Адрес этой статьи в интернете: www.biophys.ru/archive/congress2012/proc-p198-d.htm

 

 

ИЗУЧЕНИЕ СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ НАРУШЕНИЙ В ЛИМФОЦИТАХ ЛИКВИДАТОРОВ ЧАЭС КАЗАХСТАНСКОЙ ПОПУЛЯЦИИ

 

Чередниченко О.Г. , Губицкая Е.Г., Байгушикова Г.М.

Институт общей генетики и цитологии МОН РК, 050060, Казахстан, Алматы, пр. аль-Фараби 75А,

E-mail: cherogen70@mail.ru

 

         Проблема изучения индивидуальных биологических реакций организма при радиационных воздействиях, поиск наиболее характерных для этих воздействий биологических изменений занимает одно из ключевых мест в современной радиобиологии. Так, еще в середине прошлого столетия возникло особое направление в радиобиологии – биодозиметрия. Существует пять групп ретроспективного выявления последствий дозовых нагрузок на организм при внешнем и внутреннем облучении: цитогенетические, гематологические, иммунобактериологические, биохимические и биофизические. При оценке эффектов биологического действия радиации в малых дозах возможна регистрация цитогенетических и гематологических повреждений: частоты хромосомных перестроек, числа лимфоцитов с микроядрами, а также частоты клеток-носителей соматических мутаций в периферической крови [1].

Мутагенный эффект, индуцированный ионизирующим излучением, может лежать в основе возникновения таких патологических состояний, как наследственные и онкологические заболевания, ускорение процессов старения и др.

Разработанные цитогенетические методы, в частности, метод учета нестабильных и стабильных аберраций хромосом (частота аберрантных клеток и различных типов хромосомных аберраций, сочетание определенных аберраций в аберрантной клетке, характер распределения аберраций по клеткам, соотношение числа парных фрагментов и обменных аберраций, количество аберраций на аберрантную клетку) широко применим и признан для обследования ликвидаторов последствий аварийных ситуаций на радиационно-опасных объектах; населения, проживающего на территориях, загрязненных радионуклидами; для оценки экологической обстановки; для изучения радиационных воздействий на лабораторных животных и т.д. На основе результатов могут прогнозироваться канцерогенные и генетические последствия облучения.

В связи с этим было проведено цитогенетическое исследование ликвидаторов аварии на Чернобыльской АЭС, проживающих в Казахстане, результаты которого представлены  в табл. 1.

Средняя частота хромосомных нарушений у  ликвидаторов ЧАЭС составила  3,88±0,26%, что в 4 раза выше, чем у жителей п. Таусугур Алматинской области - 0,87±0,1% (экологически чистый, горный поселок),  и в 2 раза выше, чем у жителей г. Алматы - 1,60 ± 0,12% [2]. По соображениям корректности сравниваемых результатов необходимо сопоставлять сельское население с сельским, городское с городским. Поскольку, по результатам анкетирования все обследуемые проживали в городах дальнейший сравнительный анализ мы проводили с результатами, полученными у жителей г. Алматы.

Анализ спектра цитогенетических нарушений обследованных лиц показал, что в основном встречались аберрации хромосомного типа - 2,99±0,24 %, хроматидного типа – 0,89±0,14%. Такая картина структурных   повреждений хромосом может быть связана с преобладающим влиянием радиационных факторов.  Сравнительный анализ по типам аберраций (рис. 1) выявил неоднозначные результаты – то, что у ликвидаторов ЧАЭС обнаруживается увеличение частоты аберраций хромосомного типа (в 10 раз) – маркеров радиационного воздействия вполне закономерно. Такое значительное увеличение частоты аберраций хромосомного типа может быть объяснено продолжающимся внутренним облучением, т.е. непосредственным попаданием радиоактивных частиц внутрь организма (например, с пылью или продуктами питания) и оседанием их в разных органах и системах.

При анализе результатов цитогенетического обследования ликвидаторы ЧАЭС были разделены на две группы – проживающие в г. Алматы и в г. Семей (зона влияния Семипалатинского испытательного ядерного полигона). 

В группе обследованных ликвидаторов из г. Семей частота хромосомных аберраций составила 4,0±0,52%, что практически не отличается от среднегрупповой. Однако структура цитогенетических нарушений у них значительно отличается от таковой у ликвидаторов из г. Алматы (хромосомного типа – 2,14±0,38% и  3,36±0,31% р≤0,05; хроматидного типа - 1,86±0,36% и  0,47±0,12% р≤0,01 соответственно). Более низкая частота аберраций хромосомного типа - маркеров радиационного воздействия у Семейской группы обследованных свидетельствует о некоторой адаптированности к радиационным факторам, но и  значительным влиянием на них химического компонента.

