Уран и его соединения многие авторы справедливо относят к группе высокотоксичных соединений. Так, Я. Ворошильский считает, что уран принадлежит к сильнейшим протоплазматическим ядам, и токсичность его может быть сравнима только с сулемой. Впервые клиническая картина поражения ураном изучена Гмелиным. При введении кроликам солей урана автор наблюдал гастроэнтерит и множественные кровоизлияния во внутренние органы.
Таблица 10.8. Токсичность соединений урана для разных животных при подкожном введении
Исследования Bair е. а. (1973) показали, что у животных после введения урана в организм нарушается функция почек. В моче появляются сахар и белок. При любом пути введения урана в организм наблюдается однотипная картина поражения.
В. А. Саноцким и другими в опытах на разных видах лабораторных животных при различных путях введения уранилнитрата была изучена клиника поражения. Авторы показали, что уран вызывает последовательное развитие острого гастроэнтерита, паренхиматозного гепатита, нефрита, паралич конечностей. На вскрытии у животных наблюдались кровоизлияния в сердце и другие внутренние органы.
Оценивая токсичность урана, следует различать биологический эффект растворимых и нерастворимых соединений. Растворимые соединения урана более токсичны, чем нерастворимые. Из растворимых соединений урана более подробно изучен азотнокислый уранил. В табл. 10.8 приведены данные о токсичности растворимого и труднорастворимого соединений урана.
Растворимое соединение урана (азотнокислый уранил) значительно токсичнее труднорастворимого UF4. Наибольшая чувствительность к урану наблюдается у кроликов, менее чувствительными являются крысы.
У животных при поражении UO2(NO3)2-6H2O наблюдается потеря в весе, рвота, хрипы в легких. Изменения в крови: увеличение числа лейкоцитов, снижение содержания эритроцитов, гемоглобина и лимфоцитов. На вскрытии у животных наибольшие изменения отмечались со стороны почек. У собак при ингаляции в концентрации 20 мг/м3 наблюдались изменения в легких.
Наиболее токсичным среди растворимых соединений является UF«. Очень летучее вещество, быстро гидролизующееся на воздухе с образованием плотного белого дыма — фтористого уранила UO2F2 и фтористого водорода HF.
Ингаляция шестифтористого урана в концентрации 20 мг/м3 вызывает 100%-ную гибель кроликов и мышей (Д. Спигл, 1951). Отличительной особенностью этого соединения является поражение всех слизистых оболочек (глаз, носоглотки, губ, бронхов). Гибель животных наступает от легочных кровотечений и отека легких за счет HF. UOF2 вызывает поражение почек—дегенерация почечных канальцев. В крови повышается небелковый азот и азот мочевины.
Morrow (1981) подвергал собак ингаляционному воздействию 233TJFe или 234JO2F2 и исследовал поражение почек. Части собак дополнительно вводили внутривенно 235UO2F2. Установлено, что время задержки 235O2P2 в легких меньше времени задержки в легких 233O3 или нитратов урана и составляет меньше 20 мин. Скорость выведения 235U с мочой соответствует уравнению МКРЗ, предсказывающему выведение 80% в первые 24 ч. Пороговая доза для поражения почек составляет около· 10 мкг/кг. Наличие или отсутствие протеинурии не является ориентиром при выявлении поражения почек.
Gelein е. а. (1983) проводили ежедневные инъекции крысам урана (UO2F2) по 0,1 мг/кг в течение 6 сут. или по 1 мг/кг в течение 14 сут. до получения дозы 5 мг/кг. Наблюдалась выраженная зависимость от дозы по сравнению с крысами, получившими единственную дозу 5 мг/кг. Крысы, привыкшие к регулярному поступлению сублетальных доз UO2F2 на контрольную дозу 5 мг/кг, отвечают менее выраженной протеинурией и энзимоурией, пониженной глюкозоурией и аминокислотоурией. Эти же сублетальные дозы урана обусловливали зависимое от дозы подавление почечной функции, выражающееся в снижении выхода мочевины и креатинина.
Малорастворимые соединения урана — U3Ο8, UF4 менее токсичны при пероральном введении. Однако при ингаляции UF4 в концентрации 24 и 4 мг/м3 наблюдались у собак и кошек истощение, поражение почек, анурия, конъюнктивит и насморк. Животные погибали на 10—13-е сут.
