WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

 

На правах рукописи

Левкина Екатерина Васильевна

КОЛИЧЕСТВЕННАЯ ОЦЕНКА МИКРОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛУТОНИЯ

В ОРГАНАХ ОСНОВНОГО ДЕПОНИРОВАНИЯ

03.01.01 Радиобиология

Автореферат

диссертации на соискание учёной степени

кандидата биологических наук

Москва 2012

Работа выполнена в Федеральном государственном унитарном предприятии

Работа выполнена в Федеральном государственном унитарном предприятии Южно-Уральский институт биофизики Федерального медико-биологического агентства

Научный руководитель: 

кандидат биологических наук

Романов Сергей Анатольевич

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, ФГБУ Федеральный медицинский биофизический центр им. А.И. Бурназяна ФМБА России, лаборатория Анализа техногенных рисков, заведующий лабораторией

Соловьев Владимир Юрьевич 

доктор биологических наук, ФГБ УН «Уральский 

научно-практический центр радиационной медицины»

ФМБА России, ведущий научный сотрудник

биофизической лаборатории

Толстых Евгения Игоревна

Ведущая организация:

Федеральное государственное учреждение науки Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт радиационной гигиены имени профессора П.В. Рамзаева Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека

Защита диссертации состоится «  12  »  апреля  2012 г. в _10_ час. _00_ мин. на заседании диссертационного совета Д. 462.001.01 при Федеральном государственном бюджетном учреждении «Федеральный медицинский биофизический центр им. А.И. Бурназяна» Федерального медико-биологического агентства по адресу: 123182, г. Москва, ул. Живописная, д. 46

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Федерального государственного бюджетного учреждения «Федеральный медицинский биофизический центр им. А.И. Бурназяна» Федерального медико-биологического агентства

Автореферат разослан  «  07 »  марта  2012 г.

Учёный секретарь

диссертационного совета                                        Шандала Наталия Константиновна

                                                       

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

Актуальность исследования

В атомной энергетике и промышленности на протяжении 70 лет широко используется 239Pu (далее по тексту – плутоний). За эти годы на планете наработано несколько сотен тонн плутония, что обусловило необходимость его хранения и утилизации. При контакте с плутонием возможно облучение персонала промышленных предприятий и населения, проживающего вблизи этих предприятий, за счет поступления радиоактивных веществ в воздух рабочих помещений и осаждения на поверхности основного и вспомогательного оборудования и почвы (Романов Г.Н. и соавт., 1990; Третьяков Ф.Д., 2009).

Гигиенические нормативы, регламентирующие правила обращения с плутонием, основаны на коэффициентах риска неблагоприятных медицинских последствий, в первую очередь, канцерогенных. Результаты многочисленных экспериментальных и эпидемиологических исследований свидетельствуют о том, что набольшую опасность для здоровья представляют труднорастворимые или легкогидролизующиеся при рН организма низкотранспортабельные соединения плутония при попадании их в организм (Ерохин Р.А. и соавт., 1966; Любчанский Э.Р., Булдаков Л.А., 1966; Булдаков Л.А. и соавт., 1969; Осанов Д.П. и соавт., 1970; Sanders C.L., 1973; Москалев Ю.И., 1989; Хохряков В.Ф. и соавт., 1994; Маслюк А.И. и соавт., 2005; Щадилов А.Е., 2009; Кошурникова Н.А., 2010).

Распределение плутония в организме характеризуется выраженной неравномерностью. Основными органами депонирования при любых путях поступления являются скелет и печень, а в случае ингаляции – и лёгкие, как по уровню радиационной нагрузки, так и по тяжести патологических эффектов (Булдаков Л.А. и соавт., 1969; Кошурникова Н.А., 1978).

Наиболее тяжелыми последствиями ингаляционного поступления плутония являются плутониевый пневмосклероз и злокачественные новообразования (ЗНО) лёгких, скелета и печени (Аристов В.П., 1974; Sanders C.L. et al., 1988; Кошурникова Н.А. и соавт., 1995; Хохряков В.Ф. и соавт., 1996; Окладникова Н.Д. и соавт., 2000; Shilnikova N.S. et al., 2003; Сокольников М.Э., 2004). В экспериментах на крысах с использованием электронной микроскопии В.П. Аристовым (1974) было показано, что в патогенезе плутониевого пневмоcклероза ведущим событием является радиационно-индуцированная гибель эндотелия капилляров в межальвеолярных перегородках и разрастание соединительной ткани за счет интенсивной пролиферации фибробластов. Плутоний инкапсулируется в очагах интерстициального склероза, образуя депо фиксации, которое характеризуется образованиями из соединительной ткани, расположенными на месте погибшей лёгочной паренхимы (Аристов В.П., 1974; Хохряков В.Ф. и соавт., 1998; Романов С.А., 2003; Кошурникова Н.А., 2010).

Несмотря на многочисленные исследования, описывающие качественный характер микрораспределения плутония в лёгочной ткани, в литературе есть только единичные работы, посвященные количественной оценке микрораспределения радионуклида в лёгких (Романов С.А. и соавт., 2003; Hahn F.F. et al., 2004). К настоящему времени исследователи расходятся в оценке вклада в поглощенную в лёгких дозу альфа-излучения плутония, локализованного в депо фиксации (Хохряков В.Ф., 1984; Романов С.А., 2003). Это обстоятельство вносит значительную неопределенность в оценку поглощенной дозы в лёгких и, как следствие, в оценку коэффициента риска возникновения рака лёгкого, лежащего в основе норм радиационной безопасности. Кроме того, без количественной оценки микрораспределения плутония в лёгочной ткани невозможна разработка дозиметрической модели дыхательного тракта.

Поскольку скелет при любых способах попадания плутония в организм человека является конечным органом депонирования радионуклида, количественная оценка микрораспределения плутония в костной ткани также актуальна. Преимущественное депонирование радионуклида на эндостальных поверхностях (Бухтоярова З.М., 1963; Москалев Ю.И., 1989) обуславливает неравномерное облучение костной ткани и является причиной развития опухолей скелета (Wronski T.J. et al., 1980; Koshurnikova N.A. et al., 2000; Miller S.C. et al., 2003). Количественная оценка микрораспределения плутония в кости с учетом отношения содержания радионуклида в объёме костной ткани к содержанию на ее поверхности, как для трабекулярной, так и для кортикальной кости, даст возможность уточнить параметры обмена радионуклида в костной ткани, что позволит внести поправки в биокинетическую модель скелета, и, соответственно, в дозиметрическую модель экстрапульмонального отдела.

Печень, наряду с лёгкими и скелетом, является органом депонирования плутония. Результаты эпидемиологических исследований демонстрируют статистически значимое увеличение частоты ЗНО печени и зависимость их гистоструктуры при инкорпорации различных альфа-активных радионуклидов, включая плутоний (Gilbert E.S. et al., 2000; Tokarskaya Z.B. et al., 2006). Так же, как и для скелета, микрораспределение плутония в печени оценено только качественно (Нифатов А.П., 1964).

