Исследование радиопротекторных свойств природных цеолитов

В настоящей главе данного издания приведены материалы по изучению радиозащитных свойств природных цеолитов, позволяющие обосновать дальнейшее их использование в качестве радиопротекторных средств.

Из всех видов антропогенного загрязнения окружающей среды (ОС) — химического, биологического, бактериального, электромагнитного, инфразвукового, вибрационного, шумового, теплового, загрязнения синтетическими органическими веществами и т.д. — радиоактивное загрязнение остается самым загадочным и сложным для восприятия и понимания населением. Население подвергается внешнему и внутреннему облучению ионизирующим излучением естественных и искусственных источников. К естественным относятся космическое излучение и природные радионуклиды поступающие в организм человека с пищей, водой и воздухом. К искусственным относятся техногенные генераторы и медицинское оборудование.

Расширение масштабов использования ядерных энергетических устройств в разных сферах человеческой деятельности неизбежно сопряжено с увеличением риска облучения биологических объектов ионизирующей радиацией и попадания в биосферу радиоактивных веществ (Когл Д., 1986).

Многим известно, какое огромное пространство захватили гонимые ветром радиоактивные облака после Чернобыльской катастрофы и какими были последствия работ, проводимых на ядерных полигонах.

Испытания на ядерных полигонах, действовавших монопольно и почти бесконтрольно, оставили после себя последствия, для ликвидации которых понадобятся десятки, а может быть, и сотни лет (Семипалатинский Новоземельский, Китайский полигоны; Чернобыльская, Челябинская, Томская и Красноярская зоны, более 65 реакторов АЭС и 260 реакторов используемых для научных целей). (Селегей В. В., 1997)

Говоря о последствиях воздействия радиоактивных веществ на организм необходимо отметить, что сильные дозы радиации способны изменять различные свойства живой клетки или приводить ее к гибели. Слабые дозы могут переноситься без каких-либо видимых нарушений, но вызвать необратимые процессы в структуре ДНК (мутации). Воздействие ионизирующей радиации на человека представлено в таблице 7.

Таблица 7. Воздействие ионизирующей радиации на человека.

К наиболее опасному воздействию радиации относят изменения на генетическом уровне, которые вызывают мутацию. Такое воздействие грозит уже не отдельным индивидам, а целой популяции. (Селегей В. В., 1997).

Ионизирующая радиация может вызывать на организм человека два вида воздействия: детерминированные пороговые эффекты (лучевая болезнь, лучевой ожог, лучевая катаракта, аномалии развития плода и др.) и стохастические, безпороговые эффекты (злокачественные опухоли, лейкозы и др.) Мустафин А. Г. И др., 1996; Щербо А. П., Зельдин А. Л., Беляков Н. А., 1998.

После ядерных взрывов, основную дозу облучения дают четыре радионуклида: углерод-14, цезий-137, цирконий-95, стронций-90 (Василенко И. Я., 1992). После взрыва на ЧДЭС в атмосферу было выброшено большое количество (около 440000 ТБк) йода-131, цезия-134 (25000ТБк), цезия-137 (50000ТБк), (Malone J. et al, 1988). После Чернобыльской аварии основными радионуклидами стали радиоактивный цезий-137 и стронций-90. Наиболее опасными по воздействию являются радиоактивные изотопы стронция- 90 и цезия— 137. Стронций— 90 проникает в костную ткань, а цезий— 137 накапливается в мышечных тканях, замещая, соответственно, кальций и калий. Кроме того, данные изотопы быстро усваиваются растениями и по пищевым цепям переходят в организм человека.

Период полураспада йода-131 составляет 8,04 суток, цезия-134 — 2,06 года; цезия-137 - 30 лет (Закутинский Д. И, Парфенов Ю. Д., Селиванова Л. Н., 1962).

Продукты радиационного распада, поступившие в окружающую среду, становятся источником длительного ионизирующего облучения. Радионуклиды могут попасть в организм ингаляционно, перорально, через кожные покровы. Носителями радионуклидов могут быть продукты животноводства (молоко, мясо) полученные от животных, питающихся кормом на загрязненных территориях. При попадании радионуклидов в организм с пищей и водой нерастворимые вещества выводятся в течение 1-2 суток, а растворимые всасываются в кишечнике, попадая в кровь и лимфу. В криптах кишечника и на поверхности ворсинок радионуклиды могут задерживаться на длительные сроки, формируя локальные зоны с высоким уровнем излучения (Москалев Ю. И., 1989). При радиационном поражении происходит изменение патологических процессов всех физиологических систем и структурных уровней от молекулярного до целостного организма (Щедрина А. Г.. 1998).

