средство для выведения депонированных в организме радионуклидов

Формула изобретения

1. Применение клиноптилолитовых разновидностей цеолитсодержащих пород для выведения из организма депонированных радионуклидов.

2. Применение по п.1, отличающееся тем, что в качестве клиноптилолитовой разновидности цеолитсодержащих пород используется шивыртуин.

3. Применение по п.1, отличающееся тем, что в качестве клиноптилолитовой разновидности цеолитсодержащих пород используется хонгурин.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области радиационной медицины и радиационной гигиены и может найти применение в лечений радиационных патологий, вызванных попаданием радионуклидов внутрь организма.

Ядерные взрывы, выбросы радионуклидов предприятиями ядерной энергетики и широкое использование источников ионизирующих излучений в различных отраслях промышленности, сельском хозяйстве, медицине и научных исследованиях привели к глобальному повышению облучения населения Земли. К естественному облучению таким образом добавились антропогенные источники внешнего и внутреннего облучения.

Наибольшую потенциальную опасность представляют такие долгоживущие и биологически опасные радионуклиды как ¹³⁷Cs и ⁹⁰Ss. Сложной задачей является ограничение поступлений радионуклидов в организм с пищей, особенно ¹³⁷Cs, учитывая высокую его миграционную способность.

Известны 4 пути воздействия радионуклидов на организм: дистантный от радионуклидов, расположенных или распределенных вне тела человека или животного, контактный, ингаляционный и пероральный (алиментарный).

Для большинства радионуклидов характерна выраженная неравномерность (органотропность) распределения в органах и тканях. Этим обстоятельством в значительной мере определяются особенности биологического действия инкорпорированных радионуклидов. Например, при попадании внутрь организма больших количеств равномерно распределяющихся радионуклидов развивается типичный острый лучевой синдром, а при попадании в организм органотропных радионуклидов радиационная патология с преимущественным поражением органа депонирования. В случае длительного воздействия или при поступлении в организм сравнительно небольших количеств радионуклидов возникают хронические неспецифические воспаления в органах преимущественного депонирования с исходом в склеротические процессы (пневмосклероз, цирроз печени, нефросклероз или злокачественные опухоли).

Ограничение таких исходов достигается удержанием внешнего облучения на уровне настолько низких доз, насколько это возможно с учетом экономических и социальных факторов, а также снижением доз внутреннего облучения за счет направленного выведения из организма депонированных в нем радионуклидов.

Между тем современный арсенал лекарственных средств, предназначенных для выведения из организма депонированных радионуклидов, весьма ограничен, несмотря на чрезвычайную социальную значимость задачи ("социальный заказ"). Особенно трудно подобрать химические средства ускорения выведения из организма элементов 1-й группы периодической системы, к которой относится цезий.

Известные лекарственные средства предназначены в основном для предотвращения резорбции (всасывания) радионуклидов в кровь. Такие средства используют как антидоты ври неотложной терапии острых пероральных отравлений радионуклидами или в виде пищевых добавок при хроническом алиментарном поступлении радионуклидов в организм: во всех случаях средства предназначены для прямого их контакта с радионуклидами еще в желудочно-кишечном тракте.

В качестве таких средств известны энтеросорбенты: например, адсорбар, полисурьмин, ферроцин, бентонит.

Известен комплексон пентацин, тринатрий-кальциевая соль диэтилентриаминопентауксусной кислоты, применяемый для стимуляций выведения из организма уже депонированных радионуклидов для случаев острого и хронического отравления этими радионуклидами

Однако препарат токсичен: в высоких дозах вызывает дистрофические изменения в почках. Имеет целый ряд противопоказаний: поражения паренхимы почек, печени, коронарная недостаточность, лихорадочные состояния. Внутривенное введение препарата (медленно: струйно или капельно ) требует непрерывного контроля за функцией сердечно-сосудистой системы.

Прототипом заявляемого изобретения следует считать применение синтетического цеолита ( морденита) для уменьшения поглощения и ускорения выведения радиоактивного цезия организмом коз и ягнят, употреблявших сено, загрязненное чернобыльскими радиоактивными осадками. Добавка цеолита в корм в дозе 10 г в день неожиданно привела к выделению ¹³⁴Cs и ¹³⁷Cs с мочой и калом в количестве в 2 раза большем, чем поглощалось в данный момент с сеном. Очевидно, морденит способствовал не только связыванию поступающего с кормами цезия, но и выведению депонированных в организме изотопов цезия.

