Глава 16. Радиоактивность органов и тканей контрольного образца

Предисловие. Согласно материалам уголовного дела в заключение физико-технической экспертизы представлены результаты замеров на радиоактивность органов и тканей контрольного образца (УД т.1, л.д.373, таблица №3). По мнению эксперта, подписавшего документ, пробы органов и тканей человека, погибшего при аварии автомашины в городе Свердловске, не превышают усредненных данных по содержанию радиоактивных веществ. Полученные данные могут быть обусловлены за счет естественно-радиоактивного элемента калия-40. Излучение по виду относится к бета-частицам.

Всего в качестве контроля было исследовано шесть видов органов и тканей: легкое, почка, печень, сердце, кожа, ребро. Проявите любопытство на заслуживающий внимание факт – в двух контрольных образцах (почка, печень) естественно-радиоактивный элемент калий-40 не был обнаружен. Кроме того, главный радиолог города Свердловска в деловой бумаге не указал источник информации, на основании которого проводил сравнительный анализ усредненных данных.

Во второй половине мая 1959 года, когда Левашов поставил точку в своем заключении по физико-технической экспертизе, советский ученый Е.В.Морева опубликовала творческое сочинение, раскрывающее экспериментальные данные по содержанию калия в организме. На основании этих показателей расчетным методом можно определить радиоактивность изотопа калия-40 в органах и тканях человека (табл. №1).

Таблица №1. Концентрация калия в различных органах и тканях человека (Морева Е. В.,1959).

Печень «стандартного» человека весит 1700 грамм, в ней содержится 3,52 грамма природного калия. В одном грамме природного калия (в естественной смеси трех изотопов) совершается 31 актов распада калия-40 в секунду. Беккерель – единица активности радиоактивного вещества в источнике. Один беккерель (Бк) определяется как активность источника, в котором за одну секунду происходит один акт радиоактивного распада. Следовательно, в печени «стандартного» человека каждую секунду наблюдается 109 распадов за счет изотопа калий-40. При этом вероятность бета-распада составляет 89,28% от общего количества излучаемых бета-частиц и гамма квантов. Получается так, что в печени «стандартного» человека в секунду совершается 97 распадов бета-частиц калия-40. На один килограмм веса печени происходит 57 распадов бета-частиц калия-40 (удельная активность). По удельной активности калия-40 среди органов и тканей человека печень уступает аналогичным показателям почке, головному мозгу, селезенке и сердцу.

Необходимо отметить, что в контрольном образце ткани взятой от печени вес сырой пробы составил 26,030 грамма. Вес сырой пробы биосубстратов печени у трупов Колеватова, Золотарева, Тибо-Бриньоль и Дубининой – 19,130; 13,590; 33,00 и 18,830 грамма соответственно (таблица №1, УД т.1, л.д.373). В контрольном образце бета-частиц радиоактивного калия-40 не обнаружено, а в печени погибших Колеватова, Золотарева, Тибо-Бриньоль и Дубининой удельная активность биосубстратов составила 49,95; 96,2; 74,0 и 81,4 Бк/кг соответственно (приложение №4). При этом навеска сырой пробы печени контрольного образца в трех случаях была существенно больше (от 26,5% до 48%), чем навеска биосубстратов печени погибших туристов.

Почка «стандартного» человека весит 150 грамм, в ней содержится 0,765 грамма природного калия. В одном грамме природного калия (в естественной смеси трех изотопов) совершается 31 актов распада калия-40 в секунду. Беккерель – единица активности радиоактивного вещества в источнике. Один беккерель (Бк) определяется как активность источника, в котором за одну секунду происходит один акт радиоактивного распада. Следовательно, в почке «стандартного» человека каждую секунду наблюдается 24 распада за счет изотопа калий-40. При этом вероятность бета-распада составляет 89,28% от общего количества излучаемых бета-частиц и гамма квантов. Получается так, что в почке «стандартного» человека в секунду совершается 21 распадов бета-частиц калия-40. На один килограмм веса почки происходит 140 распадов бета-частиц калия-40 (удельная активность). По удельной активности калия-40 среди органов и тканей человека почка держит пальму первенства.

Необходимо отметить, что в контрольном образце ткани взятой от одной почки вес сырой пробы составил 30,2 грамма (20% от массы одной почки). Вес сырой пробы биосубстрата почки у трупов Дубининой и Тибо-Бриньоль был 18,470 и 10,10 грамма соответственно (таблица №1, УД т.1, л.д.373). В контрольном образце радиоактивных веществ не обнаружено, а у Дубининой удельная активность биосубстрата почки составила 33,33 Бк/кг (приложение №4). При этом навеска сырой пробы весом 18,470 грамм была отобрана от обеих почек трупа Дубининой (6% от массы двух почек). В биосубстрате почки трупа Тибо-Бриньоль радиоактивные вещества отсутствовали. Следовательно, в контрольном образце, вес которого составлял 20% от массы почки, бета-частиц изотопа калия-40 не выявлено. А у погибшей Дубининой с долей веса биосубстрата в 6% от почечной массы обнаружены бета-частицы с удельной активностью 33,33 Бк/кг.