Проблема обеззараживания различных сред от радиоактивных веществ, в том числе детоксикация организма человека, стала одной из актуальных в XX веке и остаётся не менее актуальной в XXI веке.

В 1970 — х годах правительством СССР дальневосточному центру РАН была поставлена задача: при поступлении на ремонт советских атомных субмарин, найти эффективный способ обеззараживания радиоактивных вод, которые переносят тепло непосредственно от ядерного реактора к паровой турбине, вырабатывающей электричество.

Ученым необходимо было создать фильтр, который смог бы удерживать радиоактивные молекулы, в то же время пропуская все остальные. Перепробовав множество полимерных и синтетических материалов, ученые пришли к выводу, что отличные фильтры уже существуют в природе: это природные цеолиты. Задача поставленная Правительством была выполнена, на одном из дальневосточных заводов была запущена в действие технологическая линия по очистке радиоактивных вод и прочих жидких отходов с помощью цеолитов.

1986 год - Чернобыльская катастрофа.

Из архива генерал - майора в отставке НД. Тараканова, руководившего операциями по ликвидации последствий аварии 4-го блока ЧАЭС и определяющего правду поведения в гуще ликвидаторов. На реке Припять было сооружено 16 плотин из цеолита, 5 раз в день брали пробы с каждой плотины «до» и «после». Эффективность очистки воды каждой плотиной оценивалась от 40 до 60%. «Цеолит забирал и забирал радионуклиды...» 1 25]

Многие лаборатории получают госзаказ — найти способ выводить из организма радионуклиды. Причем эта проблема волновала не только медиков, но и животноводов — мышечная ткань скота и птиц способна накапливать в больших количествах радиоактивный цезий, в результате чего мясо становилось опасным для человека.

По вызову Правительственной комиссии по ликвидации аварии на Чернобыльской АЭС в районе Чернобыля с 4.06.86 по 23.06.86 находились и работали в качестве научных консультантов сотрудники СО АМН СССР, а также Института физиологии СО АМН СССР. Действие радиоактивного аэрозоля, альфа, бета, гамма — облучений на людей этой группы проявлялось в виде постоянных диспепсий, нарушения функции органов дыхания: насморк, боль в горле, катар верхних дыхательных путей. Поскольку специалистам группы не было известно реальных активных средств профилактики радиоактивных воздействий, решено было использовать для этой цели «муку» из цеолитсодержащей породы. Взвесь цеолитной «муки», весом 30 - 50 г разводилась в воде утром и вечером («болтушка»).

По рекомендации сотрудников СО АМН СССР, «болтушку» принимали также специалисты Правительственной комиссии из Ленинграда и других городов СССР. Все они отмечали мощный защитный и оздоравливающий эффект препарата — «болтушки»: подавление диспепсии, повышение настроения и работоспособности, снижение слабости после пребывания в районах с высокой радиоактивностью (свыше 2 рентген в час). Было отмечено также положительное влияние на психическое состояние людей — самоиспытуемых: отмечались стабилизация уверенности в положительном исходе работы в зоне ЧАЭС, возможностей сохранения здоровья, конструктивность критики, стабильное стремление преодолеть в любой обстановке препятствия.

Наблюдение за состоянием группы самоиспытуемых в течение месяца после возвращения из Чернобыля показало следующее: состояние людей, использовавших для профилактики и самолечения лучевых поражений природные цеолиты, было без отклонений от нормы.

В контрольной группе, не принимавшей цеолитовую муку, в течение месяца после возвращения, людям были удалены от 7 до 16 зубов.

Вывод: природные цеолиты оказались эффективным средством для профилактики и лечения ряда симптомов лучевого поражения в условиях радиоактивного заражения воздуха и почвы. Природные цеолиты, как тогда сделали выводы, возможно, предотвращают нарушения минерального обмена организма человека в экстремальных ситуациях (радиация, длительная физическая и психическая нагрузка), являются антистрессорным средством. Применение цеолитов людьми в виде «болтушки» не выявило отрицательных последствий при наблюдении за людьми, использовавшими самолечение цеолитами. Период наблюдения: 2 месяца 25 дней после пребывания в Чернобыле (23.06.1986 - 19.09.1986 гг.). [26]

1987 год: ракетный город Байконур (Казахстан). Водопровод города полностью переведён на использование фильтрующего материала - цеолита. [27]

В 1992 году Л. Е. Паниным и др., были проведены экспериментальные исследования о влиянии цеолитов различных месторождений (Пегасского, Шивыртуйского, Хонгуруу) на включение радиоактивных изотопов цезия и йода во внутренние органы, выведение их с экскрементами, а также выживаемость мышей при сублетальном облучении их - излучением.