Количественная оценка микрораспределения радионуклида в органах основного депонирования позволит определить гетерогенные поглощенные дозы альфа-излучения от инкорпорированного плутония у профессионалов, работавших в условиях контакта с аэрозолями плутония. Полученные в рамках настоящего исследования данные, дополненные информацией о патологических изменениях в органах основного депонирования радионуклида, дадут возможность скорректировать оценки риска развития заболеваний, индуцированных альфа-излучением от инкорпорированного плутония, и, соответственно, уточнить стандарты радиационной безопасности персонала предприятий атомной промышленности.

Цель исследования

Целью настоящего исследования является количественная оценка микрораспределения плутония в органах основного депонирования и тестирование биокинетической модели плутония.

Задачи исследования

  1. Изучить динамику количественных закономерностей микрораспределения плутония в лёгких собак, подвергшихся однократной ингаляции аэрозолей диоксида плутония с различным активностным медианным аэродинамическим диаметром (АМАД).
  2. Оценить динамику накопления плутония в депо фиксации в лёгких.
  3. Провести количественную оценку микрораспределения плутония в различных структурных элементах костной ткани человека.
  4. Провести тестирование параметров биокинетической модели экстрапульмонального отдела МКРЗ-67.
  5. Провести количественную оценку микрораспределения плутония в различных структурных элементах печеночной ткани человека.

Научная новизна исследования

В работе впервые проведена количественная оценка динамики микрораспределения плутония в различных структурных элементах лёгких после однократной ингаляции собакам аэрозолей диоксида плутония с разным АМАД.

Впервые количественно изучена динамика накопления плутония в депо фиксации в лёгких. Показано, что накопление плутония в депо фиксации носит линейный характер и имеет прямо пропорциональную зависимость от АМАД аэрозоля. Предложен новый способ учета содержания плутония в депо фиксации для расчета поглощенной дозы облучения в лёгких.

Впервые с использованием метода нейтронно-индуцированной авторадиографии проведена количественная оценка микрораспределения плутония в костной ткани человека на примере образца грудного позвонка.

Впервые при тестировании параметров биокинетической модели экстрапульмонального отдела показано, что фактическое отношение содержания плутония в объеме костной ткани к содержанию в эндосте превышает значение, рекомендованное МКРЗ-67, более чем в 10 раз для кортикальной кости и в 2 раза для трабекулярной кости.

Впервые получена количественная оценка микрораспределения плутония в различных структурных элементах печени человека.

Научно-практическая значимость исследования

Количественная оценка микрораспределения плутония в органах основного депонирования предлагает новые подходы для уточнения оценок поглощенных доз альфа-излучения и модификации параметров биокинетических моделей. Полученные результаты в сопоставлении с данными о медицинских последствиях облучения могут служить основой для оценки коэффициентов канцерогенного риска.

Положения, выносимые на защиту

  1. Количественная оценка микрораспределения плутония дает возможность получить сведения о гетерогенности поглощенных доз альфа-излучения в органах основного депонирования и уточнить параметры биокинетических моделей.
  2. Доля плутония в депо фиксации в лёгких собак растет с увеличением АМАД ингалируемого аэрозоля и имеет статистически значимую линейную зависимость от времени, прошедшего после ингаляции, при сроках наблюдения до двух лет.
  3. Средняя плотность треков осколков деления плутония на эндостальных поверхностях выше, чем в собственно костной ткани, в кортикальной кости – в 4,7 раза, в трабекулярной кости – в 2,9 раза в образце грудного позвонка человека (случай 440 из хранилища аутопсийного материала).
  4. Количественная оценка микрораспределения плутония в печени человека при ингаляционном поступлении подтверждает данные качественного исследования о преимущественном накоплении радионуклида в гепатоцитах.

Личный вклад соискателя

Настоящее исследование выполнено лично автором. Бльшая часть анализа гистоавторадиограмм лёгочной ткани собак и печени человека проведена непосредственно автором. Анализ авторадиограмм костной ткани человека с последующим тестированием параметров биокинетической модели экстрапульмонального отдела МКРЗ-67, а также статистический анализ данных выполнен автором единолично.

Апробация диссертации

Материалы диссертации представлены и обсуждены на молодежной научно-практической конференции «Молодые ученые на пороге XXI века» (Озёрск, 2000); Второй молодежной научно-практической конференции «Ядерно-промышленный комплекс Урала: проблемы и перспективы» (Озёрск, 2003); II-й Международной научно-практической конференции «Медицинские и экологические эффекты ионизирующего излучения» (Томск, 2003); IV-й Международной научно-практической конференции «Медицинские и экологические эффекты ионизирующего излучения» (Томск, 2007); 37th Annual Meeting of the European Radiation Research Society (Prague, 2009); Vй Международной научно-практической конференции «Медицинские и экологические эффекты ионизирующего излучения» (Томск, 2010); IV-й Международной конференции «Хроническое радиационное воздействие: эффекты малых доз» (Челябинск, 2010); расширенном заседании Ученого Совета Южно-Уральского института биофизики (г. Озёрск, 2012).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 9 работ, из них 3 опубликовано в журналах, входящих в перечень рецензируемых журналов и изданий, рекомендованных ВАК РФ.

Объем и структура диссертации

Диссертация изложена на 108 страницах машинописного текста, включает 19 таблиц и 27 рисунков, состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, главы, посвященной результатам собственных исследований, обсуждения, выводов и списка использованных источников, содержащего 186 библиографических источников (74 отечественных и 112 иностранных публикаций).

СОДЕРЖАНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Материалы и методы исследования

В настоящей работе использованы данные морфометрических исследований, выполненных автором в лаборатории микродозиметрии ЮУрИБФ.

Для изучения количественной оценки динамики микрораспределения плутония в лёгких в настоящей работе использован материал архива тканей собак из лаборатории ингаляционной токсикологии Лавлейсовского института респираторных проблем (г. Альбукерке, США), подвергшихся однократной ингаляции через нос одним из трёх монодисперсных аэрозолей диоксида плутония, содержавшего 96,9% 239Pu, с АМАД 0,72, 1,4 или 2,8 мкм. Ингалирование собак было проведено для изучения биокинетики диоксида плутония в лёгких животных в зависимости от АМАД аэрозоля (Guilmette R.A. et al., 1984). Полученный архивный тканевой материал лёгких собак вырезан с помощью метода случайного отбора гистопрепаратов (Gundersen H.J.G. et al., 1988), при котором все отделы лёгких отбираются с равной вероятностью.

Образцы лёгочной ткани 18 собак были переданы в виде залитых в парафин блоков сотрудникам лаборатории микродозиметрии ЮУрИБФ для изучения динамики микрораспределения плутония в лёгких. Одновременно была передана информация на всех собак, включающая АМАД аэрозоля, период после ингаляции, измеренное посмертно содержание плутония в лёгких, начальное содержание плутония в лёгких (содержание плутония, измеренное в лёгких при забое собаки, плюс содержание в кале и моче за весь период наблюдения) (см. таблицу 1).

Таблица 1 – Основные характеристики экспериментальных животных

Код собаки

АМАД,

мкм

Период после ингаля-ции, сут.

Начальное содержание плутония в лёгких, кБк

Содержание плутония в лёгких на момент смерти, кБк

Экспозиция получения гистоавторадиограмм

Количество блоков

Количество гистоавторадиограмм

1

D3

0,72

4

29,86

29,08

4 сут.

