується приблизно в 3 рази за інших рівних умов.

При ВРВ вдихання радону і його ДП практично виключено. Радон проникає в організм хворого тільки через шкіру, депонуємо в ній приблизно в 10 разів менше, ніж при водних ваннах. З повітря при ВРВ на шкіру осідає не більше 5% від утворилися в ній ДПР. Однак у зв`язку з більшою рухливістю повітря в порівнянні з водою ДПР при BP-процедурах в 70-100 разів інтенсивніше осідають на шкірі, ніж при водних радонових ваннах. На уражених патологічним процесом ділянках шкіри, що мають нерівний рельєф, ДПР осідають приблизно в два рази інтенсивніше, ніж на здоровій шкірі. В організм при ВРВ надходить дуже невелика кількість радону і його ДП (значно менше, ніж при водних радонових ваннах).

Пиття радонової води

При питво радонової води радон з шлунка дифундує в навколишні органи, а також всмоктується в кров. З венозною кров`ю радон надходить в печінку, потім в праве серце і легені. При одноразовому проходженні крові через легені втрачається міститься в ній радону. Радон починає виділятися з організму відразу після прийому радонової води per os, досягаючи максимуму до 45-й хвилині. Після прийому їжі виділення радону через легені значно сповільнюється.

Період напіввиведення радону з організму при питті радонової води дорівнює 30-50 хв. Це обумовлено тим, що в шлунку, особливо в його вмісті, утворюється депо радону, з якого він поступово надходить у кров і виділяється через легені.

Через шкіру при питті радонової води виводиться лише близько 1% введеного в організм радону. Крім шлунка, він накопичується в сальнику і брижі, селезінці, підшлунковій залозі, нирках, жировій клітковині, печінки. У спинному і головному мозку і крові вміст радону незначно.

RaA накопичується в тих же органах і тканинах і приблизно в тих самих кількостях, що й радон- RaB і RaC - в основному в органах і тканинах, що виконують видільні функції (легені, нирки, шкіра).

Значний вміст радону в сальнику, брижі, селезінці, підшлунковій залозі і частково в печінці пов`язано з прямою дифузією радону в ці органи через стінки шлунка. Спеціально проведені експерименти показали, що якщо тварина після введення йому в шлунок радонової води тут же забити електрострумом, тобто повністю припинити процес кровообігу, то і в цьому випадку розподіл радону в цих органах через 5 хв після забою приблизно таке ж, як у пацюка, забитої через 5 хв після введення радону в шлунок. За даними деяких авторів, 50% радону дифундує через стінку шлунка, а 50% всмоктується.

Вміст радону і його ДП в шлунку і дванадцятипалої кишці після пиття радонової води вельми значно в зв`язку з штучним введенням. Однак 95-98,5% випромінювання цих ізотопів поглинається вмістом і слизовими виділеннями стінок шлунково-кишкового тракту. Стінок шлунково-кишкового тракту досягає не більше 6% атомів RaB і 3% RaC, що знаходяться в його межах. В інших відділах шлунково-кишкового тракту істотного накопичення радону і його ДП не встановлено. На уражених стінках шлунка (виразка, ерозії) ДПР осідають в більшій кількості, ніж на здоровій слизовій.

Вдихання повітря, збагаченого радоном

При вдиханні повітряно-радонової суміші радон проникає в кров через легені. ДПР, що містяться у вдихуваному повітрі, частково осідають в органах дихання, де в основному і распадаются- кілька ДПР проникає з легких в інші органи і тканини.

Концентрація радону в крові у людини становить зазвичай 0,3-0,45% від концентрації його вдихає повітрі.
Якщо організм людини знаходиться в умовах перегрівання (температура повітря в еманаторіі 40-41 ° С), то в крові розчиняється майже в 2 рази більше радону, ніж при звичайних температурних умовах. Період напіввиведення радону з організму після вдихання повітря з радоном становить 10-12 хв.

При інгаляції рівноважної суміші радону і його ДП спостерігається вкрай нерівномірний розподіл ДП по органам і тканинам експериментальних тварин. Найбільша кількість ДП виявляється в органах дихання і нирках, найбільші концентрації радону - в жирових тканинах, особливо при збільшенні тривалості інгаляції.

При інгаляції радону і його ДП найбільше RaC накопичується в легенях, потім у нирках, потім у печінці і в крові-найбільшу кількість RaB виявляється в м`язах.