Напоминаю читателям, что контрольные образцы тканей получены от человека, погибшего при аварии автомашины в городе Свердловске. В конце пятидесятых годов прошлого века после окончания осмотра трупа на месте ДТП следователем или органами дознания составлялось направление о проведении судебно-медицинского вскрытия трупа в морге. В соответствии с пунктом 10 документа в номинации «Правила судебно-медицинского исследования трупов», утвержденные Наркомздравом РСФСР от 19 декабря 1928 года, «Вскрытие мертвого тела необходимо производить через возможно короткое время после того, как с положительностью установлено наступление смерти, но не ранее чем через 12 часов после смерти».

С высокой степенью достоверности можно утверждать, что вскрытие трупа и отбор образцов тканей человека погибшего в автоаварии осуществлялось в промежутке от 12 до 36 часов после смерти. Поскольку в советские времена всех усопших, как правило, хоронили на третий день. Следует особо отметить, что вскрытие трупов и отбор образцов тканей погибших туристов (Колеватов, Дубинина, Золотарев, Тибо-Бриньоль) проводилось 9 мая 1959 года, спустя 98 суток после наступления смерти.

§1. Лаконичное досье на почку: архитектоника, физиология, биохимия и биофизика. Почка – очень важная часть тела живого организма. Мудрая природа бережно и аккуратно закутала почку тремя оболочками. Непосредственно саму почечную ткань покрывает прочная оболочка в виде футляра – фиброзная капсула. Следующая оболочка – жировая капсула почки, представляющая собой слой рыхлой жировой ткани, играющую роль амортизатора. Третья пограничная полоса – соединительнотканная оболочка, наружная почечная фасция. Ткань почки состоит из двух слоев: мозгового и коркового. В корковом слое ткани почки происходит биологическая церемония образования мочи. Очистка крови и выработка мочи реализуется в нефроне – структурно-функциональной единице почки. В составе нефрона имеется почечный клубочек и система почечных канальцев. Именно благодаря нефрону протекает фильтрация крови и образуется моча, удаляются конечные продукты обмена и токсические вещества. Именно благодаря нефрону существует живой организм. Почки отвечают за поддержание постоянства состава и объема внеклеточной жидкости, омывающей клетку живого организма, обеспечивая тем самым оптимальные условия жизнедеятельности клеточных систем. И, напротив, при дефиците воды и/или электролитов в почках начинаются процессы, направленные на уменьшение дальнейшей их потери без нарушения экскреции конечных продуктов обмена.

Кровеносная система почек. Кровоснабжение почек устроено по принципу двух последовательных систем сосудов с регулируемым сопротивлением и капилляров. Отходящая от аорты почечная артерия разветвляется вблизи ворот почки на две или более междолевые артерии. Междолевые артерии дают начало дуговым артериям, которые проходят по границе между корковым и мозговым веществом. От междолевых артерий в корковое вещество отходят междольковые артерии (рис. №1), разветвляющиеся на приносящие артериолы с регулируемым сопротивлением. Приносящие артериолы в свою очередь разделяются на плотный пучок капилляров почечных клубочков. Из почечных клубочков кровь оттекает через выносящие артериолы с регулируемым сопротивлением. Выносящие артериолы открываются во вторую капиллярную сеть, окружающую извитые канальцы коркового вещества.

Рис. №1. Схема кровеносной системы нефрона почек (П. Дютьен,1996).

В мозговом веществе почек кровеносная система представлена только капиллярами, которые берут начало в самом нижнем слое коркового вещества, на границе с мозговым веществом. Здесь выносящие артериолы разветвляются на капилляры, которые не образуют сплетений вокруг канальцев, а идут параллельно им, образуя характерные пучки, направляющиеся к вершине сосочка (рис. №1). Эти прямые артериальные сосуды делятся на тонкие веточки, которые впадают в восходящие прямые венозные сосуды; последние, объединяясь в пучки, несут кровь обратно в корковое вещество. Прямые сосуды почек достигают в длину нескольких сантиметров, тогда как в других органах тела длина капилляров составляет около 0,5 мм.

