Decorporation of 137Cs: on the role of enterosorbents, cesium and potassium intake. In our recent letter [1], the use of enterosorbents for decorporation of radiocesium was commented. If enterosorbents efficiently decrease the Cs level in the body, even when food is not contaminated as it was reported by the papers discussed in [1], it can induce compensatory retention of entire Cs by the organism, including 137Cs accumulated previously. In some publications, it was stated that the enterosorbents bind radiocesium without mentioning absorption of stable cesium, which can be misunderstood as specific absorption of the radionuclide. Obviously, the sorbents would not efficiently separate isotopes in the intestinal lumen. It is recommended to the researchers studying enterosorbents, to experimentally verify a hypothesis: in the absence of the food contamination, oral Cs intake might be more efficient for radiocesium decorporation than the enterosorbents: an organism saturated with stable Cs would discharge it together with previously accumulated cesium-137. Combined intake of enterosorbents and Cs chloride can be tested by the experiments. Considering metabolic similarities between Cs and potassium, supplementation of the latter should be tested as well.
Цезий-137 — основной дозообразующий нуклид в глобальных радиоактивных выпадениях [2]. В контексте аварии на Чернобыльской АЭС под радиоцезием понимают изотопы цезий-134 и -137. В 1986 году соотношение между этими изотопами составляло около 1:2. К 1991 году количество цезия-134 (период полураспада около 2 лет) уменьшилось в 5 раз [3]. Долговременное радиоактивное загрязнение после аварии на ЧАЭС было обусловлено главным образом цезием-137 [4], период полураспада которого составляет около 30 лет. В томе № 1181 Анналов Нью-Йоркской Академии Наук за 2009 г., посвященном аварии на ЧАЭС, имеется глава о выведении из организма «чернобыльских радионуклидов» [5], основанная на более ранних публикациях [6,7]. В основе обсуждаемого метода лежит абсорбция цезия в желудочно-кишечном тракте с помощью пектина. Проживающие в санатории дети из загрязненных после аварии на ЧАЭС областей Белоруссии принимали разведенный яблочный пектин (2 чайные ложки в день), что сопровождалось значительным и статистически достоверным уменьшением содержания в организме детей цезия-137 по сравнению контрольной группой [6,7]. Анализ некоторых сомнительных количественных данных из статей [6,7] представлен в [8]. В письме [1] было отмечено, что изолированный прием энтеросорбентов, если они на самом деле эффективно снижают уровень цезия в организме, может оказывать нежелательное действие, а именно, компенсаторную задержку организмом всего цезия, включая ранее накопленный цезий-137. Выраженность такой задержки будет зависеть от исходного состояния водно-электролитного баланса, в особенности, от концентрации электролитов в жидкой среде организма.
Даже в условиях радиоактивного загрязнения, стабильного цезия в человеческом организме по весу несравненно больше, чем цезия-137. В норме организм человека содержит около 1–1,5 мг цезия [2]. Среднее значение удельной радиоактивности в организме детей из группы с максимальным загрязнением была равна 122 Бк/кг массы тела [7]. Учитывая, что Беккерель означает 1 распад в секунду, зная период полураспада цезия-137 (~30 лет), число секунд в 30 годах (~109), атомную единицу массы (~1,7·10−21 мг), и принимая средний вес детей в возрасте 11–12 лет [7] за 50 кг, получаем приблизительное содержание цезия-137 в организме одного ребенка:
2·109 атомов 137Cs х 137 х 1,7·10−21 мг х 122 Бк/кг х 50 кг = 2,8·10−6 мг
Таким образом, весовое соотношение стабильного и радиоактивного цезия в организме детей из группы с максимальной удельной активностью составило 1,5 / 2,7−6 = ~5·105. Таким образом, если сорбент на самом деле эффективно удаляет цезий из организма, то основная масса выводимого элемента будет представлена его стабильным изотопом, выведение которого может вызвать компенсаторную задержку в организме всего цезия, включая ранее накопленный цезий-137.