Накопичення надлишкових по відношенню до рівноважного з радоном кількостей RaC в деяких органах пояснюють проникненням в них з легких з потоком крові і перенесенням з кров`ю цих ізотопів з місць їх утворення або первинного відкладення (органи дихання, жирова тканина і т.д.). Таким чином, уявлення про те що ДПР, які осідають в легенях, розпадаються там же, справедливо тільки для одного RaA. Певна частина RaB і RaC проникає з легких в кров і розподіляється по різним органам відповідно до хімічними властивостями цих ізотопів. В організмі мігрує щонайменше 30% атомів RaB. За рахунок міграції ДПР з органів дихання спостерігається значне накопичення їх в нирках навіть при вдиханні радону без ДП.

Ін`єкції розчинів радону

При ін`єкції розчину рівноважної суміші радону і його ДП найбільшу кількість ДП виявляється в нирках. З організму кролика радон після його введення виділяється через органи дихання через 2 години після введення.

Особливості фармакокінетики радону і його ДП при різних формах радонових процедур

Розподіл радону і його ДП в організмі при питті, ваннах і інгаляціях вельми неоднорідне і визначається способом їх введення в організм. Періоди найбільшого накопичення Rn, RaA, RaB і RaC в органах і тканинах, як правило, не збігаються. При ваннах, питво і інгаляціях в більшості органів відбувається спочатку максимально можливе накопичення радону, потім RaA і набагато пізніше - RaB і RaC. Час найбільшого накопичення одного і того ж ізотопу в різних тканинах, як правило, по-різному.

При надходженні радону в організм з опромінюючої середовища процедури він накопичується в першу чергу в тканинах і органах, суміжних з опромінюючої середовищем, - шлунку, селезінці, печінки (при пероральному введенні радонової води), в шкірі, підшкірній жировій клітковині, м`язах (при радонових ваннах ), в органах дихання (при інгаляціях), у великій кількості - в жирових тканинах (добре розчинний в жирах). Однак в багатьох ліпідами тканинах спинного і головного мозку при ваннах і питво радону накопичується дуже мало (гематоенцефалічний бар`єр).

ДПР, що потрапляють в шлунково-кишковий тракт хворого при питті радонової води і утворюються там з розпадаються атомів радону, адсорбуються на вмісті і слизовій оболонці шлунка. У зв`язку з цим їх випромінювання до тканин шлунково-кишкового тракту практично не доходить. Однак при прийомі радонової води натще на уражених ділянках слизової ДПР будуть осідати в більшій кількості, ніж на здорових.

Особливості процесу проникнення радону через шкіру

Фармакокінетичні дослідження свідчать про те, що при радонових бальнеопроцедур радон і його ДП накопичуються в основному в органах, які виконують бар`єрні функції (шкіра і слизові), і в організм надходить дуже незначна кількість містяться в опромінюючої середовищі лікувальних компонентів. Подібне явище спостерігається не тільки при радонових, але і при інших видах бальнеотерапевтичних процедур, наприклад при СО2, H2S-, JBr-, Fe- і Bo-водних ваннах.

Так, аніони і катіони з лікувальної середовища проходять через шкіру в дуже незначній кількості, гази - в основному тільки через слизову легких. Через шкіру, наприклад, здійснюється тільки 2% газообміну порівняно з газообменом легких. З водного середовища гази проникають в організм через шкіру в кілька разів краще, ніж з повітря.


Очевидно, в шкірі є спеціальні структури, що перешкоджають проникненню через неї не тільки аніонів та катіонів, а й газів. Дійсно, радон - це інертний газ, затримка його в шкірі при проходженні через неї малоймовірна. Для виявлення механізму затримки радону в шкірі проводилися спеціальні дослідження. Було запропоновано аплікатор, що дозволяє насичувати шкіру радоном в кількості, яка може бути точно виміряна протягом тривалих тимчасових інтервалів.

Він складається з циліндричної ємності, відкритої з одного кінця, і плоских крайок, якими він кріпиться до шкіри медичним клеєм (наприклад, клеолом). До прикріплення до шкіри в нього вкладають накопичувач радону, в результаті нагріте від тіла радон виділяється з накопичувача і всередині аплікатора утворюється повітряно-радонова суміш, склад якої, з одного боку, залежить від рівноважного тиску радону над накопичувачем, а з іншого - від поглинання шкіри об`єкта. У міру проникнення газу в тіло концентрація радону в аппликаторе зменшується, що викликає зсув рівноважного тиску і в зв`язку з цим - подальше виділення газу з накопичувача, аж до відновлення вихідної величини тиску.