Собак-биглей подвергали воздействию аэрозолей урановых руд, полученных с двух фабрик. Одна из этих руд содержала преимущественно аммонийдиуранат, а другая— U3Ο8. Установлено, что у собак, подвергнутых воздействию аэрозоля аммоний диураната, через 8 сут. наблюдались глюкозурия, протеинурия и значительное увеличение уровней азота мочевины и креатинина в крови. У собак, подвергнутых воздействию аэрозоля U3Ο8, не было отмечено никаких значительных изменений в сыворотке крови и моче (A. Eidson е. а. 1984).
Менее токсичным оказалась ингаляция диоксидом урана. Так, при ингаляции в концентрации 22—1,3 мг/м3 в течение месяца смертельные исходы при высокой концентрации отмечались в 60% случаев (А. Ротштейн, 1951). Токсичность диураната аммония изучалась при длительном ингаляционном поступлении в организм в концентрации 36 мг/м3. При ингаляции этого соединения у крыс наблюдались снижение массы тела, нарушение функции печени и почек, лейкоцитоз нейтрофильного характера, снижение гемоглобина и числа эритроцитов, увеличение числа эозинофилов. Диуранат аммония вызывал снижение бактерицидных свойств слизистой оболочки ротовой полости и повышение фагоцитарной активности нейтрофилов периферической крови. Патоморфологические изменения характеризовались развитием пневмонии, поражением почек и печени (Г. П. Галибин, 1976).
Таким образом, токсичность соединений урана определяется во многом их растворимостью. Кроме фактора растворимости при оценке степени токсичности урановых соединений следует учитывать дисперсность частиц. Так, по данным Вильсона токсичность U3O8 значительно зависела от дисперсности частиц. Мелкодисперсная фракция 0,5 мкм более токсична, чем пыль с диаметром в 2,5 мкм. У животных наблюдались более выраженная задержка роста, повреждение почек. Крупнодисперсная аэрозоль задерживалась в легких кроликов в меньшем количестве— 47 мкг/г, мелкодисперсные частицы обнаруживались в количестве 1525 мкг/г свежей ткани. Токсичность труднорастворимых соединений урана при ингаляционном поступлении значительно возрастает с увеличением количества мелкодисперсных аэрозолей во вдыхаемом воздухе.
Клиническая картина острого поражения растворимыми и нерастворимыми соединениями урана имеет определенное сходство. В том и другом случае различают несколько периодов в течение урановой интоксикации. Скрытый период продолжается от нескольких часов до нескольких суток. Период развертывания основных симптомов — обычно 5—7 сут. Исход интоксикации — 15—30 сут. Отдаленные последствия поражений — от нескольких месяцев до нескольких лет.
Скрытый период характеризуется вялостью, снижением аппетита. В период развертывания основных симптомов с 3—4-х сут. появляется жажда, на 5—7-е сут. рвота, гастрит, энтерит. При ингаляционном поступлении урана — хрипы в легких, начальные явления пневмонии. В последующие сутки развиваются симптомы поражения почек. Наиболее тяжелые изменения отмечаются на 8—10-е сут, часть животных погибает. На 10—13-е сут. наблюдается мышечная слабость, у некоторых животных паралич мышц и конечностей.
Период интоксикации ураном характеризуется выраженными изменениями со стороны крови. У животных отмечается ускоренная РОЭ, снижение резистентности эритроцитов, выраженный лейкоцитоз до 20 тыс. в I мм3 крови. Через 5 сут. развивается лейкопения. В формуле крови —сдвиг влево, лимфопения, моноцитоз, уменьшение количества эозинофилов. При острой интоксикации ураном ведущая патология наблюдается со стороны почек. Заболевание протекает по типу токсического нефрита и в тяжелых случаях сопровождается уремическим состоянием. Количество выделяемой мочи в первые сутки увеличивается, затем полиурия сменяется олигурией или анурией. В анализах мочи определяется белок, сахар, форменные элементы крови, ацетоновые тела, цилиндры, фосфаты, нарушение секреторной и реабсорбционной функции почек, увеличение в крови азотистых шлаков. В крови увеличивается небелковый азот и азот мочевины.
