Церий был открыт в 1803 г. шведским химиком Берцелиусом. Название получил в честь планеты Цереры. Это элемент III группы Периодической системы Д. И. Менделеева с атомной массой 140,2, порядковым номером 58. В настоящее время известно несколько изотопов церия — от 132Ce до 146Ce. Наибольшее токсикологическое значение имеет 144Ce. Содержание изотопов церия в неразделенной смеси продуктов деления составляет около 6%.
144Ce — β-, γ-излучатель, Еβ=0,32 МэВ, Еγ=0.134 МэВ. Период полураспада 284,5 сут. Его дочерний продукт 144Pr обладает значительно большей энергией излучения — 2,97 МэВ, но имеет короткий период полураспада (Л/г—]7 мин). 144Ce применяется как аппликатор при лечении рака кожи.
144Ce может поступать в организм через ЖКТ, легкие и кожу. Резорбция 144Ce из ЖКТ невысокая и составляет от 0,01 до 1%. После ингаляционного воздействия 144Ce в концентрации 14,8-104 Бк/л в организм поступает до 52,5% радионуклида. Основное количество 144Ce откладывается в носоглотке (38,3%), в ЖКТ (21,7%) и в легких (до 19,7%) [62]. Проникновение 144Ce через кожу по данным некоторых авторов составляет от 0,09 до 0,68%.
По типу своего распределения церий относится к группе радионуклидов, преимущественно накапливающихся в органах с ретикулоэндотелиальной тканью. Путь введения радионуклида не меняет характер распределения его в организме. В работе [159] указывается, что в печени крыс депонируется 59%, а в костной ткани 27,7% всего 144Ce, поступившего в организм.
При подкожном введении 3,7· 104 Бк на крысу 144Ce избирательно откладывается в печени (55%) и скелете (25%), а тип распределения церия в органах различных животных одинаков [74].
Ю. И. Москалев и В. Г. Куликова изучали распределение 144Ce в организме разных животных при различных путях поступления (табл. 6.3).
При внутрибрюшинном введении 144Ce в организм собак наибольшее содержание отмечается в печени и скелете. Максимальное накопление в печени отмечено на 8-е сут. (41,3%). Максимальное содержание в скелете было на 16-с сут. ( 14,2%). Значительные количества 144Ce наблюдались в мышцах —до 2,26%, коже — до 1,65% на 8-е сут. Содержание 114Cе в почках. легких, желудке было незначительным. Наименьшее количество 144Ce определяли в семенниках.
Таблица 6.3. Содержание 144Ce в органах собак после внутрибрюшинного введения (% введенного)
Имеются различия в выведении 144Ce из организма различных животных. Так, у мышей, крыс и морских свинок к 32— 64 сут. в печени остается около 1—3%, а в печени собак 19— 27%.
Вид и возраст животных существенно влияет на отложение церия в скелете. У молодых животных 144Ce в скелете откладывается в большом количестве. В бедре взрослых кроликов содержалось 0,64%, а у молодых — 2,32%.
Авторы считают, что всасывание 144Ce в ЖКТ составляет меньше 0,05%.
В исследованиях Г. К/ Королева установлено, что 144Ce в дозе 1,48· 104 Бк/г медленно всасывается из легких. Половина радионуклида покидает органы дыхания через 1 сут. Через 6 сут. максимальное количество 144Ce в легких составляет 41%. Автор отмечает, что наибольшее количество 144Ce откладывается в печени крыс (27±2,4%) и скелете (15±0,79%). А. В. Федорова и другие крысам внутривенно вводили хлорид 144Ce в дозе 0,37 мБк на крысу. Определяли содержание 144Ce в крови, печени и костной ткани.
В костной ткани через 1 сут. на неорганическую фракцию приходилось в среднем 9% изотопа. Остальной 144Ce связывался с белковыми компонентами ткани, из которых па долю коллагена, альбумоидов и прочих белков приходилось 71, 16 и 3% соответственно. В последующие сроки доля церия, связанного с коллагеном, возрастала за счет уменьшения его содержания в прочих белках. В мышечной ткани практически весь церий был связан с коллагеном. При внутривенном введении 144Ce в ранние сроки до 70% его откладывается в печени, где концентрация в 10 раз выше, чем в других органах.