Однако достигнутый в прототипе коэффициент эффект/доза невысок аналогичный эксперимент на человеке, питавшемся мясом северного оленя, зараженным радиоактивным цезием, был еще менее успешным по оценке самих авторов.

Кроме того, как известно, синтетический цеолит дорогостоящ, в частности, потому что технологический процесс производства включает сложную процедуру очистки продукта от примесей, причем такая очистка не бывает абсолютной.

Задачей заявляемого изобретения является изыскание доступных по экономическим и технологическим параметрам лекарственных веществ, эффективных для выведения из организма депонированных в нем радионуклидов (вне зависимости от пути и ритма их поступления в организм).

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Известны природные цеолитсодержащие туфы различного районирования, среди которых главенствующее значение имеют клиноптилолитовые породы. В отечественных цеолитсодержащих туфах обычно содержится от 30 до 90 клиноптилолита, что и определяет сходство геохимических, адсорбционных и ионообменных свойств различных разновидностей цеолитсодержащих туфов (Например, табл. 1. Кормление животных и цеолиты: методические указания по изучению природных цеолитов в кормлении сельскохозяйственных животных. Кемерово, 1990, с.5-6).

Уникальное сочетание в цеолитовом сырье сорбционных, каталитических, ионообменных, ситовых и других свойств обеспечивает широкий спектр его промышленных и сельскохозяйственных применений.

Известно применение цеолитсодержащих туфов в качестве пищевых добавок для снижения уровней радиоизотопов цезия в молоке коров, питавшихся кормом, загрязненным чернобыльской радиоактивной пылью. При контакте в желудочно-кишечном тракте бентонита и природного (итальянского) цеолита с радиоактивным кормом содержание ¹³⁷Cs в молоке снижалось на 54 и 24 а содержание ¹³⁴Cs на 52 и 25 соответственно.

Однако известные физико-химические и медико-биологические свойства цеолитсодержащих туфов, а также известные интерпретации биологических механизмов их действия явно недостаточны для того, чтобы однозначно ожидать достижения заявляемой лечебной цели выведения из организма радионуклидов, уже депонированных в тканях.

Сущность заявляемого изобретения заключается в применении природного цеолитсодержащего туфа для выведения депонированных в организме радионуклидов (вне зависимости от пути и ритма поступления радионуклидов в организм).

Описание иллюстрировано фиг.1 и 2.

Фиг. 1. Влияние cредства на выведение депонированных радиоактивных изотопов цезия с фекалиями.

Фиг. 2. Влияние средства на выведение депонированных радиоактивных изотопов цезия с мочой.

СВЕДЕНИЯ, ПОДТВЕРЖДАЮЩИЕ ВОЗМОЖНОСТЬ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Пример 1. Применение цеолитсодержащего туфа для выведения из организма лабораторных животных депонированных радионуклидов: одномоментное поступление ¹³⁴Сs.

Сравнительная энтеросорбция радионуклидов цеолитсодержащими туфами различных месторождений. В работе использовали цеолитсодержащую породу следующих месторождений: Пегасского (Кемеровская область), Шивыртуйского (Читинская область), Холинского (Бурятская Республика), Хонгуруу (Республика Саха-Якутия), а также цеолитсодержащую породу, полученную из Болгарии.

Исследования проводили на мышах-самцах C5BL6 массой 18-20 граммов. Было сформировано 6 групп, по 10 особей в каждой. Все животные в течение трех суток получали корм, в который добавляли ¹³⁴Cs (14,1 кБк на мышь в сутки). За это время животные депонировали радионуклид. Затем всех мышей переводили на стандартный лабораторный рацион, опытным животным (2-6 группа) в корм добавляли цеолитсодержащие туфы в мелко смолотом виде (размер частиц менее 1 мм) в количестве 5-6 г/кг массы тела ежесуточно. Контрольные мыши (1-я группа) сорбентов не получали.

По завершении опыта животных забивали, выделяли печень, почку, сердце и предварительно очищенную от соединительной ткани приводящую мышцу бедра. Образцы взвешивали, в них определяли количество ¹³⁴Cs на счетчике Mini-gamma (фирма LKB, Netherlands) и рассчитывали содержание радионуклида на 1 г массы органа. Здесь и далее статистическая обработка экспериментальных данных выполнена стандартными методами вариационной статистики с использованием t-критерия Стьюдента.