При остром воздействии различных соединений урана рано отмечаются нарушения деятельности со стороны ЖКТ. У животных развивается рвота, снижается аппетит, возникает энтерит. При воздействии малорастворимых соединений урана появляются диспептические явления, гипоацидный гастрит, нарушается углеводный, белковый, жировой и водный обмен. Выраженные изменения наблюдаются в сердечно-сосудистой системе. Ранняя сосудистая патология выявляется при поражении растворимыми соединениями урана. В большей степени поражаются сосуды почек, печени, легких и сердца. Из расширенных капилляров происходит диапедез эритроцитов, возникают микроскопические очажки кровоизлияний. При поражении ураном страдает лимфоидный аппарат селезенки и лимфатических желез. В острой стадии поражения атрофия лимфоидного аппарата развивается на 4—5-е сут. от начала воздействия.
Начальные признаки поражения костного мозга характеризуются гиперплазией с увеличением количества юных форм, затем наступает угнетение костномозгового кроветворения.
При ингаляционном воздействии различных соединений урана наблюдаются выраженные симптомы легочной патологии. Особенно отчетливо выявляется поражение органов дыхания при ингаляции UFe. Острое воздействие этого соединения вызывает эмфизему, поражение слизистых оболочек носовой полости, рта, бронхов, легких. На вскрытии — геморрагический отек легких. Менее выраженные изменения в легких — при воздействии малорастворимых соединений урана. При длительной работе в условиях высокой запыленности воздуха соединениями урана могут возникать поражения легких в виде начальных явлений пневмосклероза. У людей с выраженной интоксикацией может наблюдаться костноболевой синдром.
Таким образом, в клинике острого уранового отравления наряду с обширной патологией различных органов и систем ведущим является нарушение функции почек. Смерть животных в острый период наступает обычно в течение первых 10—15 сут. У выживших животных через 45 60 сут. наблюдается восстановление показателей белкового, углеводного, жирового обмена. Частично восстанавливается функция почек. Показатели периферической крови находятся на уровне нижней границы нормы или несколько сниженными.
Хроническая урановая интоксикация развивается в результате многократного, длительного воздействия различных соединений урана. Длительный период времени опытные животные не отличаются от контрольных. В последующем у них наблюдается некоторая вялость, снижение массы тела. В костном мозге отмечается раздражение эритропоэза, ускоренное созревание эритробластов, некоторое увеличение количества тромбоцитов. Отмечается раздражение лимфоидного аппарата — относительный и абсолютный лимфоцитоз. Затем наступает снижение количественных показателей крови (гемоглобин, эритроциты, ретикулоциты, тромбоциты, лейкоциты). Наблюдается абсолютная и относительная лимфопения, угнетение нейтрофильного лейкопоэза. Качественные изменения проявляются в анизоцитозе и пойкилоцитозе эритроцитов, пикнозе и гиперсегментозе нейтрофилов, вакуолизации протоплазмы. У животных постепенно нарастают изменения со стороны почек. В моче периодически отмечают сахар, белок, в крови — азотемия. Нарушаются функции печени, сердечно-сосудистой системы (ЭКГ), эндокринных желез. Изменения со стороны нервной системы характеризуются астеническим синдромом, вегетативной дисфункцией. Наличие белка в моче многие авторы связывают с поражением самой паренхимы почечной ткани.
Относительно урановой глюкозурии до настоящего времени нет единой точки зрения. Многие исследователи считают, что глюкозурия является следствием почечной патологии, другие связывают се появление с поражением печени. Есть мнение, что уран вызывает геморрагический паренхиматозный нефрит. Патология со стороны почек в ранний период связана с развитием некротического нефрита, который развивается в результате отложения иона уранила в эпителии канальцев. Помимо функциональных и морфологических изменений почек наблюдается патология других органов и систем.
Как при острых, так и при хронических нефритах наблюдаются изменения в печени. Ряд авторов считают изменения в печени вторичными, обусловленными почечной патологией. При хроническом поступлении урана в организм наблюдаются жировое перерождение печени, полиморфизм и вакуолизация ядер клеток, нарушение углеводного обмена. Такое комбинированное повреждение почек и печени диагностируют как токсический гепатонефрит.