Намени и другие изучали влияние ингаляции SO2 на отложение 144Ce в легких белых крыс. Было установлено, что изменения бронхиального дерева, возникшие в результате длительного вдыхания SO2, повышают отложение церия и изменяют кинетику его распределения в организме. SO2 как одна из компонент загрязненности атмосферного воздуха должна приниматься во внимание как фактор, усиливающий повреждающее действие изолированных радионуклидов.
Важное практическое значение имеют сведения о динамике накопления 144Ce в организме животных при хроническом поступлении. В работе X. В. Григорян [117] показано, что при длительном поступлении 144Ce в течение 120 сут. через ЖКТ в дозе 29,6· 103 Бк и кожу в количестве 18,5-104 Бк резорбция его не превышает 0,1—-0,15% введенного количества. При обоих путях поступления в организм основное количество 144Ce откладывается в скелете. Однако по мере удлинения срока хронического воздействия доля радионуклида в скелете возрастает, а в печени и других органах снижается.
Существенное влияние на характер всасывания и распределения 144Ce в организме имеют pH раствора, изотопный и неизотопный носитель, ультрафиолетовое облучение и количество введенного радионуклида. Изотопный носитель (стабильный церий) в количестве 0,2—3 мг резко изменяет распределение, выделение, скорость и величину всасывания 144Ce. При подкожном введении снижается всасывание 144Ce из подкожной клетчатки, при внутривенном — уменьшается выделение его с калом, увеличивается отложение этого радионуклида в костном мозге, селезенке, надпочечниках, яичниках и легких. Неизотопный носитель (СаCl2) увеличивает всасывание 144Ce из подкожной клетчатки. При внутривенном введении повышает содержание 144Ce в костной ткани [74].
С увеличением pH исходного раствора величина и скорость отложения 144Ce значительно возрастают в органах, богатых ретикулоэндотелиальной тканью (селезенка, печень, костный мозг, надпочечники) и снижаются в скелете и почках [74].
По данным X. В. Григорян [117] дополнительное ультрафиолетовое облучение организма животных увеличивает резорбцию Н4Ce через кожу. В работе [62] показано, что небольшое количество 144Ce значительно быстрее всасывается из легких и быстрее накапливается во внутренних органах. Это, по- видимому, связано с тем, что такое количество 144Ce не оказывает повреждающего действия органов и тканей. Большая доза 144Ce вызывает бронхопневмонию и стазы кровотока, что препятствует всасыванию радионуклида. Известно, что 114Cе способен образовывать коллоиды и комплексы с белками. При введении больших количеств радионуклида возрастает образование коллоидов и их комплексов с белками, а это способствует удлинению времени всасывания.
Таким образом, преимущественное отложение 144Ce в печени и органической части скелета в известной мере связано со способностью радионуклида образовывать коллоиды. В печени он поглощается ретикулоэндотелиальной тканью, а в костях — коллагеновой фракцией. Длительная задержка 144Ce в организме объясняется его хорошими адсорбционными свойствами. Церий может всасываться и в ионогенной форме [7].
Представляют интерес данные о характере микpopаспределения 144Ce. В исследованиях на разных видах животных показано [74], что концентрация 144Ce в корковом слое почек выше, чем в мозговом, в артериях в 2—3 раза выше, чем в венах. Самое низкое количество 144Ce отмечено в различных частях головного мозга. Гистоауторадиографические исследования показали, что при интратрахеальном введении наибольшее количество 144Ce в первые сутки находится в альвеолах и межальвеолярных перегородках. Через 30 сут. после введения радионуклид откладывается только в межальвеолярных перегородках [62].
Выделение 144Ce из организма происходит в основном с калом. После интратрахеального введения в течение 10 сут. с калом выделилось 28%, а с мочой всего лишь 1,2% введенного количества 144Ce [62].
Церий обладает выраженным биологическим действием па организм животных (табл. 6.4).
Из таблицы видно, что собаки в 12—15 раз, а кролики в 5—7 раз чувствительнее мышей и крыс к действию 144Ce.
Остроэффективные дозы 144Ce вызывают у животных лучевое поражение организма, которое характеризуется панмиэлофтизом, гемморрагическим синдромом, дегенеративно-некробиотическими изменениями паренхиматозных органов. При воздействии 144Ce у собак возникает повреждение ЖКТ с избирательной локализацией некрозов и язв в слизистой пилорической части желудка и двенадцатиперстной кишки, слепой и прямой кишках.