Скармливание животным природных цеолитсодержащих туфов после затравки их радиоцезием вызывает значительное снижение содержания депонированного радионуклида во внутренних органах мышей (табл. 2): в печени, почках, мышцах в опытных группах

Примечание: в таблицах звездочкой отмечены достоверные по отношению к контрольной группе изменения. В скобках указан процент содержания ¹³⁴Cs по отношению к контрольной группе.

Количество ¹³⁴Cs снизилось на 45-70% по сравнению с контрольной группой. Все природные туфы проявляют однонаправленное лечебное действие, при этом все они высокоэффективны.

Пример 2. Применение цеолитсодержащего туфа для выведения из организма лабораторных животных депонированных радионуклидов: одномоментное поступление ¹³⁷Cs.

В эксперименте применен природный цеолитсодержащий туф двух месторождений: Шивыртуйского (Забайкалье) и Хонгуруу (Республика Саха - Якутия) табл. 1.

Исследования проводили на мышах-самках СВАВ6 F массой тела 18-20 граммов. Животные до эксперимента содержались на стандартном рационе вивария, затем всех мышей разбили на три группы ( контрольная и две опытных) по 20 мышей в каждой, всем животным одномоментно внутрибрюшинно вводили ¹³⁷Cs в дозе 13 кБк/г массы тела.

Опытным группам животных на следующие сутки после введения радионуклида добавляли в корм цеолитсодержащий туф из расчета 5 -6 г/кг массы тела (3% цеолита от влажной массы корма). В рационе контрольной группы туф отсутствовал. Животных кормили ad libidum, но следили за тем, чтобы все группы получали одинаковое количество пищи. В каждой группе на 3-и сутки собирали суммарный суточный помет.

Половину мышей (по 10 особей) из каждой группы забивали на 3-и сутки, а оставшихся на 9-е сутки после введения радионуклида. У животных выделяли печень, почку, сердце и приводящую мышцу бедра, предварительно очищенные от соединительной ткани. Образцы взвешивали, определяли в них содержание ¹³⁷Сs на счетчике Mini gamma (фирма LKB, Netherlands ) и рассчитывали содержание радионуклида на 1 г массы. Аналогично исследованы фекалии.

Под влиянием природного цеолитсодержащего туфа значительно ускоряется выведение инкорпорированного радионуклида с фекалиями ( табл.3): в 1-й опытной группе (хонгурин) приблизительно в 5 раз, во 2-й опытной группе (шивыртуин) в 8,5 раз по сравнению с контрольной, не получавшей туф (естественное выведение). Известно, что инкорпорированный и депонированный радиоактивный цезий в основном выводится с мочой [Вредные химические вещества. Радиоактивные вещества. Л. Химия, 1990, c.64] Ускоренное выведение цезия с фекалиями с кратностью выведения 5-8,5 приводит к перераспределению выводящей нагрузки с почек на желудочно-кишечный тракт, что часто бывает необходимо по клиническим показаниям.

В результате более интенсивного выведения инкорпорированного и депонированного радионуклида под влиянием цеолитсодержащего туфа быстрее снижается и радиоактивная зараженность (а, следовательно, и внутреннее облучение) тканей по сравнению с контролем: на 3-и сутки в сердце печени и почках содержание ¹³⁷Cs было на 23-40% меньше, в сердце на 24 34 а в мышцах на 17-18% меньше, чем у контрольных животных. На 9-е сутки во внутренних органах его содержание в опытных группах было на 28-53 ниже, чем в контрольной.

Используя природный цеолитсодержащий туф, удается резко ускорить процесс очищeния организма от радиоцезия. Расчеты показывают, что период полувыведения уменьшается в два раза.

Пример 3. Применение цеолитсодержащего туфа шивыртуина для выведения радионуклидов, депонированных в организме животного: хроническое поступление ¹³⁷Cs.

Эксперимент проводился в условиях, максимально приближенных к естественной ситуации, в которой в настоящее время находится население, вынужденное употреблять в пищу продукты питания, загрязненные радионуклидами в следствие аварии на ЧАЭС. Наиболее распространенным радионуклидом является ¹³⁷Cs [Вредные химические вещества. Радиоактивные вещества. Л. Химия, 1990, с. 35] для которого установлена высокая кратность накопления в организме [там же, с. 64]

Лабораторным крысам скармливали сухое молоко, загрязненное радионуклидами, которое было получено с молокозавода г-Новозыбкова (Брянская обл.). Удельная активность его по данным Новозыбковской межрайонной радиологической лаборатории составляла 8 x10-8 Kи/кг. В опыте находилось две группы животных контрольная (3 особи) и опытная (3 особи):

1 контрольная воспроизводящая ситуацию естественного выведения депонированных радионуклидов, хронически поступающих в организм алиментарным путем,

2 опытная воспроизводящая ситуацию лечебного воздействия лекарственного вещества на динамику выведения депонированных радионуклидов.