Капилляры – это участки сосудистой системы, в которых происходит обмен веществами между кровью и внеклеточной жидкостью. Необычно большая их длина в мозговом веществе почек, несомненно, важна для функционирования почек. Поскольку прямые венозные и артериальные почечные сосуды лежат бок о бок друг к другу, а кровь по ним течет в противоположных направлениях, на всем протяжении их контактирующих поверхностей кровоток почки создает горизонтальный градиент концентрации всех способных к диффузии веществ.

Кровоток в разных частях почек неодинаков. На корковое вещество приходится 92% общего кровотока почки. Как видно из рисунка №2, максимальная скорость кровотока наблюдается в корковом веществе – область, содержащая клубочки и проксимальные извитые канальцы, т. е. основные структуры, осуществляющие обмен с внеклеточной жидкостью. На мозговое вещество почек с его наружным и внутренним (сосочек) слоями приходится лишь небольшая часть (8%) общего кровотока.

Рис. №2. Кровоток в корковом и мозговом веществе почки (П. Дютьен,1996).

Процесс мочеобразования делится на три этапа: ультрафильтрация, реабсорбция и секреция. По способности выполнять функцию ультрафильтрации почки превзошли в процессе эволюции все остальные органы человека. Скорость фильтрации на единицу поверхности в клубочковых капиллярах может быть в 10 раз выше, чем в капиллярах мышц. Весь объем внеклеточной жидкости, составляющий у «стандартного» человека не менее 17 литров проходит через почки с кровотоком около 50 раз в сутки. Высокая скорость клубочковой фильтрации обусловлена интенсивным почечным кровотоком. Масса обеих почек составляет 300 г, т. е. всего 0,43% средней массы тела «стандартного» человека (70 кг). В то же время через них проходит 1,2 литра крови в минуту, т. е. около 25% общего сердечного выброса, составляющего в покое 5 л/мин.

В результате ультрафильтрации из компонентов плазмы крови происходит образование первичной мочи. Содержание ионов калия в первичной моче такое же, как и в плазме крови. Движущей силой ультрафильтрации является гидростатическое давление крови в сосудах почечного клубочка (70 мм. рт. ст.). Движущей силе ультрафильтрации чинят помехи онкотическое давление плазмы крови (25 мм. рт. ст.) и гидростатическое давление ультрафильтрата в полости капсулы почки (15 мм. рт. ст.). Следовательно, движущая сила ультрафильтрации составляет 30 мм рт. столба и носит имя эффективного фильтрационного давления. На этапе ультрафильтрации энергия АТФ не расходуется. На втором этапе происходит обратное всасывание (реабсорбция) низкомолекулярных компонентов крови и калия в проксимальной части канальца почки. Существуют два пути реабсорбции: простая диффузия (по градиенту концентраций) и активный транспорт (против градиента концентраций). Так вот, активному транспорту в процессе реабсорбции требуются затраты энергии АТФ – аденозинтрифосфорной кислоты. Аденозинтрифосфат служит универсальным переносчиком энергии в клетке живого организма. Ионы натрия и калия реабсорбируются с участием биологической помпы – мембранного фермента натрий-калий зависимой АТФазы. Этот фермент имеет два полюса коммуникации: один для натрия, а другой для калия. После связывания с натрием и калием фермент АТФаза меняет свое пространственное расположение, в результате происходит активная заброска агентов калия и натрия через пограничную полосу эпителия почечных канальцев. При этом расходуется энергия гидролиза (расщепления) аденозинтрифосфата. На третьем этапе происходит процесс выделения и удаления конечных продуктов обмена и токсических соединений – секреция. Почечная секреция протекает в дистальной части канальца почки и весьма напоминает реабсорбцию. Однако секреция наблюдается в противоположном направлении – из крови капилляров в просвет канальцев. Процессы секреции и реабсорбции протекают с участием биологической помпы – мембранного фермента натрий-калий зависимой АТФазы. Кроме того в почках активно действуют процессы биосинтеза белков, необходимые другим тканям организма. В почках синтезируются отдельные компоненты свертывания крови, комплемента и фибринолиза, а также образовывается фермент ренин, который принимает активное участие в регуляции сосудистого тонуса.

К особенностям метаболизма почечной ткани следует отнести большие энергозатраты на работу биологической помпы – фермента натрий-калий зависимой АТФазы. Основной расход АТФазы обусловлен процессами активного транспорта при реабсорбции, секреции и биосинтеза белков. Ключевой путь получения АТФ, главного источника АТФазы, – это процесс окислительного фосфорилирования. Отсюда следует важный вывод: ткань почки нуждается в больших количествах кислорода. Масса почек составляет всего 0,43% от общего веса тела, а потребление кислорода почками составляет 10% от всего поступившего в организм человека кислорода. Гипоксия почек (пониженное содержание кислорода в почечной ткани) – ключевой пусковой механизм возникновения острой почечной недостаточности. При гипоксии почек нарушается почечный механизм компенсации метаболического ацидоза, который запускается значительно позже, спустя 16—18 часов от начала воздействия причинного фактора.