Таблица 6 4. Значения ЛД50 для различных сроков при поражении 14Cе (10« Бк/г)
144Ce, введенный крысам в дозе 11,1-104 Бк/г, вызывает снижение количества гемоглобина, эритроцитов и лейкоцитов [62]. Регистрируются качественные изменения в клетках крови, снижение ядросодержащих клеток в костном мозге. Наблюдалось преимущественное угнетение элементов миэлоидного ряда по сравнению с эритробластическим. При подостром поражении 144Ce у животных происходит патологическая регенерация кроветворения. Развиваются дистрофические, прецирротические изменения и циррозы печени [119]. При воздействии хронически эффективных доз (0,037— 1,48)-104 Бк/г у крыс, мышей, кроликов и собак возникают циррозы и опухоли печени. Примерно у 50% крыс и кроликов развиваются остеосаркомы.
Ландгрен и другие изучали влияние возраста животных на биологическое действие 144CeO2 и сравнивали биологические эффекты при подобных поглощенных дозах в легких при однократном и многократном воздействии. Первичные опухоли легких наблюдали у 7 из 197 хомячков, подвергавшихся многократным воздействиям, погибшим на 177—685-е сут. после начальной ингаляции, при этом поглощенные дозы в легких составляли 140—500 Гр. При однократной ингаляции при концентрации 144Ce (1,48—37) ·104 Бк первичные опухоли легких развились у 6 из 153 хомяков, подвергавшихся ингаляции в 84—220-дневном возрасте, погибших на 270—615-е сут. после воздействия при поглощенных дозах в легких 60—210 Гр. Не наблюдали опухолей легких в контроле и у хомяков, подвергшихся ингаляции в 360-суточном возрасте. Развитие первичных опухолей легких больше зависит от суммарной дозы в легких, чем от ритма накопления. Мышей подвергали воздействию аэрозоля 144CeO2 в дозах 0,74; 3,7 и 16,65·104 Бк в возрасте 70, 260, 450 сут. Установлено, что задержка 144Ce после воздействия и кумулятивная доза в легких, печени и костях были одинаковыми у мышей всех возрастов. Укорочение продолжительности жизни и частота радиационных пневмонии были выше у мышей, подвергавшихся воздействию 144CeO2 в возрасте 70 сут. Злокачественные опухоли легких чаще развивались у мышей, подвергавшихся воздействию 144CeO2 в возрасте 70 сут. Частота возникновения доброкачественных опухолей в легких была у мышей, подвергавшихся воздействию 144CeO2, выше, чем у контрольных животных, но не зависела от возраста, при котором это воздействие осуществлялось [176].
Длительное введение 144Ce в дозе 5,92-104 Бк/г вызывало у крыс раннее изменение липидных фракций крови, изменения активности холинэстеразы, эритроцитов и щелочной фосфатазы сыворотки крови [117].
В отдаленные сроки после введения 144Ce у крыс развиваются остеосаркомы, лейкозы, опухоли гипофиза, надпочечников, щитовидной железы, ЖКТ, печени, почек, молочных желез, яичников и легких [74, 117].
Неотложная помощь при поражении изотопами Ce.
Дезак тивация кожи 5%-ным раствором пентацина, 5%-ным раствором Na2 ЭДТА, 2%-ным раствором НО, препаратом «Защита-7», пастой 11 или 116. При поступлении Ce через рот — рвотные средства (1%-ный апоморфин — 0,5 мл подкожно) или промывание желудка водой. При ингаляционном поражении вдыхание аэрозоля 5—10%-ного раствора пентацина. Отхаркивающие (термопсис с содой). Солевые слабительные: Na2SO4 или MgSO4, 30,0 : 200,0, очистительные клизмы. Внутривенно: 5%-ный пентацин — 5—10 мл (вводить медленно!). Последующий курс лечения в течение месяца (10—20 инъекций).
Через сутки — повторное назначение слабительных для полного выведения церия из толстого кишечника. Очистительные клизмы [79].
ПДП 144Ce для персонала через органы дыхания составляет 59,2-104 Бк/год. ДК в воздухе рабочих помещений 23,68-10-2 Бк/л, в атмосферном воздухе 8, 14-10-3 Бк/л, в воде 4,44· 102 Бк/л.
