8.2. МІГРАЦІЯ РАДІОНУКЛІДІВ У НАВКОЛИШНЬОМУ СЕРЕДОВИЩІ І ОБ’ЄКТАХ СІЛЬСЬКОГО ГОСПОДАРСТВА ЧАСТИНА 2 (+КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ)

Специфіка прояву радіобіологічних ефектів інкорпорованих радіоактивних речовин у тварин в значній мірі визначається їх властивістю нагромаджуватись у певних місцях організму, створюючи осередки сильного опромінення. Зокрема, до 30–50% ¹³¹І може нагромаджуватись у щитовидній залозі, яка складає лише 0,02–0,05% маси тіла. Майже виключно в кістках накопичується ⁹⁰Sr. Це зумовлено специфікою будови органів тварин та фізіолого-біохімічною роллю, яку відіграють окремі хімічні елементи та їх аналоги у виконанні певних функцій.

Так, щитоподібна залоза – це виключно спеціалізований ендокринний орган хребетних тварин, що відповідає за вироблення гормонів тироксину та трийодтироніну, котрі беруть участь в регуляції обміну речовин та енергії в організмі. Для нормального функціонування цього органу, від якого залежать такі основні процеси, як ріст, розвиток, диференціація і спеціалізація тканин, у відносно великих кількостях потрібен йод. Він надходить в організм з продуктами харчування, водою, повітрям у формі стабільного ізотопу ¹²⁷І. Але в ґрунтах та рослинах деяких нечорноземних, степових, пустельних, гірських біогеохімічних зон йод знаходиться у недостатніх кількостях або незбалансований з деякими іншими елементами (Со, Мn, Сu). В Україні до таких в першу чергу належить Полісся – регіон, який у найбільшій мірі постраждав під час аварії на Чорнобильській АЕС. В числі викинутих у навколишнє середовище ізотопів знаходилися і радіоактивні ізотопи йоду ¹³¹І, ¹³³І та інші. Не відрізняючись за хімічними властивостями від нерадіоактивного йоду, вони можуть надходити в організм тварин та людини і нагромаджуватись у щитоподібній залозі, піддаючи її досить жорсткому γ-опроміненню, особливо у великих кількостях при дефіциті йоду в кормах і продуктах  харчування. Саме така ситуація склалася в перші тижні (період піврозпаду найдовгоживучого ізотопу йоду ¹³¹І складає 8 діб) після початку аварії на значних територіях України, Білорусі, Росії.

Найбільша концентрація ¹³¹І в щитоподібній залозі ссавців при тривалому надходженні в організм спостерігається на 10–15-у добу. Коефіцієнт нагромадження (К_Н) ¹³¹І її тканинами у порівнянні з іншими органами в сотні і тисячі разів вищий. Так, якщо прийняти його значення у крові, м'язовій тканині, селезінці та підшлунковій залозі за одиницю, то у нирках, печінці і яєчниках він становить 2–3, у слинних залозах і сечі – 3–5, у фекаліях та молоці – 5–15, а у щитоподібній залозі досягає 8000–10000.

 Проте основна частина дози за рахунок радіойоду (до 80%) формується вже протягом перших 4-х діб. Це зумовлене тим, що до його складу входять і інші ізотопи з більш короткими періодами піврозпаду, наприклад ¹³³І (20,8 год.), ¹³⁵І (6,6 год.), за рахунок яких може формуватись частка дози,  більша, ніж за рахунок ¹³¹І. Дози локального опромінення щитоподібної залози при цьому можуть досягати десятків і сотень грей. Це веде до порушень структури і функцій цього важливого органу, зменшенню його розмірів аж до повного руйнування. Навіть порівняно невисокі дози, які зумовлюють місцеві некрози, фіброз, розростання рубцевої тканини та гіпофункцію щитоподібної залози, можуть призводити до зниження імунітету, погіршенню відтворювальної функції скороченню періоду лактації у корів, прояву негативних наслідків у нащадків.