24

24

2

D17

32

23,53

19,06

17

17

3

D22

64

21,31

17,54

9

9

4

D25

128

36,82

29,79

28

28

5

D30

365

24,49

14,32

30

30

6

D37

730

23,13

8,73

27

27

7

923S

1,4

4

34,30

34,15

1 сут.

5

5

8

796A

4

108,97

108,41

7

7

9

832B

128

33,56

27,64

7

7

10

836U

128

25,09

17,61

7

7

11

823B

365

34,04

18,98

8

8

12

830V

365

28,45

16,98

7

7

13

D10

2,8

4

33,19

32,38

4 час.

30

60

14

D9

4

112,18

111,04

29

58

15

D27

128

24,72

16,72

29

58

16

D28

128

63,97

51,50

30

60

17

D31

365

32,26

19,50

28

56

18

839C

365

68,01

54,54

8

16

Распределение плутония в лёгких собак исследовали при помощи классического метода фотоэмульсионной гистоавторадиографии (Бойд Д., 1957). На ротационном микротоме случайным образом нарезали срезы толщиной 5 мкм, помещали их на предметные стекла, погружали в жидкую фотоэмульсию Kodak NTB-3. Экспозицию препаратов проводили в светонепроницаемых контейнерах при температуре 4C. По истечении срока экспозиции гистоавторадиограммы проявляли с использованием проявителя Kodak D19 и окрашивали гематоксилином Гарриса и эозином.

Количество гистоавторадиограмм для исследования определяли эмпирически, исходя из условия получения на всех гистоавторадиограммах, взятых из каждого парафинового блока, количества частиц, необходимого для набора статистической мощности (как минимум 1000 частиц плутония) при минимальном количестве гистоавторадиограмм.

Морфометрический анализ гистоавторадиограмм проводили с помощью оптического микроскопа Olympus BX40 при 200- и 400-кратном увеличении. Для определения относительного содержания плутония в лёгких собак частицы плутония классифицировали по группам в соответствии с числом видимых треков, исходящих из одной точки. Треком считали четыре и более проявленных зерен серебра по прямой линии. Группы частиц имели следующую градацию: 1 трек, 2 – 4 трека, 5 – 10 треков, 11 – 20 треков, 21 – 40 треков и > 40 треков.

Каждую обнаруженную на гистоавторадиограммах частицу плутония относили к той или иной гистологической структуре. Классификация анатомических отделов и гистологических структур лёгких приведена в таблице 2. Для определения относительного объема различных анатомических отделов лёгких использовали планиметрический метод точечного счета (Gundersen H.J.G. et al., 1988).

Таблица 2 – Классификация анатомических отделов и гистологических структур лёгких собак

Плевра

Патологически неизмененная ткань

Склерозированная плевра

Бронхи

Эпителий

Перибронхиальная и периваскулярная соединительная ткань

Просветы

Участки перибронхиального склероза

Проводящие бронхиолы

Эпителий

Перибронхиолярная и периваскулярная соединительная ткань

Просветы

Участки перибронхиолярного склероза

Респираторная область

Межальвеолярные перегородки

Межсегментарные и междольковые перегородки

Периваскулярная соединительная ткань

Просветы

Склерозированные межальвеолярные перегородки

Лимфоидная ткань

Лимфатические узлы и перибронхиальные и перибронхиоляр-ные скопления лимфоцитов

Биологический материал для изучения количественной оценки микрораспределения плутония в скелете и печени был получен из Радиобиологического хранилища тканей человека (РХТЧ) ЮУрИБФ, основу которого составляет архивный аутопсийный материал бывших работников радиохимического и плутониевого заводов ПО «Маяк». На каждого регистранта аутопсийных тканей имеются детальные медицинские данные, информация о профессиональном маршруте и истории облучения, дозах облучения; известно посмертное содержание плутония в организме и органах основного депонирования, полученное на основании результатов радиохимического анализа (Муксинова К.Н. и соавт., 2001).

Изучение микрораспределения плутония в костной ткани человека проводилось на фрагменте архивного образца кости (грудного позвонка), хранившегося в РХТЧ в нейтральном 10%-ном формалине в течение 12 лет (случай 440). Основные медико-дозиметрические характеристики случая 440 представлены в таблице 3.

Таблица 3 – Основные медико-дозиметрические характеристики случая 440

Характеристика

Описание

Пол

Мужской

Период работы в контакте с плутонием

13,5 лет (1949 – 1962 гг.)

Время после прекращения поступления плутония до момента смерти

25,5 лет

Возраст на момент смерти

63 года

Причина смерти

Рак лёгкого

Наличие хронических заболеваний органов основного депонирования

Очаговая жировая дистрофия печени

Посмертное содержание плутония в организме

30,6 кБк

Посмертное содержание плутония в скелете

20,6 кБк

Посмертное содержание плутония в печени

6,5 кБк

Посмертное содержание плутония в лёгком

0,4 кБк

Из формалин-фиксированного фрагмента грудного позвонка вырезали образец костной ткани, который после промывки в воде проводили через серию этиловых спиртов возрастающей концентрации (40%, 50%, 70%, 80%, 95%, 100%) для обезвоживания. В качестве уплотняющей среды использовали метилметакрилат. Для усиления проникновения уплотнителя и вытеснения из кости воздуха использовали вакуумный насос. Залитую в метилметакрилат кость разрезали с помощью низкоскоростной циркулярной пилы (Isomet, Buehler) на 3 пластины толщиной 300 – 400 мкм, которые затем шлифовали с использованием порошкообразного оксида алюминия до толщины пластины 100 мкм и очищали от пыли при помощи ультразвукового прибора (Bransonic Ultrasonic Cleaner, B200). Срезы подвергали 15-минутной обработке 5%-ным раствором бората натрия, контурирующим костные балки на авторадиограмме за счет распада атомов бора, промывали в дистиллированной воде и высушивали.

Для детектирования плутония в костной ткани человека использовался метод нейтронно-индуцированной авторадиографии (НИАР), являющийся оптимальным для костной ткани, т.к. не требует ее декальцинации (Jee W.S.S. et al., 1972). Подготовленные срезы костной ткани были отправлены в США для проведения НИАР в реакторе Массачусетского технологического института. В качестве твердотельных трековых детекторов радиоактивных частиц использовали поликарбонатную пленку (Lexan film, International Plastics, USA). Отполированные препараты костной ткани помещали между предварительно очищенными пленками. Подготовленные сборки загружали в пенал из плотного полиэтилена, специально изготовленного под размеры экспериментального канала ядерного реактора. Пенал помещали в канал реактора (плотность потока тепловых нейтронов 8·1012 нейтрон/(см2· с)). Суммарный флюенс тепловых нейтронов в процессе эксперимента облучения составил 9,6·1016 нейтрон/см2. В процессе облучения индуцированные тепловыми нейтронами осколки деления ядер плутония взаимодействовали с трековыми детекторами. После извлечения из реактора пенал со сборками помещали в специально оборудованное помещение, где выдерживали в течение одной недели, необходимой для распада образовавшихся короткоживущих радионуклидов. Трековые детекторы обрабатывали в щелочном растворе (5М KOH) при температуре 70C в течение 8 – 12 минут, промывали в фильтрованной деионизированной воде и анализировали под микроскопом. Собственно шлифы кости приклеивали на предметные стекла и окрашивали по Гимза (Shea J.E., Miller S.C., 2005).