В клинической картине поражения ураном также имеют место функциональные и органические повреждения центральной нервной системы, У животных отмечается возбуждение деятельности коры головного мозга, нарушается связь коры и подкорки, угнетается спонтанная деятельность коры, снижается реактивность бульбарных центров. При острой и хронической урановой интоксикации наблюдаются изменения в условно- рефлекторной деятельности, нарушаются процессы возбуждения и торможения (В. А. Назаров, 1957).
В отдаленные сроки после поражения и при длительной урановой интоксикации отмечаются нарушения половой функции и репродуктивной способности животных (Е. Майнард, X. Ходж, 1951) .
Патоморфологические изменения в органах и тканях при хроническом воздействии урана характеризуются дегенерацией эпителия извитых канальцев почек. В печени — умеренное жировое перерождение и небольшая дегенерация печеночных клеток. Наблюдаются изменения в кишечнике, легких, селезенке и других органах.
В литературе нет сведений об отдаленных последствиях поражения 238U. Ранее наблюдаемые изменения в легких у шахтеров Иохимсталя и Шнееберга следует относить не за счет действия чистого U, а за счет Ra, Rn и продуктов их распада. Однако следует отметить, что при хроническом действии труднорастворимых соединений урана и значительном депонировании их в легких возможно развитие патологических процессов за счет радиационного фактора.
В опытах на собаках с ингаляцией 235U, обладающего значительно большей радиоактивностью, чем 238U, в отдаленные сроки возникали злокачественные новообразования в легких. В этом случае биологический эффект был обусловлен не только химическими свойствами урана, но в большей степени его радиационным действием за счет α-излучения (М. Г. Тихая, А. П. Новикова, 1965).
Сведения о воздействии урана на организм человека очень ограниченны.
Хоулянд описал несчастный случай в результате взрыва большого баллона, содержащего UFe. Два смертельных поражения были получены при образовании химического облака, состоящего из b’F6, EO2F2 и HF. Три человека получили серьезные поражения легких, почек и кожи. Легкие поражения наблюдались у тринадцати человек из обслуживающего персонала. Авторы считают, что типичной картиной острого отравления человека UF0 является поражение дыхательных путей и почек. У пострадавших очень рано развивается слабость и прострация. Жалобы на удушье, боль за грудиной, цианоз, при прослушивании — хрипы в легких. Быстра развивается раздражающий кашель, выделяется зелено-серая мокрота, иногда с кровью. При острых воздействиях часто отмечается отек легких. Температура тела повышается в течение 12—72 ч. Наблюдались ожоги кожи, латентный период между началом поражения и развитием ожога составлял 2 ч и более. Отмечены также поражения роговицы глаз. Патология со стороны почек характеризовалась развитием альбуминурии, азотемии.
В сентябре 1984 г. в Великобритании двое молодых мужчин подверглись острому ингаляционному воздействию большого количества UFS и продуктам его гидролиза (UO2F2 и HF), смешанным с паром. У обоих возникли легочная эдема, химические конъюнктивиты (один с химической корнеальной эрозией), тошнота, рвота, психическое расстройство из-за страха перед последствиями, ожоги кожи смешанного происхождения и клинический шок. Концентрация урана в моче на 2-е сут. после аварии составила соответственно 510 и 150 мкг/л, а на 16-е сут. — недетектируемое количество и 20 мкг/л. Оба пострадавших были выписаны через 16 сут. с последующим лечением кожных поражений. Последующая дозиметрическая и медицинская оценка проводилась через 40 лет после аварии. Содержание U в выделениях было в пределах нормы (Меоге е. а., 1984).
Таким образом, острое воздействие UFg вызывает поражение кожи, глаз, слизистой дыхательных путей, легких за счет фтора и фтористого водорода. Изменения в почках связаны с воздействием фтористого уранила.
М. Эйзенбад (1958) приводит данные о состоянии здоровья лиц, занятых при обработке обогащенной урановой руды. Растворимые и нерастворимые соединения урана поступали в воздух, а затем в организм человека. При хроническом воздействии урана из 130 работающих у 7 человек был обнаружен нефроз почек. В моче наблюдались эритроциты, белок, цилиндры. Содержание урана в моче составляло 3,46 мг/л. У второй группы работающих в 100 человек при воздействии труднорастворимых соединений урана в концентрации 0,5—2,5 мг/м3 авторы не обнаружили каких-либо признаков интоксикации. Petracek (1952) сообщил о результатах наблюдения за группой шахтеров, проработавших около 10 лет в урановых шахтах. В результате обследования были выявлены изменения в легких, почках (белок — у 17% обследованных), крови и снижение массы тела.