Багато радіонуклідів з кров'яного русла вибірково депонуються в кістках і, як правило, тривалий час затримується в них, внаслідок чого кісткова тканина, а також ті тканини, що у ній знаходяться (в першу чергу червоний кістковий мозок) і перебувають на її поверхні або в межах пробігу частинок або квантів випромінювання, можуть бути піддані радіаційній дії. Такі радіонукліди одержали назву остеотропних. До них належать в першу чергу ⁴⁵Са та хімічні аналоги кальцію (із штучних, наприклад, ⁹⁰Sr та його більш енергетичний, але короткоживучий, дочірній продукт ітрій – ⁹⁰Y; із природних – ²²⁶Rа) та актиноїди (із штучних – ²³⁹Рu, ²⁴¹Аm, із природних – ²³²Тh, ²³⁸U). Радіонукліди-аналоги кальцію, як, власне, кальцій, більш-менш рівномірно розподіляються по всьому об'єму кістки. Актиноїди ж першочергово депонуються на внутрішній і зовнішній кісткових поверхнях, однак в подальшому перерозподіляються в об'ємі кісткової тканини.

Концентрації остеотропних радіонуклідів в скелеті тварин, як правило, в сотні разів перевищують їх кількість у м'яких тканинах, створюючи сильні поля опромінення червоного кісткового мозку – найрадіочутливого критичного їх органу. Основне призначення червоного кісткового мозку – продукція зрілих клітин крові. За нормальних умов загибель або зникнення кожного елемента клітини у периферичній крові або на іншій ділянці організму компенсується утворенням клітини в кістковому мозку. Але загибель або пошкодження однієї клітини кісткового мозку може призвести до зникнення чи появи патологічними цілої групи клітин крові, так званої клітинної лінії. При масовому радіаційному ураженні клітин кісткового мозку в організмі розвивається кістково-мозковий синдром, який характеризується спустошенням кісткового мозку і нерідко веде до загибелі тварини.

Для більшості тварин-ссавців і людини летальна доза ⁹⁰Sr складає 10–40 МБк/кг маси тіла. За менших доз можуть розвиватися хвороби крові типу анемії, лейкозів та інших, які проявляються в сонливості, лихоманці, втраті апетиту, кровоточивості слизових оболонок. В цілому реакція тварин на надходження великих кількостей ⁹⁰Sr мало відрізняється від реакцій на зовнішнє опромінення, які характерні для прояву різних ступенів променевої хвороби. І це природно, так як в обох випадках в основі радіаційного ураження лежить розвиток саме кістково-мозкового синдрому.

Значно повільніше і в менших кількостях з крові в кісткову тканинy переходять ізотопи плутонію, америцію та інші актиноїди. Але їх α-випромінювання (ядра атомів гелію) проявляє набагато сильнішу руйнуючу дію на кістковий мозок у порівнянні з β-випромінюванням (електрони) ⁹⁰Sr. До того ж відомо, що плутоній у відносно високих кількостях може нагромаджуватися в яєчниках і сім'яниках тварин, приводячи до опромінення яйцеклітин та сперматогенних клітин. Біологічний ефект радіонукліду при цьому проявляється у зменшенні маси сім'яників та продукції сперми, зниженні продуктивності жіночих статевих гормонів та числа ооцитів, що негативно впливає на потомство. Безсумнівно, опромінення статевих клітин тварин збільшує ймовірність прояву ефектів радіації в наступних поколіннях.

В статевих клітинах, які активно діляться, у великих кількостях нагромаджуються й інші радіонукліди – ⁴⁵Са, ¹³¹І, ¹³⁷Сs, індукуючи мутації генів і хромосом та інші порушення.

 З утворених при радіоактивному розпаді ізотопів цезію найбільш небезпечним для тваринного організму при інкорпоруванні є ¹³⁷Сs. Потрапивши в організм, він розподіляється більш-менш рівномірно в основному по м'яких тканинах. Відносно високі його кількості нагромаджуються в рухливих активно метаболізуючих тканинах м'язів, зокрема серця. Але високо енергетичне γ-випромінювання ¹³⁷Сs згубно впливає не тільки на ці тканини, але і на весь організм, в тому числі і на його критичні органи. Саме тому при надходженні в організм тварин цього радіонукліду спостерігаються зміни морфологічного складу кісткового мозку і крові, аналогічні тим, які викликаються дією інкорпорованих радіонуклідів ⁹⁰Sr, ²³⁹Рu, а також загального зовнішнього опромінення.

В період вагітності тварин ¹³⁷Сs легко проникає з материнського організму у плід. При хронічному надходженні радіонукліду досить швидко відбувається вирівнювання його концентрації в організмах матері та плоду. Швидко проходить передача радіонукліду молодняку тварин і через молоко. Це стосується не тільки ¹³⁷Сs, але в різній мірі і інших радіонуклідів, в першу чергу ⁹⁰Sr і ¹³¹І.