Полученные гистологические препараты костной ткани и трековые детекторы были переданы сотрудникам лаборатории микродозиметрии ЮУрИБФ для анализа микрораспределения радионуклида. Микроскопирование проводили при 400-кратном увеличении на оптическом микроскопе Olympus BX40. Для этого на полученных авторадиограммах были отобраны и сфотографированы каждое четвертое поля зрения. Наличие соответствующих изображений выбранных полей зрения на микрофотографиях гистопрепаратов позволило идентифицировать на авторадиограммах различные структурные элементы кости. Для анализа были выделены эндостальные поверхности, костный мозг, просветы гаверсовых каналов и собственно костная ткань кортикальной и трабекулярной кости.

Так как для дозиметрических расчетов необходимо определение локализации плутония в костной ткани, то было сделано допущение, что полоса, очерчивающая границу раздела костная ткань – костный мозг или костная ткань – просветы гаверсовых каналов, относится к области эндоста. Для подсчета треков на эндостальных поверхностях ширина этой полосы была выбрана в соответствии с измеренной длиной треков осколков деления плутония в костной ткани (16,2 мкм) и равнялась 32,4 мкм (по 16,2 мкм в обе стороны от границ раздела). Если трек пересекал границу раздела (например, эндост – костный мозг), то его относили к эндосту, поскольку вероятность нахождения плутония в эндосте выше, чем в костном мозге (Лемберг В.К., Бухтоярова З.М., 1962; Bruenger F.W. et al., 1983). Измерение микрообъектов осуществлялось с помощью программы Axiovision Rel. 4.7 (Carl Zeiss).

Для изучения особенностей микрораспределения плутония в печени человека был отобран биологический материал 11 регистрантов РХТЧ в широком диапазоне содержаний плутония в печени (0,02 – 20,3 кБк) и организме (0,3 – 108,0 кБк) (см. таблицу 4).

Таблица 4 – Основные сведения о регистрантах, аутопсийный материал от которых использован для изучения микрораспределения плутония в ткани печени

Код в РХТЧ

Воз-раст, лет

Период поступления плутония, лет

Период между прекращением поступления плутония и датой смерти, лет

Содержа-ние плу-тония в печени, кБк

Содер-жание плутония в организме, кБк

Среднее кол-во треков на одну гистоавторадиог-рамму

Изменения в

печени

020

49

5,3

17,3

20,3

89,3

247,0

Гемангиосаркома; цироз

084

50

5,3

24,2

19,0

97,8

349,0

Гепатоцеллюляный рак; цирроз

106

59

– *

0,3

2,3

52,5

Холангиоцелллярный рак

147

52

10,8

20,9

11,2

85,6

32,0

Гемангиосаркома

201

56

12,7

21,0

5,7

41,2

166,5

Гемангиосаркома

214

54

– *

1,9·10-2

0,3

9,0

Гепатоцеллюлярный рак; цирроз

277

64

6,5

29,0

нет данных

1,3

22,0

Холангиоцеллю-лярный рак

366

68

5,3

32,8

0,1

0,5

32,0

Недифференцрованный рак; цирроз

467

64

2,5

38,2

12,3

46,1

100,5

Гемангиосаркома

517

67

22,0

15,0

3,1

108,0

65,0

Гемангиосаркома

522

56

5,5

18,9

нет данных

нет данных

70,5

Гемангиосаркома

* Эти регистранты являлись сотрудниками центральной заводской лаборатории и периодически выезжали на заводы

Исследование проводили на срезах, приготовленных из блоков, содержащих залитую в парапласт печеночную ткань, при помощи классического метода фотоэмульсионной гистоавторадиографии (Бойд Д., 1957). На ротационном микротоме из блоков случайным образом нарезали срезы толщиной 5 мкм (по два среза на каждого регистранта), помещали на предметные стекла, погружали в жидкую фотоэмульсию Kodak NTB-3. Экспозиция препаратов проводилась в светонепроницаемых контейнерах при температуре 4C в течение 30 суток. По истечении срока экспозиции гистоавторадиограммы проявляли с использованием проявителя Kodak D19 и окрашивали гематоксилином Гарриса и эозином.

Морфометрический анализ проводился при 400-кратном увеличении на оптическом микроскопе Olympus BX40. На авторадиограммах печени плутоний отчетливо верифицировался в виде одиночных треков. Каждый трек был отнесен к той или иной гистологической структуре в соответствии с классификацией, приведённой в таблице 5.

Таблица 5 – Перечень гистологических структур печени для гистоавторадиографического исследования

Наименование структуры

Гистологическое описание

Печеночная долька

Печеночная балка

Концевой секреторный отдел, образованный двумя ряда-ми гепатоцитов; включает желчный капилляр

Синусоид

Внутридольковый гемокапилляр

Клетка Купфера

Макрофаг, локализуется в синусоидах, может мигрировать с током крови

Портальный тракт (печеночная триада)

Строма

Рыхлая соединительная ткань

Желчный проток

Тубулярное образование; образован однослойным кубическим эпителием и рыхлой соединительной тканью

Междольковая артерия

Кровеносные сосуды типичного строения

Междольковая вена

Статистическая обработка полученных результатов была проведена с использованием программ Microsoft Excel 2003 и STATISTICA 6.0 по общепринятым методикам статистического анализа (Гмурман В.Е., 2003). При этом применялись методы вариационного, корреляционного и регрессионного анализа.

Результаты исследования

Количественная оценка микрораспределения плутония в лёгких собак

Для получения количественной оценки микрораспределения плутония в лёгких собак проанализированы гистоавторадиограммы. Частицы на всех срезах посчитаны и распределены по различным анатомическим отделам и гистологическим структурам лёгких и шести группам в соответствии с числом видимых треков, исходящих из одной точки. Результаты подсчета треков альфа-частиц плутония в процентах от общего количества треков в лёгких в различных анатомических отделах и гистологических структурах для 18 собак приведены в таблице 6. В связи с тем, что внутрилёгочные лимфоузлы собак были использованы Guilmette R.A. et al. в другой работе (Guilmette R.A. et al., 1984), в настоящем исследовании отсутствовала возможность изучения микрораспределения плутония в лимфоидной ткани.

Для создания корректных биокинетических моделей необходимо иметь данные о концентрации радионуклида в различных отделах лёгочной ткани. Для оценки концентрации плутония планиметрическим методом точечного счета определяли доли объема, занимаемого каждым анатомическим отделом, от всего объема лёгких, представленного на гистоавторадиограммах. Эти данные приведены в диссертации вместе со значениями относительной концентрации плутония во всех гистологических структурах.

Как следует из данных, представленных в таблице 6, наибольшее количество частиц плутония располагается в межальвеолярных перегородках, просветах альвеол и соединительной ткани проводящих бронхиол, независимо от размера частиц ингалированного аэрозоля, начального и конечного содержания плутония в лёгких собак, а также срока забоя животных. Значительный процент частиц плутония зарегистрирован в склерозированных межальвеолярных перегородках (до 16,9 % у собаки 823В через год после ингаляции).