Всем животным ежедневно добавляли в пищу 2 г молока на крысу, что составляет 1,6х10-10 Ки/животное в сутки. Продолжительность кормления таким молоком составляла 4 недели. За это время животные депонировали радионуклид.

По окончании затравки всех животных переводили на стандартный лабораторный рацион, добавку загрязненного молока отменяли, в корм опытной группы добавляли цеолитсодержащий туф (шивыртуин) в количестве 5-6 г/кг массы тела. Контрольную группу животных содержали на том же рационе без добавления туфа. Эксперимент продолжали еще в течение 4 недель.

По завершении опыта животные были забиты. Измеряли суммарное содержание ¹³⁴Cs и ¹³⁷Cs в тушке. После проведения измерений из животных были извлечены внутренние органы: тимус, почки, селезенка, кости голени. Затем извлеченные одноименные образцы от крыс контрольной и отдельно опытной групп были объединены и в них изморено общее содержание радионуклидов.

Все радиологические исследования выполнены в радиологической лаборатории г.Новозыбкова на одноканальном гамма-спектрометре NK-360.

Количество оставшихся радиоактивных изотопов цезия у трех крыс из группы, получившей затравку молоком (контрольная группа), колебалась от 0,01 до 0,09х10^-8 км/кг (табл. 4). В опытной группе, получавшей после затравки цеолитсодержащий туф, количество радиоцезия было ниже порога чувствительности прибора 0,01х10^-8 Ки/кг.

Подобные результаты получены при измерении радиоактивности внутренних органов (табл. 5). Наибольшее снижение содержания радионуклидов было отмечено в органах иммуногенеза: тимусе, селезенке (в 3,4 и 4 раза соответственно), а также костях в 2,16 раза и почках в 1,4 раза.

Представленные данные свидетельствуют о том, что применение туфа в качестве энтеросорбента способствует выведению из организма депонированных радионуклидов.

Пример 4. Применение цеолитсодержащего туфа шивыртуина для выведения радионуклидов, депонированных в организме человека: хроническое поступление ¹³⁷Cs.

Ограниченные клинические испытания природного цеолитсодержащего туфа в качестве энтеросорбента для выведения депонированных радионуклидов были проведены при содействии Администрации Брянской области на территории Красногорского района, где плотность загрязнения почвы составляла 70 90 Kи/км², в июле и декабре 1992 г. Испытания проводились на добровольцах, имеющих достаточно высокий уровень радиоактивного заражения организма (более 25000 Бк), требующих медицинского наблюдения за состоянием здоровья.

Для медицинских целей использован шивыртуин (табл. 1). Действующим началом сорбента является клиноптилолит, содержащийся в шивыртуине в количестве от 80 до 90% В сырье присутствует монтмориллонит в количестве 3-5% не установлен морденит игольчатая форма цеолитов, обладающая канцерогенным действием. Содержание радионуклидов в сорбенте на уровне кларкового в земной коре. Массовая доля токсических элементов, по которым регламентируется товарный продукт Приаргунского ГОКа (ТУ 10 РСФСР 359-91), в мг / кг, не более: фтора 1000, мышьяка 4, свинца 5, кадмия 0,2, ртути 0,1.

Поглотительная емкость энтеросорбента в отношении цезия составляет 0,76-0,87 мгэкв/г. Примененная лекарственная форма порошок 0,1 мм в мягкой герметичной упаковке по 5,0 г.

Шивыртуин прошел доклинические испытания по программе безопасности лекарственных средств. По результатам испытаний препарат нетоксичен: при определении острой токсичности не удалось установить летальную дозу для энтеросорбента, изучение хронической неспецифической активности показало, что длительное использование высоких доз энтеросорбента (30 и 75 ТД) не вызывает функциональных нарушений [Токсиколога-гигиенические исследования цеолитов Шивыртуйского месторождения: Отчет НИР/Ростовскийна-Дону медицинский институт, 1990] При определении хронической специфической активности не выявлено мутагенных, эмбриотоксичных, иммунотоксичных, аллергенных, канцерогенных эффектов [Отчеты НИР Института биохимии СО РАМН, 2-го Московского медицинского института, 1990-1992 г.

По материалам исследования поданы в Фармкомитет Российской Федерации Отчет "Оценка безвредности применения цеолитов Шивыртуйского месторождения" и Заявка на проведение широкомасштабных клинических исследований.