При метаболическом ацидозе наблюдается нарушение электролитного баланса, вызванное перемещением ионов из клетки в межклеточную жидкость и обратно. Более 90% передислокаций касаются химических элементов калия, натрия, хлора, водорода и бикарбоната. Ионы водорода и натрия перебазируются внутрь клетки, а калий выходит в межклеточную жидкость и в плазму крови. На каждые три иона калия, мигрирующего из клетки, в нее перемещаются два иона натрия и один ион водорода. Это становится причиной обострения клеточного ацидоза и нарушения работы ферментных систем, в первую очередь фермента натрий-калий зависимой АТФазы. В результате возникает гиперкалиемия с сопутствующей и прогрессирующей гипокалигистией. Гипокалигистия – это снижение содержания калия в межклеточной жидкости. Калий начинает интенсивно выводиться с мочой, повышенный уровень калия в моче может превышать нормативы в 5 раз. Процесс выделения калия с мочой может усиливаться, если в рационе питания наблюдается дефицит магния. За счет этого механизма в течение 4—7 дней при условиях наличия метаболического ацидоза содержание калия в плазме крови нормализуется. Затем наступает гипокалиемия – пониженная концентрация ионов калия в плазме крови.

Кроме того, повышенное содержание натрия в клетке (гипернатриемия) вызывает гипергидратацию клеток. Гипергидратация – это избыточное содержание воды в теле человека или отдельных его органах и частях. Внешними формами проявления гипергидратации являются отеки на лице, ногах, в полости живота, отёк легких и мозга. Такие последствия клеточной гипергидратации как отёк легких и мозга могут стать критическими признаками для жизни человека.

В почечной ткани фермент натрий-калий АТФаза потребляет 30% от общего количества синтезируемой в клетках АТФ. Следовательно, в обычных условиях среды обитания одна треть синтезируемой в клетках молекул АТФ тратится на активный транспорт ионов натрия из клетки наружу и ионов калия внутрь клетки. Так вот, аденозитрифосфорная кислота (АТФ), универсальный источник энергии для всех живых клеток, после наступления биологической смерти человека в течение 12 часов полностью распадается и исчезает.

Лимфатическая система почки. Архитектоника лимфатической системы почки находится в подчинении функциональной спецификации органа и считается второй составной частью почечной реабсорбции. Истоки паутины лимфатических капилляров нежно опутывают капсулу клубочков и канальцы. Следует отметить, что лимфатические капилляры имеют больший диаметр, чем кровеносная капиллярная сеть. Лимфатические капилляры, оплетающие клубочки и канальцы коркового вещества почки, переходят в сети, напоминающие футляр, которые обволакивают междольковые артерии и вены. Диаметр некоторых капилляров достигает больших размеров: 25—30 мкм. Сопровождая междольковые кровеносные сосуды, лимфатические капилляры становятся крупнее и впадают в лимфатические тракты калибром до 50 мкм. Крупные лимфатические сосуды снабжены клапанами и в виде футляра из вуали оплетают дуговые артерии и вены.

§2. Лаконичное досье на печень: архитектоника, физиология, биохимия и биофизика. Печень представляет собой орган, в котором белки, липиды, углеводы, минеральные вещества и витамины, всосавшиеся в пищеварительном тракте, проходят биохимическую «культивацию» и накапливаются для последующего использования другими тканями тела. Большую роль печень играет в углеводном обмене. С каждым приемом пищи организм получает углеводы, которые поступают в кровь в виде глюкозы. В том случае, когда принятое количество глюкозы превышает потребности организма, ее излишки поступают в печень и накапливаются в форме гликогена, который при необходимости распадается, превращается в глюкозу и насыщает тело биологическим топливом. Важная деталь! Природный калий принимает непосредственное участие в механизме накопления гликогена (гликогенез) и в механизме гликолиза (расщепления глюкозы) в печени. Процесс накопления гликогена влечет за собой повышенное использование калия. Мобилизация гликогена (расщепление до глюкозы), напротив, приводит к высвобождению калия и перемещению его в межклеточное пространство.

Гликоген – это полисахарид, являющийся стратегическим источником углеводов. Благодаря высоким запасам гликогена печень является углеводным депо человека. Главной причиной повышенной потребности организма в сахаре и расщепления гликогена до состояния глюкозы является дефицит энергии, например, во время высокой физической нагрузки, при голодании.