Проведенные ранее экспериментальные исследования показали, что индуцированное плутонием склерозирование лёгочной ткани развивается достаточно рано (Аристов В.П., 1974; Кошурникова Н.А., 1978). Этот факт был подтвержден и в настоящем исследовании. Так, в группе собак, которым ингалировали 239PuO2 с АМАД 0,72 мкм, отмечена локализация частиц плутония в склерозированных межальвеолярных перегородках уже при сроке забоя 32 сут. (0,3 % от общего содержания в лёгких).

В группе собак, которым ингалировали 239PuO2 с АМАД 0,72 мкм, относительное содержание плутония в склерозированной ткани было ниже, чем в группе собак, ингалированных 239PuO2 с АМАД 2,8 мкм. Так, при одних и тех же сроках наблюдения, через год после ингаляции, при вдыхании аэрозоля с АМАД 0,72 мкм относительное содержание плутония в склерозированных межальвеолярных перегородках у собаки D30 составило 3,6 %, в то время как при ингаляции аэрозоля с АМАД 2,8 мкм эта величина у собаки D31 составила 13,1 %. Склерозирование плевры имело место в образцах лёгочной ткани собак всех групп, но процент содержания плутония в склерозированных участках плевры статистически значимо не зависел от АМАД аэрозоля (р < 0,05).

Частицы плутония, находящиеся в просветах воздухоносных путей всех уровней, как правило, связаны с макрофагами (90,5 ± 1,5)%. Этот факт свидетельствует о том, что очищение лёгких собак от частиц плутония путем фагоцитоза происходило на протяжении всей жизни.

Таблица 6 – Относительное распределение треков плутония в различных анатомических отделах лёгких собак (%)

Код соба-ки

АМАД,мкм

Срок забоя, сут.

Анатомические отделы и гистологические структуры лёгких собак

Плевра

Бронхи

Проводящие бронхиолы

Респираторная область

Норм. ткань

Скле-розир. плевра

Эпи-телий

Пери-бронх. соед. ткань

Прос-веты

Пери-бронх. скле-роз

Эпи-телий

Пери-бронх. соед. ткань

Прос-веты

Пери-бронх. скле-роз

Меж-альве-ол. пе-рего-родки

Межсегмент. и междольковая перегородки, периваскул. соед. ткань

Прос-веты

Скле-розир. меж-альв. пере-гор.

D3

0,72

4

0

0,17

0,03

0,05

0,08

0

1,09

2,23

1,13

0

22,75

0,48

71,92

0,07

D17

32

0,36

0,91

0,07

0,93

0,04

0

1,09

4,65

0,59

0

53,04

1,80

36,22

0,31

D22

64

0,10

1,33

0,10

0,38

0,43

0

0,48

5,49

1,40

0

16,24

3,48

62,52

6,83

D25

128

0,07

1,64

0,03

0,70

0,05

0

0,53

3,81

0,66

0,01

25,95

4,87

59,42

2,27

D30

365

0

2,40

0

0,62

0,03

0

0,07

11,54

0,18

0

44,51

9,99

27,09

3,56

D37

730

0,05

6,34

0

3,14

0,09

0

0,07

13,42

0,42

1,12

29,85

21,17

13,71

10,61

923S

1,4

4

0,17

0,17

0

0,51

0,03

0

0,17

0,87

0,50

0

71,92

1,22

24,11

0,33

796A

4

0,02

0,60

0,07

0,05

0

0

0,57

1,97

0,19

0

69,91

2,21

24,40

0

832B

128

0

2,60

0

3,87

0

0

0

17,00

0,46

0

59,04

6,31

8,72

1,99

836U

128

0

0,54

0

0,48

0

0

0,01

4,75

0,02

0

44,53

6,44

41,03

2,18

823B

365

0

1,76

0

1,99

0,19

0

0,01

22,98

0,38

0

25,06

4,05

26,66

16,93

830V

365

0

2,47

0

3,01

0,08

0

0,04

12,76

0,04

0

41,01

19,33

16,41

4,84

D10

2,8

4

0,03

0,09

0,03

0,37

0,27

0

1,11

2,06

0,49

0

53,19

0,93

41,36

0,07

D9

4

0

0,37

0,04

0,41

0,11

0

1,14

1,43

0,79

0

45,82

0,90

49,00

0

D27

128

0,64

2,34

0,07

2,16

0,24

0,14

0,02

10,32

0,40

0,24

46,74

6,74

21,04

8,92

D28

128

0,15

4,70

0,01

2,23

0,14

0

0,14

3,79

0,31

0

32,88

8,47

45,48

1,72

D31

365

0,13

6,66

0

2,57

0,29

0

0,28

11,38

0,49

0

34,31

13,58

17,25

13,06

839C

365

0

3,95

0

4,56

0

0

0

8,64

0,29

0

25,38

14,74

26,15

16,28

При тех размерах частиц, которые были использованы при ингаляции собак в настоящем исследовании (АМАД 0,72, 1,4 и 2,8 мкм), склерозирование лёгочной ткани наблюдалось, в основном, в респираторном отделе лёгких.

Для оценки поглощенных доз в различных органах человека в результате внутреннего облучения радионуклидами используют биокинетические модели, которые являются математическими описаниями транспорта и экскреции радиоактивного вещества в организме и позволяют теоретически определять содержание радионуклида в органе и кинетику обмена вещества в нём (ICRP 66, 1994; ICRP 67, 1993). В настоящее время большое внимание уделяется созданию специфичных биокинетических моделей для различных химических элементов с учетом неравномерности облучения органа, в частности лёгких, и неопределенностей, вызванных этим обстоятельством (Diel J. et al., 2007).

Со времени публикации модели дыхательного тракта человека (ICRP 66, 1994) выполнен ряд работ, результаты которых свидетельствуют о долгосрочной задержке частиц в лёгких (Leggett R.W. et al., 2005; Gregoratto D. et al., 2010). По мнению В.Ф. Хохрякова (1984), который добавил в модель дыхательного тракта МКРЗ-30 (ICRP 30, 1979) компартмент «депо фиксации», вся энергия распада альфа-частиц плутония в лёгких, в том числе находящихся в депо фиксации, должна учитываться при расчете поглощенной дозы. В терминологии концепции «источник – мишень», используемой МКРЗ при оценке поглощенных доз облучения в органе от различных источников излучения, это означает, что доля энергии ионизирующего излучения вида R, которая поглощается в ткани-мишени T (в данном случае, всё лёгкое, L) за время t при распаде радионуклида в ткани-источнике S (в данном случае, в депо фиксации, DF), AF(TS, t)R, равна 1:

AF (LDF, t)=1.                                                                                (1)

Позднее С.А. Романов (2003) предложил альтернативную гипотезу – концепцию «потерянной дозы», заключающуюся в том, что при расчете поглощенной дозы следует исключать энергию частиц, относящихся к депо фиксации в лёгких, т.е.