Энтеросорбент применяли по 5,0 г 2 раза в день за 20 30 минут до еды в течение 7 11 дней. Препарат принимался per оs в виде водной взвеси. Таким образом, суточная терапевтическая доза препарата для человека составляла примерно 0,2 г/кг.

Контроль за выведением радионуклида осуществлялся двумя способами:

первый группа 11 человек по радиоактивности (¹³⁴Cs + ¹³⁷Cs) экскрементов. Измерения выполнены сотрудниками Красногорского Государственного Центра санитарно-эпидемиологического надзора на одноканальном гамма-спектрометре NK-360. Радиоактивность мочи и кала исследовали до начала лечения, ежедневно в процессе лечения (11 дней) и в течение 6 дней после лечения. Исследование выполнено в июле-августе 1992 г.

второй группа добровольцев 13 человек по радиоактивному заражению всего тела. Измерения были выполнены до приема энтеросорбента и после 7 дней приема. Уровень радиоактивного заражения организма тестировали по ¹³⁷Cs на гамма-спектрометре измерительного комплекса "СИЧ-АМА-ОЗФ" Эти исследования выполнялись дважды: в июле-августе (6 человек) и декабре 1992 г. (7 человек).

Результаты лечения

1. Испытуемые (все местные жители) хронически употребляют в пищу слабо радиоактивные продукты питания (удельное содержание радионуклидов в них составляло по нашим данным 0,960,25 нКи/кг), в результате чего в организме устанавливается равновесие между потреблением и выведением радионуклидов. Удельное содержание радионуклидов в экскрементах (естественное выведение) было при этом невысоким: у испытуемых этой группы оно составляло в моче 1,90,42, в фекалиях 2,20,52 нКи/кг, что соответствует среднепоселковому контролю.

Через сутки после приема сорбента средняя радиоактивность фекалий резко возросла (в 8 раз) и с 4 по 11 день превышала исходный уровень в 15-35 раз, и после отмены сорбента оставалась повышенной (фиг.1). Результаты свидетельствуют о том, что под влиянием цеолитсодержащего туфа начинают эффективно выводится депонированные в организме радионуклиды. Коэффициент эффективности при этом очень высок, он составляет 15-35, а в некоторых случаях и выше.

Радиоактивность мочи увеличивалась после начала лечения в 1,5-3,5 раза, и ее повышенный уровень продолжал сохраняться на 5-6 день после отмены энтеросорбента (фиг. 2). Увеличение клиренса радиоактивных изотопов с мочой при введении цеолитсодержащего туфа per os свидетельствует об активном выведении изотопов из депонирующих их органов в связи с усилением в них обмена веществ (фиг. 2).

2. У местных жителей в летний период уровень радиоактивного заражения всего тела был равен до лечения 2461953 нКи, а после лечения он снизился в среднем на 18,3% и составил 2061751 нКи (табл. 6). В зимний период это снижение было более выраженным, в среднем оно составило 24,21% (изменения достоверны согласно критерию знаков). Естественное же выведение радионуклида для человека составляет не более 1% от общего содержания в сутки при условии непоступления его с пищей, то есть максимально ожидаемое снижение за 7 суток не может превышать 7% ( в реальных условиях проживания людей в этой местности такого снижения не наблюдается).

Переносимость препарата хорошая, ни у одного человека из числа пролеченных не отмечено побочных реакций, не наблюдалось признаков диспепсии. Таким образом, результаты свидетельствуют о достижении заявленной лечебной цели.

Положительная оценка результатов ограниченных клинических испытаний средства содержится в совместном Заключении Главного врача Красногорской районной больницы и Главного врача Красногорского центра санитарно-эпидемиологического надзора, приложенном к описанию изобретения.

Удовлетворяющие медицинским целям запасы природного цеолитсодержащего туфа Шивыртуйского месторождения составляют несколько миллионов тонн. Добыча и переработка сырья производится в промышленных масштабах Приаргунским горно-химическим комбинатом. Технология производства энтеросорбента не является дорогостоящей и включает лишь операции фракционирования и расфасовки.

Из представленных экспериментальных данных (примеры 1 и 2) с очевидностью следуете, что природный цеолитсодержащий туф (клиноптилолит) других месторождений будет также эффективен для выведения депонированных радионуклидов.

Все изложенное подтверждает соответствие заявляемого изобретения критерию "промышленная применимость". ТТТ1 ТТТ2 ТТТ3