Связывающие цезий вещества применяются в условиях радиоактивного загрязнения в качестве добавки к рациону крупного рогатого скота, что позволяет снизить содержание цезия-137 в коровьем молоке; при этом отмечается, что эффективность добавки тем выше, чем более загрязнено молоко [9]. Сообщалось также об уменьшении содержания радиоцезия в молоке после добавления связывающих цезий ферроцианидов к «грязным» кормам [3]. Prima facie вызывает сомнение, что энтеросорбенты могут существенно снижать содержание цезия-137 в организме людей, получающих чистую пищу, подобно детям в санатории [6,7]. Однако с учетом того, что цезий выделяется в просвет кишечника с желчью и затем всасывается вновь [10], такой эффект теоретически возможен. Измерить этот эффект с более высокой точностью, чем на детях, а также испытать эффективность приема стабильного цезия как средства против компенсаторной задержки организмом всего цезия (включая радиоактивный), можно с помощью экспериментов на животных [1]. Складывается впечатление, что некоторые авторы не осознают или не доносят до читателя того факта, что энтеросорбент не будет разделять в кишечнике радиоактивные и стабильные изотопы одного и того же химического элемента. Об этом свидетельствуют, например, следующие цитаты: «В качестве сорбента предложен ферроцин, связывающий радиоактивный цезий» [11]; «разработаны рекомендации по использованию различных форм пектина и пектинсодержащих продуктов для связвания радионуклидов» [12]; «Activated charcoal, cellulose, and various pectins are also effective sorbents for incorporated radionuclides» [5]; «a drug that binds 137Cs in the gut, thus enabling excretion of the complex in the feces» [7] и т. п. При этом в цитированных публикациях не упоминается о связывании сорбентами стабильного цезия, что может создать у читателя впечатление о специфической абсорбции радионуклидов. Утверждения такого рода повторяет реклама. Следует подчеркнуть, что радиоактивность на абсорбцию не влияет. Химические свойства определяются электронной оболочкой атома и практически одинаковы у изотопов одного химического элемента [13], кроме различий в скорости протекания некоторых реакций, например, между водородом и дейтерием [14]. Зависящие от атомной массы физико-химические свойства изотопов одного элемента, такие как скорость диффузии, могут различаться соответственно разнице их молекулярных масс. В случае цезия эта разница мала: 133 (стабильный изотоп) и 137 (основной дозообразующий нуклид). Различие в скорости диффузии используется для разделения изотопов, которое представляет собой сложный процесс [13,15]. Очевидно, что в содержимом кишечника, т. е. в концентрированной смеси разнообразных химических веществ и элементов, сорбенты не будут эффективно разделять изотопы цезия, имеющие близкие значения атомной массы. Представляется вероятным, что подобный пектину сорбент (около 5 г вещества, содержащего 16 % пектина, принимаемого 2 раза в день в течение 16 дней) [7], быстро насытится разнообразными органическими и неорганическими веществами, содержащимися в желудке и кишечнике, и не будет эффективно и избирательно изымать цезий из кишечного содержимого. Это предположение нетрудно проверить с помощью эксперимента in vitro: в обогащенный радиоактивным цезием раствор, имитирующий кишечное содержимое, или, оптимально, в жидкую каловую массу, при помешивании вводить на твердых носителях различные сорбенты, а затем определять в исходном материале и на сорбентах концентрацию стабильного и радиоактивного цезия (при известных исходных концентрациях достаточно будет измерять радиоактивность сорбента). Сказанное выше относится также к другим применяемым для подобных целей и зарегистрированным Минздравом сорбентам, например, получаемым из водорослей [10,16].
Известно, что повышение содержания в пище стабильных изотопов может снижать инкорпорацию определенных радионуклидов [5]. С учетом изложенных выше соображений, исследователям, занимающимся проблемой выведения из организма радиоактивных изотопов, можно рекомендовать с помощью экспериментов на животных проверить следующую гипотезу: при отсутствии радиоактивного загрязнения пищиевых продуктов, хлорид цезия будет более эффективно выводить из организма радиоцезий, чем энтеросорбенты: насыщенный стабильным цезием организм будет усиленно выводить весь цезий, включая ранее накопленный цезий-137. Можно также испытать одновременное использование энтеросорбентов и препаратов цезия. Кроме того, сообщалось, что добавление калия к рациону животных сопровождается нарастанием выведения цезия (преимущественно через почки) [3]. Учитывая сходство метаболизма цезия и калия [17,18], а также доступность и дешевизну соединений последнего, можно испытать на вышеупомянутой экспериментальной модели также прием препаратов калия.