AF (LDF, t)=0.                                                                                (2)

В настоящей работе предлагается модификация концепции «потерянной дозы». А именно, предполагается, что сразу после поступления частиц плутония в респираторный тракт вся энергия, выделившаяся при их распаде, передается окружающим тканям лёгкого. Под действием ионизирующего альфа-излучения частиц плутония, расположенных в межальвеолярных перегородках, происходит гибель эндотелия капилляров и альвеолоцитов. Просветы капилляров закупориваются, начинают интенсивно размножаться фибробласты, происходит склерозирование межальвеолярных перегородок (Аристов В.П., 1974). Частицы плутония, расположенные в склерозированных межальвеолярных перегородках облучают теперь радиорезистентную соединительную ткань. Таким образом, предпологается, что энергия альфа-излучения, выделившаяся при распаде плутония в депо фиксации и достигшая ткани-источника L, убывает со временем.

Так как содержание радионуклида напрямую связано с энергией, выделяемой при распаде альфа-частицы, предполагаем, что доля энергии, выделившаяся при распаде плутония в депо фиксации, от общей энергии альфа-излучения, выделившейся при распаде плутония во всем лёгком, равна доле числа распадов альфа-частиц в депо фиксации от общего числа распадов во всем лёгком. Таким образом:

AF (LDF, t) =1 – F(t),                                                                        (3)

где        F(t) – функция доли содержания плутония в депо фиксации от времени.

Распад альфа-частицы визуализируется на гистоавторадиограмме в виде трека. Таким образом, результаты, полученные в настоящем исследовании, позволяют найти функцию доли энергии, выделившуюся при распаде плутония в депо фиксации, от времени.

Данные по динамике накопления плутония в склерозированных очагах лёгочной ткани собак (т.е. в депо фиксации), приведенные в таблице 6, удовлетворительно описываются уравнением линейной регрессии без свободного члена (см. таблицу 7):

F(t)=k·t,  при t < 730 сут.                                                                        (4)

где        k – угол наклона прямой, [сут-1],

t – период после ингаляции, [сут].

Таблица 7 – Значения коэффициентов уравнений линейной регрессии (4) и коэффициентов корреляции для зависимости относительного содержания плутония в депо фиксации от времени после ингаляции для трёх групп собак

АМАД, мкм

(k ± k) 10-4, сут-1

r *

0,72

1,42 ± 0,33

0,74

1,4

2,83 ± 0,72

0,78

2,8

4,03 ± 0,46

0,93

* r – коэффициент корреляции (p < 0,05)

Угол наклона прямых в уравнении (4) характеризует динамику относительного содержания плутония в депо фиксации. Все уравнения линейной регрессии (4), полученные для трех АМАД, были статистически значимыми по F-критерию Фишера (p < 0,05), коэффициенты угла наклона прямых и соответствующие им коэффициенты корреляции были также статистически значимыми по t-критерию Стьюдента (p < 0,05).

При попарном сравнении коэффициентов угла наклона прямых (см. таблицу 7) было выявлено статистически значимое различие только между коэффициентами k, соответствующими группам собак, ингалированных аэрозолями 239PuO2 с АМАД 0,72 мкм и 2,8 мкм (Стьюдент, p < 0,05). Таким образом, с увеличением АМАД ингалируемого аэрозоля отмечен рост доли плутония в депо фиксации.

Полученные результаты согласуются с результатами работы Guilmette R.A. et al. (1984), проведенной на собаках из настоящего эксперимента. В упомянутой работе был выявлен рост периода полувыведения плутония из лёгких собак с увеличением АМАД аэрозоля: периоды полувыведения плутония из лёгких собак, которым ингалировали аэрозоли 239PuO2 с АМАД 0,72, 1,4 и 2,8 мкм, составили 680, 1400 и 1800 суток, соответственно.

Полученные в настоящем исследовании данные по динамике накопления плутония в депо фиксации можно использовать для более корректной оценки поглощенной дозы.

По определению, поглощенная доза альфа-излучения в лёгких вычисляется по формуле:

                                               (5)

где        D – поглощенная доза облучения в лёгких, [Гр],

EL – полная энергия альфа-излучения, переданная ткани лёгких, [МэВ],

mL – масса лёгких, [кг],

1,6 · 10-13 – постоянная перевода, [Дж/Мэв],

N – число альфа-распадов,

E – энергия альфа-частицы, [МэВ],

AF(TS, t), –доля энергии альфа-излучения, которая поглощается в ткани-мишени Т за время t при распаде плутония в ткани-источнике S.

В рамках выдвинутых гипотез о динамике накопления плутония в депо фиксации (4) и необходимости вычитания доли энергии, выделившейся при распаде радионуклида в депо фиксации, из общей доли энергии, выделившейся при распаде плутония во всем лёгком, за время t (3), формула расчета поглощенной дозы облучения в лёгких (5), примет вид:

                       (6)

Данные по микрораспределению плутония в лёгких человека (Романов С.А., 2003), дополненные информацией, полученной в настоящем исследовании, по динамике накопления содержания плутония в депо фиксации в лёгких, позволят разрабатывать и тестировать биокинетические и дозиметрические модели специфичные для плутония.

Количественная оценка микрораспределения плутония в костной ткани человека

Подсчитано число треков осколков деления плутония в каждом структурном элементе костной ткани, а также площадь этих структур на слайдах. Для определения площадей эндостальных поверхностей измеряли длины границ раздела костная ткань – костный мозг и костная ткань – просветы гаверсовых каналов с помощью программы Axiovision Rel. 4.7. Полученные значения длины границ раздела умножали на 16,2 мкм – максимальное расстояние от поверхности костного среза, с которого треки осколков деления плутония достигли бы лексановской пленки, выступающей в роли трекового детектора. Нахождение площадей остальных областей осуществлялось посредством программы Axiovision Rel. 4.7. Результаты подсчета треков осколков деления плутония в различных областях костной ткани, площадь этих областей на изучаемых препаратах и средние плотности треков на единицу поверхности приведены в таблице 8.

Таблица 8 – Результаты подсчета треков осколков деления плутония в различных областях костной ткани, площадей этих областей на препаратах и значения средней плотности треков в этих областях

Тип кости

Отдел

Число треков в отделе

Площадь области подсчета треков,

10-7, м2

Средняя плотность треков, 107, трек/м2

Кортикальная

Собственно костная ткань

6 283

25,3

248,3

Полости гаверсовых систем

29

0,5

58,0

Эндост

985

0,8

1 166,7

Эндост гаверсовых каналов

415

0,4

Трабекулярная

Собственно костная ткань

10 165

27,1

375,1

Эндост

9 955

9,2

1 082,1

Костный мозг

2 728

216,6

12,6

Полученные данные продемонстрировали неравномерное микрораспределение плутония в костной ткани. Средняя плотность треков осколков деления плутония в эндосте выше, чем в собственно костной ткани, в кортикальной кости – в 4,7 раза, в трабекулярной кости – в 2,9 раза, хотя значения средней плотности треков в эндосте кортикальной и трабекулярной кости практически равны.

Полученные в настоящем исследовании данные позволяют протестировать параметры текущей биокинетической модели экстрапульмонального отдела МКРЗ-67, рекомендуемой для обеспечения стандартов радиационной защиты. Рассмотрено соотношение числа треков в собственно костной ткани (объеме), q(V), к числу треков в эндосте (на поверхности), q(S), в кортикальной и трабекулярной кости – q(CV)/q(CS) и q(TV)/q(TS), соответственно.