Проведенные исследования показали: скармливание животным пегасина не вызывало достоверных по сравнению с контролем изменений включения цезия — 137 в ткани и железы внутренней секреции, за исключением печени и тимуса, где радиоактивность снизилась на 16%. Цеолитсодержащие породы Шивыртуйского месторождения и Хонгуруу снижали поступления цезия — 137 во все внутренние органы (от 30 до 45%).

У животных, получавших цеолиты в качестве пищевой добавки, резко возрастало содержание цезия — 137 в фекалиях: при скармливании пегасина в 3 раза, шивыртуина в 4,44 раза, хонгурина в 2,8 раза.

В следующей серии опытов вместе с кормом животным вводили цезий — 134 в течение трех суток. Цеолиты различных месторождений (Пегасского, Шивыртуйского, Холинского, Хонгуринского и Болгарского) составляли 10% от общей массы корма. Исследования показали, что одновременное поступление в ЖКТ радионуклида и цеолитов вызывало значительно более выраженное, чем в первом опыте снижение включение цезия — 134 во внутренние органы: в скелетную мускулатуру - до 30 - 45%, печень - до 37 - 50%, почки — до 35 - 55%. Наибольшей эффективностью обладали цеолитсодержащие породы Холинского, Хонгуринского и Болгарского месторождения. Пегасин и Шивыртуин были менее эффективными.

Вывод: природные цеолиты могут эффективно связывать поступающие с пищей радиоактивные изотопы цезия и снижать включение их во внутренние органы животных. [28]

Для исследования радиопротекторных свойств, мышей BDF содержали на стандартном лабораторном рационе с добавкой 5% цеолитов. После окончания срока кормления, через 30 дней, животных подвергали облучению на рентгеновском аппарате сублетальной дозой. После облучения животных продолжали содержать на тех же рационах.

Как выяснилось, природные цеолиты оказывали существенное влияние на резистентность животных. В изучаемых группах осталось в живых от 66 до 73% животных, что в 1,6 и 1,8 раза больше, чем в контроле.

Вывод: добавка природных цеолитов в пищу может заметно препятствовать всасыванию поступающих пероральнорадионуклидов и накоплению их во внутренних органов животных. Кроме того, природные цеолиты оказывают выраженное воздействие на выживаемость облученных животных. [28]

На основании проведенных исследований рекомендовано проведение доклинических испытаний с целью получения разрешения Фармкомитета на применение природных цеолитов в качестве лекарственного средства, обладающего радиопротекторными свойствами.

Помимо прямого воздействия ионизирующего излучения на здоровье человека, глобальной проблемой человечества стало радиоактивное загрязнение биосферы Земли вследствие «захороненных» радиоактивных отходов.

В России в настоящее время пытаются бороться с проблемами «радиационного наследия СССР». В конце 40-х начале 50-х годов отходы от переработки ядерного топлива обычно сливали в близлежащие реки (например, южноуральское озеро Карачай, река Теча и т.д.). В итоге фоновое загрязнение данных объектов в 1000 раз превышает заражение в чернобыльской зоне [29]. Большое количество радиоактивных отходов, осевших на дно таких водохранилищ, проникают в грунтовые воды. Шлейф радиоактивных грунтовых вод медленно течет к водозаборным скважинам. Правда, на пути воды стоит ряд фильтрационных дамб, которые были построены в начале 60-х годов. Но они сами загрязнены так, что не сколько чистят, сколько добавляют в воду радионуклиды. [29]

В России суммарная активность незахороненных радиоактивных отходов (РАО) по некоторым оценкам составляет более 4 млрд. Кл, что равняется «80 Чернобылям». В других странах большое количество (более 95% объема) незахороненных РАО и высокоактивных отходов (ВАО) хранятся в подземных контейнерах, ожидая появления надежных технологий захоронения. Вопросы экологической безопасности захороненных ВАО и РАО стоят очень остро. Природные алюмосиликаты, в частности природные цеолиты, при переработке РАО заслуживают внимания, имея высокообменную емкость (до 2 мг-экв/г), они обладают селективностью по отношению к Cs и Sr, радиационно устойчивы и термостойки. Последнее позволяет использовать цеолиты и как деконтаминанты, и как флюсующие добавки для получения стеклокристаллических матриц с «запертыми» в них радионуклидами.

Институтом минералогии и петрографии в 1997 году исследовали клиноптилолит — гейландитовые цеолитовые породы трех основных месторождений Сибири: Холинское (Бурятия), Шивыртуйского (Читинская область) и Сахаптинского (Красноярский край).