При сравнении цитогенетических данных жителей Алматы, принимавших участие в ликвидации аварии на ЧАЭС и обычного населения, напротив,  выявлено, что частота аберраций хроматидного типа - (0,47±0,12%) у них в 2,5 раза меньше (1,32±0,15%) и находится на уровне данных из п. Таусугур (0,67±0,09%) (рис. 1). Такие данные не совсем понятны и требуют дополнительных исследований.

 

Таблица 1 - Цитогенетическое обследование группы  ликвидаторов ЧАЭС

№

Клеток с аберрац.

Всего аберраций

Соотношение типов хромосомных аберраций

Хромосомный тип

Хроматидный тип

всего

дицен

кольца

трансл

фрагм

всего

делец

обмены

фрагм

1

3

3

1

 

 

 

1

2

2

 

 

2

5

8

7

2

 

 

5

1

 

 

1

3

3

4

4

2

 

 

2

0

 

 

 

4

1

1

1

 

 

 

1

0

 

 

 

5

1

1

1

 

 

 

1

0

 

 

 

1.1

2

2

2

1

 

1

 

0

 

 

 

1.2

5

5

5

1

 

 

4

0

 

 

 

1.3

2

2

2

 

 

 

2

0

 

 

 

1.4

6

6,7

6,7

2

 

 

4,7

0

 

 

 

1.5

5

5

4

1

 

1

2

1

 

 

1

1.6

4,4

4,4

4,4

 

 

 

4,4

0

 

 

 

1.7

2

2

1

 

 

 

1

1

 

 

1

1.8

10

10

10

1,4

 

 

8,6

0

 

 

 

1.10

8

8

6

 

3

1

2

3

2

 

1

1.11

4

4

1

 

1

 

 

3

2

1

 

1.12

4

4

3

 

 

1

2

1

1

 

 

1.13

4

4

2

 

 

1

1

2

 

 

2

1.14

2

2

1

 

 

 

1

1

 

1

 

1.16

4

4

1

 

 

 

1

3

1

 

2

1.17

3

3

2

 

 

 

2

1

 

 

1

1.18

3

3

2

 

 

1

1

1

 

 

1

1.19

4

4

2

 

 

2

 

2

1

 

1

1.20

1

1

1

 

 

 

1

0

 

 

 

1.21

2

2

2

 

 

 

2

0

 

 

 

1.22

2,5

2,5

0,5

 

 

 

 

2

 

 

2

1.23

2,4

2,4

1,4

 

 

 

2,4

0

 

 

 

1.24

3,3

6,7

6,7

 

 

 

6,7

0

 

 

 

 

3,57±0,35

3,88±0,26

2,99±0,35

0,38±

0,12

0,15±0,07

0,29±

0,10

2,18±

0,27

0,89±0,14

0,26±0,7

0,07±

0,05

0,48±0,12

 

 

 

Аберрации хромосомного типа были представлены двойными разрывами и фрагментами, дицентриками и транслокациями, вторые - одиночными разрывами, фрагментами и межхроматидными обменами.

 

 

 

Рис. 1. Распределение структуры хромосомных аберраций у обследованных лиц из г. Алматы

 

При  систематизации частоты хромосомных аберраций в лимфоцитах периферической крови обследованный контингент был разделен на три группы: лица, имеющие хромосомные аберрации в лимфоцитах периферической крови до 2%, от 2 до 4% и от  5% и выше. Первая группа (1) включает когорту людей, имеющих спонтанный уровень, вторая (2) – повышенный и третья (3) – высокий уровень хромосомных аберраций. Как видно на рис.2, только у 1/5 изученных лиц (20%) частота выявленных нарушений не превышала общепопуляционного спонтанного уровня для Казахстана, у более половины (56%) она оказалась повышенной и у 1/4 (24%) – высокий. В общей сложности у 80% обследованных частота хромосомных аберраций превышала спонтанный уровень в 2-5 раз.

Таким образом, проведенный цитогенетический анализ у ликвидаторов ЧАЭС Казахстанской популяции показал, что даже спустя 25 лет после острого облучения у большинства обследуемых сохраняется повышенный уровень хромосомных аберраций, особенно хромосомного типа – маркеров радиационного воздействия.