Аналогичные данные приводит И. Борованский по обследованию 297 рабочих, занятых добычей урана в Яхимове. Автор обнаружил анемию у 23%, значительное снижение количества лейкоцитов. В формуле крови — увеличение количества лимфоцитов и моноцитов. У 8— 14% обследованных моноцитоз достигал 20%. Изменения в крови автор объясняет радиационным воздействием урана.
Изменения в крови людей, работающих с ураном, большинство исследователей связывает с радиационным действием урана. По-видимому, депонирование урана в костной ткани вызывает облучение костного мозга, что сказывается на уменьшении клеточного состава форменных элементов.
Таким образом, острая и хроническая урановая интоксикации характеризуются политропным действием урана на различные органы и системы. Растворимые и нерастворимые соединения урана вызывают однотипный характер поражения, разница заключается лишь в скорости развития интоксикации и степени тяжести поражения. В ранние сроки воздействия преобладает химическая токсичность элемента, в поздний период оказывает действие радиационный фактор.
При длительном поступлении в организм труднорастворимых соединений урана, когда наблюдается биологическое действие урана как α-излучателя, развивается хроническая лучевая болезнь.
Механизм действия растворимых и нерастворимых соединений урана весьма разнообразен. Уран может вызывать не только функциональные, но и органические изменения, как в результате непосредственного (прямого) действия на организм, так и опосредованно — через центральную нервную систему и железы внутренней секреции.
Полиморфизм поражения ураном обусловлен еще и тем, что воздействие его на организм происходит не в виде чистого соединения, а чаще всего — большого комплекса соединений (продуктов распада). Поэтому при оценке токсичности урановых соединений, решении вопросов диагностики, профилактики и терапии урановой интоксикации это необходимо учитывать.
Неотложная помощь при остром поражении ураном и его соединениями.
Дезактивация кожи водой с мылом или содовым раствором. Внутрь: раствор двузамещенного фосфата натрия, 10,0:200,0, слизистые отвары, молоко, яичный белок. Промывание желудка. После очистки желудка вновь двузамещенный фосфат натрия. В случаях ингаляционного поражения вдыхание аэрозоля 5%-ного пентацина или фосфицина. При болях — внутрь белладонна, атропин (1: 1000 — 0,5 мл). При неукротимой рвоте вит. В с глюкозой, 0,5%-ный аминазин — 5,0 мл внутримышечно. Внутрь солевые слабительные: Na2SO4 или MgSO4, 30,0:200,0. Внутривенно: 5%-ный раствор пентафацина —40 мл или 10%-ный раствор фосфицина —20 мл. Фонурит — 0.25 г в первые часы после интоксикации как специфическое средство, предупреждающее поражение почек. Капельное вливание 5%-ного раствора Na2CO3, 50,0—100,0 мл. Очистительные клизмы. В тяжелых случаях (уремия) — гемодиализ (применение аппарата «Искусственная почка»).
При отравлении UF6 — немедленно обильное промывание водой пораженных участков кожи и слизистых оболочек. Обмывание 2%-ным раствором Na2CO3. Содовые ингаляции, примочки, ванночки. При попадании и желудок — внутрь жженая магнезия, глюконат кальция, слизистые отвары. Вдыхание кислорода, карбогена. При спазме голосовой щели — атропин (1:1000)—0,5 мл. При неукротимой рвоте — аминазин 0,5%- ный—5,0 мл внутримышечно. Назначение глюконата кальция, хлористого кальция (10%-кого—20,0 мл с 40%-ной глюкозой— 20.0 мл). Очистительные клизмы, мочегонные — фонурит 0.25 г.
Годовое ПДП для персонала через органы дыхания естественного урана: растворимые соединения — 550 мг/год, нерастворимые— 220 мг/год.
Годовое ПДП через органы дыхания 238U—6,66-103 Бк/год; ДК в воздухе рабочих помещений— 23,31·10"4 Бк/л, в атмосферном воздухе — 8, 14 -10 5 Бк/л, в воде —21,8 Бк/л.