Выводы: высокотемпературная обработка цеолитовой породы, содержащей Cs и Sr, независимо от способа их введения в цеолит перед обжигом, позволяет получить матрицу, прочно удерживающую в себе Cs и Sr. Т.о., экспериментальные результаты показывают, что природные цеолиты могут быть использованы не только как деконтаминанты радионуклидов, но и как флюсующие добавки при переработке содержащих цезий и стронций РАО в относительно кислотоустойчивые алюмосиликатные стекла. [30]

Работы по изучению радиопротекторных свойств природного цеолита проводили в НИИ Клинической и экспериментальной лимфологии СО РАМН в 2000 году. Исследования проводили в специально оборудованном по 2 классу работ с радиоактивными веществами помещения Межинститутской радиоизотопной лаборатории СО РАМН. В эксперименте проверяли действие следующих сорбентов: СУМС-1, диатомит, цеолит. Животным вводился цезий-137, животные получали рационы с указанными сорбентами. Согласно программы, были исследованы ультраструктурные изменения, происходящие в различных клетках тонкой кишки и печени в условиях нормы и интоксикации (через 3-е суток, через 7 суток, через 14 суток): структура эпителиальной выстилки; ультраструктурная организация энтероцитов (морфологическое исследование надъядерной зоны эритроцитов кишечных ворсинок подвздошной кишки крыс); структурная организация собственной пластинки слизистой оболочки тонкой кишки крыс (клеточный состав собственной пластинки слизистой ворсинки тонкой кишки); исследование структурной организации эндотелиоцитов кровеносных капилляров; исследование ультраструктурной организации эндотелиоцитов лимфоти-ческих капилляров; структурная организация пейеровых бляшек; исследование структурной организации печени при накоплении в организме радиоактивного цезия.

Выводы: проведенное исследование биологических свойств различных сорбентов, позволило выявить, что сорбенты оказывают однонаправленное действие на структурную организацию микрорайона тонкой кишки. При длительном использовании сорбентов в составе рациона, происходят изменения структурных компонентов слизистой оболочки тонкой кишки, свидетельствующие о повышении функции всасывания, метаболизма и проведения питательных веществ. Наиболее стимулирующим действием обладал цеолит, вероятно, в связи не только с сорбционными, но и ионообменными свойствами. По-видимому, способность отдавать организму необходимые микро-макроэлементы (нормализовать минеральный гомеостаз — авт.) обусловливала его активирующее действие на обменные процессы в клетках.

Использование в рационе цеолита стимулирует обменные процессы в печени и способствует более активному выведению цезия из организма в первую неделю его использования. Структура паренхимы печени на этот срок более сохранна, чем на других рационах. Использование в составе рациона сорбентов, при накоплении в организме радиоактивного цезия, способствует ускорению выведения его из организма животных и снижению удельной радиоактивности всех органов, наиболее эффективным, из исследуемых сорбентов, для выведения радионуклидов является цеолит.

В настоящее время накоплен большой экспериментальный и клинический материал, касающийся эффектов биологического действия цеолитов и созданной на их основе биологически активной добавки «Литовит» на органы и системы организма при различных патологических состояниях и устранении экзогенных отравлений. Важной задачей является не просто систематизирование и обобщение этих данных, но и их критическая оценка с целью использования БАД «Литовит» для повышения эффективности терапии различных заболеваний и для профилактики последних (Бгатова Н.П., Новоселов Я.Б., 2000 г.).

БАД к пище Литовит, основой которой является модифицированная форма цеолита и обладает уникальными сорбционными и ионообменными свойствами, соответственно может рассматриваться в ряДу препаратов, показанных для энтеросорбции, то есть может быть отнесен к энтеросорбентам широкого спектра действия.

Применение энтеросорбентов в медицинской практике привело к возникновению нового направления в медицине — сорбционной медицины. Сорбентная терапия позволяет применять сорбенты для протезирования и успешного восстановления функций лимфатической системы, оказывая при этом саногенное влияние на органы и системы организма (Бородин Ю.И., 1995 г.).

Таблица 8. Действие БАД серии «Литовит» (цеолит природный + отруби или лекарственные травы) в условиях эндотоксикоза. [31, с.196]

Изучению свойств природных цеолитов с целью выведения из различных биологических сред радиоизотопов посвящено множество работ.

Ленинградским институтом радиационной гигиены установлена возможность утилизации радиоактивного цезия с помощью применения цеолита природного из раствора. Эффективность сорбции достигала 80-90%.

В Болгарии проводились, давшие положительные результаты, опыты на натриевых формах клиноптилолита по очистке сточных вод АЭС для утилизации отходов радионуклидов: цезия и стронция.

Все известные, в том числе и приведенные в этом разделе, исследования детоксикационных свойств природного цеолита подтверждают его положительное действие на выведение из организма различных токсинов, в том числе и радионуклидов. Цеолиты и продукция, основой которой является природный цеолит, обладает активным радиопротекторным свойством.