 

1.        до 2% аберраций

2.        от 2до 4 % аберраций

3.        свыше 5% аберраций

Рис. 2. Распределение частот хромосомных аберраций у ликвидаторов ЧАЭС Казахстанскойпопуляции

 

 Одной из задач многих мониторинговых работ по цитогенетическому анализу людей, так или иначе подвергающихся радиационному воздействию является вопрос биодозиметрии.

Биологическая дозиметрия по аберрациям хромосом в культуре лимфоцитов дает достоверную информацию в случаях относительно равномерного острого облучения [3]. По данным Севанькаева с соавт. (1994) [4, 5] успешная оценка индивидуальной дозы возможна лишь непосредственно после облучения, причем, как правило, однократного острого облучения или же в сравнительно короткие сроки после него (обычно не более чем через 3 – 4 мес.). Это связано с тем, что аберрантные клетки с течением времени постепенно элиминируются из циркулирующей крови [6]. Однако Неронова Е.Г. с соавт. (2008), Снегирева Г.П. с соавт. (2008) [7, 8] показали, что у ликвидаторов последствий аварии на Чернобыльской АЭС на протяжении более 20 лет средняя частота хромосомных аберраций в лимфоцитах периферической крови достоверно превышала контрольный уровень. При этом частота дицентриков и центрических колец – маркеров радиационного воздействия была выше аналогичного показателя в контрольной группе в 3,5 – 7 раз в зависимости от сроков работы и длительности нахождения в зоне аварии.

  В нашем исследовании попытки реконструкции доз или корреляции цитогенетических нарушений от величины полученной дозы (по результатам анкетирования) не привели к успеху. К сожалению, не выявлена связь частоты цитогенетических нарушений ни с величиной полученной дозы, ни временем нахождения в зоне аварии ЧАЭС, ни возрастом обследуемых. В данном случае, вероятнее всего, ключевую роль играет индивидуальная радиочувствительность - так у ликвидаторов ЧАЭС частота хромосомных аберраций в лимфоцитах периферической крови варьировала  в значительных пределах - от 0 до 10 %, при том, что заявленная величина полученной дозы была в пределах 8-10 бэр.

Оценивая негативное влияние воздействия радиации при ликвидации последствий ЧАЭС необходимо учитывать не только частоту хромосомных аберраций, но и  нарушение других генетических функций клеток, например радиочувствительность и адаптивный ответ. Исходя из этого, мы изучили состояние радиочувствительности и адаптивного ответа у данной группы людей. Для этого после забора образцов их периферической крови в гепаринизированные флаконы лимфоциты крови подвергали дополнительному облучению in vitro, соответствующему условиям выявления радиочувствительности (2 Гр γ-излучения) и адаптивного ответа (0,05/2Гр). Радиочувствительность оценивали по степени увеличения хромосомных аберраций после in vitro облучения лимфоцитов крови 2 Гр γ-излучения, по сравнению с аналогичными данными контрольной группы (рис.3).

 

 

Рис. 3. Изучение радиочувствительности и адаптивного ответа у ликвидаторов ЧАЭСКазахстанской популяции

Частота индуцируемых 2 Гр γ-излучения хромосомных аберраций у ликвидаторов в среднем составила - 16,3%, в контрольной группе – 30-31%. Т. е. данный контингент обследуемых оказывается частично защищенным от повреждающего воздействия γ-излучения. Тем не менее, при индивидуальном анализе наблюдается гетерогенность популяции по данному критерию - у 2-ух (№ 11,12) обнаруживается радиочувствительность на уровне контрольной группы, у 2 человек (№ 5, 14) тенденция к наличию адаптированности по данному критерию, у остальных (10 человек) регистрируется достоверная  радиорезистентность. Однако, при условии индукции адаптивного ответа in vitro в лимфоцитах периферической крови (0,05/2 Гр) практически у всех обследуемых в той или иной степени наблюдается радиосенсибилизация. У четырех человек частота хромосомных аберраций осталась практически на том же уровне, как и при изучении радиочувствительности, у остальных – значительная радиосенсибилизация (23,96%). При этом обнаруживались аберрации только хромосомного типа, которые были представлены двойными разрывами и фрагментами, дицентриками и транслокациями.  Такие результаты изучения радиочувствительности и индукции адаптивного ответа свидетельствуют, с одной стороны о наличии состояния защищенности от повреждающего воздействия больших доз  γ-излучения, но с другой стороны о состоянии нестабильности генома, т.к. предварительное облучение в адаптирующей дозе приводит к радиосенсибилизации.