Для аппроксимации полученных данных (см. таблицу 8) на весь скелет использованы данные МКРЗ-89 (ICRP-89, 2002), представленные в таблице 9, и получены значения количества треков осколков деления плутония (т.е. содержания) в собственно костной ткани и в эндосте кортикальной и трабекулярной кости. При этом для определения объема костной ткани, в котором посчитаны треки осколков деления плутония, площадь области подсчета треков умножалась на длину трека в костной ткани (16,2 мкм).

Таблица 9 – Значения объемов и площадей поверхности костной ткани в кортикальной и трабекулярной кости в скелете стандартного мужчины (ICRP-89, 2002)

Тип кости

Объем костной ткани, см3

Площадь поверхности костной ткани, м2

Кортикальная кость

2130

6,5

Трабекулярная кость

580

10,5

С помощью программного обеспечения, разработанного специалистами ЮУрИБФ на основе биокинетической модели МКРЗ-67, проведены расчеты для двух сценариев поступления плутония: острого (поступление в первый рабочий день) и хронического (равномерное поступление на протяжении всего времени контакта с радионуклидом). Фактические и расчетные значения отношений треков осколков деления плутония в объеме кости к числу распадов на поверхности кости представлены в таблице 10.

Как свидетельствуют данные таблицы 10, фактическое отношение значений содержания плутония в объеме кости к содержанию нуклида на поверхности в 10 раз выше, чем рекомендовано МКРЗ67, для кортикальной кости и в 2 раза выше для трабекулярной кости.

Различие в фактических и расчетных значениях отношения числа треков осколков деления плутония в объеме кости к числу треков на ее поверхности, вероятнее всего, связано с различиями в анатомическом строении скелета человека и животных, на которых была создана биокинетическая модель экстрапульмонального отдела МКРЗ-67.

Полученные в настоящей работе количественные данные по микрораспределению плутония в костной ткани человека требуют уточнения в дополнительных исследованиях, для того чтобы провести коррекцию параметров обмена биокинетической модели скелета, с привлечением данных по количественному микрораспределению плутония в других костях скелета человека и случаев с различными ритмами поступления радионуклида.

Таблица 10 – Фактические и расчетные значения отношений числа распадов в объеме кости к числу распадов на поверхности кости в кортикальной и трабекулярной кости

Параметр

Фактические

значения

Расчетные значения

Сценарий поступления

острое

хроническое

q(CV)/q(CS) а

4,3

0,4

0,3

q(TV)/q(TS) б

1,2

0,6

0,6

а q(CV) и q(CS) – количества треков в объеме и на поверхности кортикальной кости, соответственно;

б q(TS) и q(TV) – количества треков в объеме и на поверхности трабекулярной кости, соответственно.

Количественная оценка микрораспределения плутония в печени человека

В рамках настоящего исследования проанализированы гистоавторадиограммы печени 11 регистрантов РХТЧ (см. таблицу 4). Средний возраст регистрантов составил (58,1 ± 6,5) лет. У всех регистрантов зарегистрированы и верифицированы опухоли печени. Среди злокачественных заболеваний печени выбранных регистрантов преобладали гемангиосаркомы (6 случаев из 11).

На всех гистоавторадиограммах четко определялись многочисленные одиночные треки. Основываясь на данных профмаршрута привлеченных регистрантов, наблюдаемые треки были отнесены к 239Pu. Данные по среднему количеству треков на одну гистоавторадиограмму представлены в таблице 4. Коэффициент корреляции между содержанием плутония в печени по результатам радиохимического анализа и средним количеством треков на одну гистоавторадиограмму печени был статистически значимым (r = 0,81) с уровнем значимости p < 0,05 (см. рисунок 1).

Изучено количественное микрораспределение плутония в печеночной ткани как в отсутствие опухолевой ткани на гистоавторадиограммах (7 регистрантов), так и при наличии таковой (4 регистранта). Данные по относительному микрораспределению плутония в различных гистологических структурах печени всех регистрантов представлены в таблице 11 и на рисунке 2.

При анализе гистоавторадиограмм максимальное количество треков зарегистрировано в печеночных дольках. Гораздо меньше треков выявлено в структурах портальных трактов. В дольке печени треки чаще регистрировались в цитоплазме гепатоцитов. Минимальное число треков плутония наблюдалось в клетках Купфера.

Рисунок 1 – Корреляция между содержанием плутония в печени регистрантов по данным радиохимического анализа и средним количеством треков на одну гистоавторадиограмму

Так как в исследование были взяты микропрепараты, содержащие и не содержащие участки опухолевой ткани, микрораспределение плутония в таких препаратах изучалось в отдельности для каждого участка. В препаратах, не содержащих фокусов неопластического роста, среднее значение доли треков, зарегистрированных в гепатоцитах, составило (70,9 ± 1,4)%, в синусоидах – (20,6 ± 2,9)%, в клетках Купфера и строме портального тракта – (2,7 ± 1,1)% и (2,5 ± 1,1)%, соответственно.

В срезах печени, содержащих очаги опухолевого роста, среднее значение доли треков в гепатоцитах составило (46,9 ± 2,9)%, в синусоидах – (11,5 ± 5,2)%, строме портального тракта – (4,6 ± 2,4)% и в клетках Купфера – (0,5 ± 0,5)%.

В целом распределение долей треков в тех или иных структурах печени вне опухоли в изучаемых подгруппах статистически значимо не отличалось (по критерию Стьюдента для малых выборок при p < 0,05). В препаратах, характеризующихся наличием как интактной ткани, так и фокусов неоплазии, преобладали треки, локализованные в гепатоцитах.

Результаты настоящего исследования подтверждают данные, которые были получены в работе Нифатова А.П. (1964) при изучении качественного микрораспределения плутония в печени человека. Отличием данной работы от вышеуказанной является выбор регистрантов – все они имели опухоли. Данные таблицы 4 показывают, что наиболее высокое содержание плутония в печени зарегистрировано при гемангиосаркоме и наименьшее при

Таблица 11 – Относительное микрораспределение плутония в печени человека (%)

Код в РХТЧ

Гистологическая структура

Опухоль

Печеночная долька

Триада (портальный тракт)