Литература:
Jargin S. V. Reduction of radiocesium load: supplementation of Cs versus it's depletion by enterosorbents. // Swiss Medical Weekly 2011, V 141, article w13166.
Моисеев А. А. Цезий-137. Окружающая среда. Человек. Москва: Энергоатомиздат, 1985. — 120 c.
Карпенко А. Ф. Пути снижения содержания радиоактивного цезия в продуктах животноводства. Минск: БелНИИНТИ, 1991. — 44 с.
Mould R. F. The Chernobyl record. The definite history of Chernobyl catastrophe. Institute of Physics, Bristol & Philadelphia, 2000. — 402 p.
Nesterenko V. B., Nesterenko A. V. 13. Decorporation of Chernobyl radionuclides. // Annals of the New York Academy of Sciences 2009, V 1181, p. 303–310.
Nesterenko V. B., Nesterenko A. V., Babenko V. I., Yerkovich T. V., Babenko I. V. Reducing the 137Cs-load in the organism of “Chernobyl” children with apple-pectin. // Swiss Medical Weekly 2004, V 134, N 1/2, p. 24–27.
Bandazhevskaya G. S., Nesterenko V. B., Babenko V. I., Yerkovich T. V., Bandazhevsky Y. I. Relationship between caesium (137Cs) load, cardiovascular symptoms, and source of food in “Chernobyl” children — preliminary observations after intake of oral apple pectin. // Swiss Medical Weekly 2004, V 134, N 49/50, p. 725–729.
Jargin SV. Overestimation of Chernobyl consequences: poorly substantiated information published // Radiation and Environmental Biophysics 2010, V 49, N 4, p. 743–745; author reply p. 747–748.
Гудков И. Н., Лазарев Н. М., Вечтомова Ю. В. Использование ферроцинсодержащих отходов виноделия для снижения перехода 137Cs из кормов в организм лабораторных животных и молоко коров // Радиационная биология. Радиоэкология 2011, № 6, с. 731–736.
Nidecker A. Reply to the letter to the Editor «Reduction of radiocesium load» by Sergei V. Jargin. // Swiss Medical Weekly 2011, V 141, article w13164.
Булдаков Л. А., Борисов В. П., Василенко И. Я., Бударков В. А., Меков Е.А и соавт. Применение ферроцианидов для получения чистой мясной продукции на зараженных территориях после аварии на чернобыльской АЭС // Вопросы питания 1992, № 5–6, с. 62–65.
Романенко А. Е., Деревяго И. Б., Литенко В. А., Ободович А. Н. К дальнейшему совершенствованию применения пектина как профилактического средства при поступлении радионуклидов в организм человека // Гигиена труда и проф. заболевания 1990, № 5, с. 8–10.
Шемля М., Перье Ж. Разделение изотопов. Chemla M., Périé J. La séparation des isotopes. Москва: Атомиздат, 1980. — 168 с.
Бродский А. И. Химия изотопов. — Москва: Наука, 1957. — 645 с.
Жданов В. М. Тайны разделения изотопов. Москва: МИФИ, 2011. — 223 с.
Аминина Н. М.‚ Подкорытова А. В., Корзун В. Н. Влияние альгиновой кислоты и ее солей на динамику накопления 85Sr и 137Сs в организме крыс // Радиационная биология. Радиоэкология 1994, № 4–5, стр. 703–712.
Mraz F. R., Johnson A. M., Patrick H. Metabolism of cesium and potassium in swine as indicated by cesium-134 and potassium-42 // Journal of Nutrition 1958, V 64, N 4, p. 541–548.
Williams L. R., Leggett R. W. The distribution of intracellular alkali metals in Reference Man // Physics in Medicine and Biology 1987, V 32, N 2, p. 173–190.