При сравнительном анализе группы ликвидаторов аварии на ЧАЭС и жителей экологически неблагоприятных регионов (СИП, г. Усть-Каменогорск) [9] по трем критериям – частоте хромосомных аберраций, изменениям радиочувствительности и радиоадаптивного ответа установлен примерно одинаковый уровень частоты хромосомных нарушений в обследуемых группах (3,88±0,26% и 3,02±%,  4,0±0,44% соответственно). Однако, характер радиочувствительности под воздействием 2 Гр γ-излучения, отличается в обеих группах. Во второй она практически не отличается от результатов контрольной группы, т.е. отсутствует состояние защищенности от повреждающего воздействия, в первой группе практически у всех людей это состояние регистрируется, т.е. хроническое воздействие мутагенных факторов не способствует снижению радиочувствительности. Формирование адаптивного ответа в лимфоцитах периферической крови людей в обеих группах демонстрирует гетерогенность популяций по данному критерию. Причем эта способность не связана, ни с эпидемиологическими показателями, ни с исходным уровнем частоты хромосомных аберраций, ни с радиочувствительностью. В связи с этим оценка генетического риска, по всей вероятности, в значительной степени зависит от индивидуальных особенностей, метаболического, физиологического состояния клеток, тканей, организма и от их способности к индукции процессов репарации и др.

 

 

 

STUDY OF STRUCTURAL AND FUNCTIONAL DISTURBANCES IN LYMPHOCYTES

CHERNOBYL LIQUIDATORS KAZAKHSTAN POPULATION
O.G. Cherednichenko, E.G. Gubitskaya, G.M. Baygushikova
Institute of General Genetics and Cytology RK, E-mail: сherogen70@mail.ru

 

Литература

1          Кудряшов Ю.Б. Радиационная биофизика (ионизирующие излучения). // М. Физматлит. 2004. С. 323 – 325.

2          Губицкая Е.Г., Чередниченко О.Г., Байгушикова Г.М., Ахматуллина Н.Б. Цитогенетический статус жителей Алматинской области // Вестник КазНУ им. Аль-Фараби, сер. Биол., 2007, №2, С. 86-90.

3          Пяткин Е.К., Нугис В.Ю., Чирков А.А. Оценка поглощенной дозы по результатам цитогенетических исследований культур лимфоцитов у пострадавших при аварии на Чернобыльской АЭС// Медицинская радиология,  1989, Т.34, № 6, С. 52 – 56.

4          Севанькаев А.В., Моисеенко В.В., Цыб А.Ф. Возможности применения методов биологической дозиметрии для ретроспективной оценки доз в связи с последствиями аварии на Чернобыльской АЭС. Оценка доз на основе анализа нестабильных хромосомных аберраций// Радиационная биология. Радиоэкология, 1994, Т.34, вып. 6, С. 782 – 792.

5          Севанькаев А.В., Моисеенко В.В., Цыб А.Ф. Возможности применения методов биологической дозиметрии для ретроспективной оценки доз в связи с последствиями аварии на Чернобыльской АЭС. Оценка доз на основе анализа стабильных хромосомных аберраций// Радиационная биология. Радиоэкология, 1994, Т.34, вып. 6, С. 793 – 797.

6          Нугис В.Ю., Дудочкина Н.Е. Закономерности элиминации аберраций хромосом у людей после острого облучения по данным культивирования лимфоцитов периферической крови в отдаленные сроки // Радиационная биология. Радиоэкология, 2006, т. 46, № 1, с. 5-16.

7          Неронова Е.Г., Слозина Н.М., Макарова Н.В. Цитогенетические нарушения и заболеваемость у ликвидаторов последствий аварий на Чернобыльской АЭС// Медицинская радиология и радиационная безопасность, 2008, Т.54, № 2, С. 5 – 9.

8          Снегирева Г.П., Богомазова А.Н., Новицкая Н.Н., Федоренко Б.С., Хазинс Е.Д. Опыт применения цитогенетического метода в радиационных исследованиях// Вестник Российской Военно-медицинской Академии Приложение I,  2008, № 3 (23), С. 184 – 185.

9          Чередниченко О.Г.,  Искандарова К.А., Исмаилов С.Б. Цитогенетическая оценка влияния генотоксикантов среды на жителей п. Кора Мангистауской области и г. Усть-Каменогорск//  в кн. под ред. Ахматуллиной Н.Б. От генетики вирусов до генетики человека. Алматы, 2010, С. 184-191.