Другое д

Гепатоцит

Синусоид

Клетка

Купфера

Строма

Желчный проток

Печеночная артерия

Печеночная вена

020 а

43,7

5,7

0

0,8

0

0

0

2,0

47,8

084

73,8

22,6

0,4

1,4

0

0

0

1,7

0

106 а

42,9

20,0

1,9

8,6

0

0

0

0

26,7

147

75,0

21,9

1,6

0

0

1,6

0

0

0

201

66,1

22,8

9,0

1,2

0

0

0

0,9

0

214 а

55,6

0

0

0

0

0

0

22,2

22,2

277 а

45,5

20,5

0

9,1

4,5

0

0

9,1

11,4

366

67,2

15,6

1,6

6,3

3,1

0

4,7

1,6

0

467

74,1

24,4

1,5

0

0

0

0

0

0

517

72,3

6,2

3,1

0

0

0

0

18,5

0

522

68,1

30,5

1,4

0

0

0

0

0

0

M ± m б

62,2 ± 3,9

17,3 ± 2,8

1,9 ± 0,8

2,5 ± 1,1

0,7 ± 0,5

0,1 ± 0,1

0,4 ± 0,4

5,1 ± 2,4

9,8 ± 4,8

M ± m в

70,9 ± 1,4

20,6 ± 2,9

2,7 ± 1,1

1,3 ± 0,9

0,4 ± 0,4

0,2 ± 0,2

0,7 ± 0,7

3,2 ± 2,6

M ± m г

46,9 ± 2,9

11,5 ± 5,2

0,5 ± 0,5

4,6 ± 2,4

1,1 ± 1,1

0

0

8,3 ± 5,0

27,0 ± 7,6

а Случаи, на гистоавторадиограммах которых имелись опухоли печени

б Среднее значение и стандартная ошибка для всех случаев

в Среднее значение и стандартная ошибка для случаев без фокусов неоплазии на гистоавторадиограммах

г Среднее значение и стандартная ошибка для случаев с фокусами неоплазии на гистоавторадиограммах

д Другое – другие гистологические структуры печени, не относящиеся к печеночной дольке и триаде, такие как центральная вена,

внепеченочный желчный проток, долевые и сегментарные артерии и вены

холангиоцеллюлярном раке. Несмотря на наличие опухолей на гистоавторадиограммах, представляется вероятным накопление плутония в гепатоцитах даже в отдаленные сроки после прекращения поступления.

Рисунок 2 – Микрораспределение треков плутония в печени, все наблюдения

Вместе с тем, полученные данные отличаются от данных экспериментальных исследований (Бухтоярова З.М. и Нифатов А.П., 1969; Лемберг В.К. и соавт., 1961; Gearhart J.M. et al., 1980). Исследования, проведенные на животных (крысах, кроликах и собаках), показали, что после внутрибрюшинного или внутривенного введения азотнокислой соли плутония радионуклид локализуется преимущественно в клетках Купфера и, в меньшей степени, в гепатоцитах. Такое расхождение результатов связано с различными путями поступления плутония в организм. В экспериментальных работах проводили внутривенное введение плутония в виде различных солей, вследствие чего радионуклид поступал в печень в коллоидной форме. В настоящем исследовании у работников ПО «Маяк» имело место ингаляционное поступление, и плутоний при этом поступал в печень в ионной форме.

Таким образом, изучение количественной оценки микрораспределения плутония в печени человека подтвердило неравномерность распределения плутония в печени при ингаляционном поступлении.

ВЫВОДЫ

  1. Впервые проведена количественная оценка динамики микрораспределения плутония в различных структурных элементах лёгких после однократной ингаляции собакам аэрозолей диоксида плутония с разным АМАД. Установлено, что доля плутония в депо фиксации растет с увеличением АМАД и имеет статистически значимую линейную зависимость от времени, прошедшего после ингаляции, при сроках наблюдения до двух лет. Предложен новый способ учета содержания плутония в депо фиксации для расчета поглощенной дозы облучения в лёгких.
  2. Впервые проведена количественная оценка микрораспределения плутония в костной ткани человека с применением метода нейтронно-индуцированной авторадиографии к образцам грудного позвонка. Получено, что в грудном позвонке регистранта (случай 440) средняя плотность треков осколков деления плутония в эндосте выше, чем в собственно костной ткани, в кортикальной кости – в 4,7 раза, в трабекулярной кости – в 2,9 раза. Показано, что фактическое отношение содержания плутония в объеме кости к содержанию на костной поверхности превышает значение, рекомендованное МКРЗ-67, более чем в 10 раз для кортикальной кости и в 2 раза для трабекулярной кости.
  3. Впервые количественно оценено микрораспределение плутония в печени человека при ингаляционном поступлении. Показано преимущественное накопление радионуклида в гепатоцитах (62,2 %), что подтвердило данные, полученные при качественной оценке микрораспределении плутония в печени человека.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

  1. Hahn F.F., Romanov S.A., Guilmette R.A., Nifatov A.P., Zaytseva Y.V., Diel J.H., Allen S.W., Lyovkina Y.V. Distribution of plutonium particles in the lungs of Mayak workers // Radiat. Prot. Dosim. – 2003. – Vol. 105, № 1. – P. 81–84.
  2. Лёвкина Е.В., Нифатов А.П., Зайцева Е.В. Морфологические изменения ткани лёгкого при инкорпорации плутония // Ядерно-промышленный комплекс Урала: проблемы и перспективы: тез. докл. II-ой молодежной науч.-практ. конф.– Озёрск, 2003. – С. 56–58.
  3. Romanov S.A., Guilmette R.A., Hahn F.F., Nifatov A.P., Zaytseva Y.V., Lyovkina Y.V. Modifying the ICRP 66 dosimetry model based on results obtained from Mayak plutonium workers // Radiat. Prot.Dosim. – 2003. – Vol. 105, № 1. – P. 85–90.
  4. Романов С.А., Зайцева Е.В., Нифатов А.П., Лёвкина Е.В., Хан Ф.Ф., Гилметт Р.А. Микрораспределение плутония-239 в лёгких // Сибирский медицинский журнал. – 2003. – Т. 18, № 5. – С. 112–118.
  5. Лёвкина Е.В., Романов С.А., Миллер С.С., Крэйнбьюл М.П., Белосохов М.В. Количественное микрораспределение плутония в костной ткани человека в условиях профессионального облучения // Радиационная биология. Радиоэкология. – 2008. – Т.48, №3. – С. 356–363.
  6. Романов С.А., Лёвкина Е.В., Зайцева Е.В., Миллер С.С., Крэйнбьюл М.П. Особенности микрораспределения плутония-239 в костной и мягких тканях у человека // Вопросы радиационной безопасности. – 2008. – №4. – С. 44–59.
  7. Лёвкина Е.В., Белосохов М.В., Аладова Е.Е., Киселёва О.И., Романов С.А. Количественное микрораспределение плутония в печени работников радиохимического производства // Медицинская радиология и радиационная безопасность. – 2010. – Т.55, № 4. – С. 31–36.
  8. Lyovkina Y.V., Miller S.C., Romanov S.A., Krahenbuhl M.P., Belosokhov M.V. Quantitative plutonium microdistribution in bone tissue of vertebra from a Mayak worker // Health Phys. – 2010. – Vol. 99, № 4. – P. 464–470.
  9. Лёвкина Е.В., Романов С.А., Белосохов М.В., Киселёва О.И., Востротин В.В. Динамика формирования плутониевого пневмосклероза у собак // Хроническое радиационное воздействие: эффекты малых доз»: тез. докл. IV Междунар. конф.– Челябинск, 2010. – С. 14–15.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

АМАД        Активностный медианный аэродинамический диаметр

ЗНО                Злокачественные новообразования

МКРЗ                Международная комиссия по радиологической защите

НИАР                Нейтронно-индуцированная авторадиография

ПО «Маяк»        Производственное объединение «Маяк»

РХТЧ                Радиобиологическое хранилище тканей человека

ЮУрИБФ        Южно-Уральский институт биофизики

DF                Депо фиксации

L                Лёгкие

 



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.