Цей рівень рівноважного тиску газу над поверхнею накопичувача залежить тільки від температури середовища і концентрації радону в накопичувачі. Практично постійне в часі тиск радону над шкірою створює умови стабілізації дифузії газу в тіло об`єкта, що забезпечує можливість безперервного і рівномірного протягом декількох днів надходження радону в шкіру в місці накладення аплікатора. Радон надходить з аплікатора в організм тільки через шкіру. Досягаючи венозного русла, радон з потоком крові проникає в легені і виводиться з організму з повітрям, що видихається.

Підвищений і стабільне вміст радону в повітрі, що видихається реєструється протягом усього часу накладення аплікатора. З аплікатора площею 6 см2 з вихідної активністю радону 592 кБк в організм надходить близько 37 Бк радону через 1 см2 шкіри в хвилину. За 7-годинну експозицію в організм надходить близько 23% від що міститься в аппликаторе радону. У шкірі при цьому постійно визначається радон в кількості, що становить кілька відсотків від змісту в аппликаторе. Аплікатор дозволяє вводити в шкіру таку кількість радону, при якому поглинена доза може бути достатня для розвитку вираженої ерітемной реакції.

Метод виявив деякі нові особливості проникнення радону через шкіру. При накладенні аплікатора на кілька хвилин радон видаляється зі шкіри практично повністю через 3-4 ч. При експозиції 5-7 ч встановлений раніше невідомий факт затримки радону в шкірі на 2-3 доби.

Примітка

Всі виміри проведено в умовах 10-100-кратного перевищення рахунку над фоном з помилкою не більше кількох відсотків.

Для більш детального вивчення цього явища були проведені експерименти на 25 білих безпородних щурах. Хвіст пацюка, вміщеній в гіпокінетичним клітку, опускали в стаканчик з водним концентратом радону (74-111 кБк / мл) через вузький отвір в гумової плівці, що закриває стаканчик зверху. Через 18 годин після закінчення 5-годинної експозиції хвоста у водному концентраті радону останній з тканин хвоста живої щури виділився повністю.

Виділення радону з хвоста, відокремленого від тіла щура після закінчення процедури, за 18 год склало тільки 70%, після чого практично повністю припинилося. Далі вміст радону в тканинах хвоста зменшувалася відповідно до його природним радіоактивним розпадом. Якщо при цьому відокремити шкіру хвоста від його кістяка, то зі шкіри радон негайно піде, а в остові залишиться і практично не буде з нього виводитися. Якщо весь відрізаний хвіст (або його відрізок) подрібнити в ступці, то радон з нього повністю видаляється протягом декількох хвилин.

Ефект затримки радону був виявлений в шкірі, в цілому хвості щура і його кістяку, а також в ізольованій лапі щури. З інших органів і тканин щура після тривалої експозиції їх у водному концентраті радону останній швидко виділяється.

З тканин хвоста, остова і лапи попередньо забитої щури, поміщених в водний концентрат радону, останній практично не виділяється. З інших органів через 1-3 діб радон повністю йде. Найменше радон з водного концентрату затримується в тканини легені, в 20 разів більше - в шкірі, жировій тканині і підшкірній жировій клітковині.

Отримані дані свідчать про те, що в шкірі тварин і людини є якийсь бар`єрний шар, що перешкоджає вільному проникненню через шкіру інертного газу радону (такий же шар покриває остов, поверхня зрізу хвоста щура). Однак ці бар`єри не можна визнати абсолютними, особливо в тканинах живого організму.

При короткій експозиції живого організму в середовищі з підвищеним вмістом радону (водні, повітряні ванни) речовина, очевидно, проникає в шкіру тільки через природні отвори в цьому бар`єрі, в яких проходять протоки потових і сальних залоз. При тривалій експозиції аплікатора на шкірі з підвищенням вмісту радону останній за рахунок прямої дифузії через шкіру досягає її бар`єрного шару, проникає через нього, насичуючи підлеглі тканини, затримується в них, але, вступаючи в венозний русло, постійно з них виводиться. Після зняття аплікатора радон через якийсь час зникає з живих тканин повністю. Однак спостерігається іноді затримка радону в шкірі може бути обумовлена існуванням в шкірі другого бар`єрного шару.

Можна вважати, що однією з функцій виявленого в шкірі бар`єру є обмеження обміну через шкіру газів, в тому числі і радону. В організмі обмін газів здійснюється в основному через легені за рахунок регульованої роботи серцево-судинної системи. Таким чином, вивчення фармакокінетики радону на внутріорганних рівні дозволяє поглибити наше уявлення про фізіологічні властивості окремих структур шкіри і виявляє шляхи для їх практичного дослідження.

І.І.Гусаров