Комплексная цитогенетическая характеристика лиц, подвергавшихся радиационному воздействию в установленных дозах и их потомков в результате испытаний ядерного оружия на семипалатинском полигоне

Выполнено комплексное цитогенетическое исследование лиц, подвергавшихся радиационному воздействию в результате испытаний ядерного оружия на Семипалатинском полигоне, для оценки отдаленных эффектов ионизирующего излучения. Установлена дозовая зависимость количества хромосомных аберраций (на 100 клеток) среди лиц, подвергавшихся прямому облучению, в возрасте 57-65 лет. При дозе облучению 575,0 мзв количество ХА составило 4,6±0,18, при дозе облучения 271,5 мзв 2,9±0,14 (р<0,05). В группе с большей частотой цитогенетических нарушений средний уровень по 4 классам заболеваний был в 1,7 раза выше, по сравнению с таковым в группе с существенно меньшей частотой цитогенетических нарушений.

Введение.

За последние 50 лет отмечен значительный рост территорий, загрязненных радионуклидами от техногенных выбросов и испытании ядерного оружия, способствующий длительному хроническому облучению населения в сверхмалых и малых дозах могут и вызывают в организме людей (декретированное население, профессиональные группы) неблагоприятные эффекты, существенно снижая качество жизни. Поэтому научный интерес радиобиологов и специалистов в области радиационной медицины смещен в область исследования эффектов малых доз ионизирующего излучения и низкой интенсивности облучения. Чаще «мишенями» такого воздействия являются параметры гомеостаза организма (ведущие системы жизнеобеспечения), при которых формируются доклинические формы заболевании [1,2]. Довольно часто среди лиц, страдающих хроническими заболеваниями, такое воздействие ионизирующей радиацией увеличивает частоту заболеваний, усиливает их тяжесть и осложняет течение (средообусловленная патология) [3,4]. На клеточном уровне облучение в малых дозах приводит к радиационной индуцированной геномной нестабильности, в отдельных случаях трудно объяснимой, с классической точки зрения о воздействии радиации на организм (гиперчувствительность к радиации, эффект свидетеля, неспецифический радиоадаптивный ответ, генетическая память у отдельных потомком) [5-7]. Как правило, речь идет о величинах и мощностях доз радиации не вызывающих прямого действия на ДНК, но запускающих механизмы межклеточной коммуникации и генотоксичности [8,9]. Накопление больших доз существенно повышает вероятность развития онкотрансформации клеток и появления патологических аллели генов средообусловленных заболевании [10,11]. Установлено, что ионизирующая радиация в малом диапазоне доз (чаще от естественных радионуклидов на некоторых географических территориях) способна активизировать неспецифические системы защиты организма.

Однако в условиях ухудшающейся радиоэкологической обстановки и существенного накопления конкретными лицами частоты патологических аллели, она становится крайне опасной для организма человека [12-14]. Несмотря на сложность регистрации, и научной интерпретации механизма облучения в «малых дозах», наверное, единственным и наиболее эффективным является исследование ХА лимфоцитов периферической крови человека [14,15]. Несомненно, такие исследования необходимы и не только для верификации и прогнозирования отдаленных эффектов ионизирующей радиации. Они помогают в разработке методов коррекции, лечения и реабилитации в группах высокой степени реализации риска постлучевых эффектов [16,17].

Материалы и методы.

Работа выполнена на базе НИИ радиационной медицины и экологии, МЗ РК, г. Семей.

Объектом исследования являются группы радиационного риска, представленные лицами, подвергавшимися прямому облучению в диапазоне доз 271,5 - 575,0 мзв в период до 1949-1963 гг. и их потомки во втором и третьем поколении. Предмет исследования - динамика показателей распространенности заболеваний, показателей смертности и цитогенетические нарушения в группах радиационного риска - оценка связи объемов и характера этих нарушений с увеличением уровней отдельных классов заболеваний.

По данным клинико-эпидемиологических и цитогенетических исследований проведена оценка формирования здоровья потомков населения РК, подвергавшегося радиационному воздействию в результате испытаний ядерного оружия на СИЯП в отдаленном периоде.

Для проведения цитогенетического исследования в группах лиц, представленных лицами непосредственно подвергавшихся облучению в различном диапазоне доз и их потомками во втором и третьем поколении, цитогенетическое обследование прошли 2009г. по 2013 г. - 931 человек, из них:

  • 1 группа 218 человек, в возрасте 58-64 года, ЭЭД-=575,0 мзв;
  • 2 группа 145 человек, в возрасте 57-65 лет, ЭЭД = 271,5 мзв;
  • 1 контрольная группа 75 человек, в возрасте 60-63 лет;
  • 3 группа 98 человек, в возрасте 39-46 лет, потомки во втором поколении, рожденные от облученных родителей в дозе 575,0 мзв;
  • 4 группа 102 человека, в возрасте 40-45 лет, потомки во втором поколении, рожденные от облученных родителей в дозе 271,5 мзв;
  • 2 контрольная группа 72 человека, в возрасте 38-47 лет;
  • 5 группа 90 человек, в возрасте 19-29 лет, третье поколение, дедушки и бабушки которых подвергались облучению в дозе 575,0 мзв;
  • 6 группа 91 человек, в возрасте 18-27 лет, третье поколение, дедушки и бабушки которых подвергались облучению в дозе 271,5 мзв;
  • 3 контрольная группа 40 человек в возрасте 20-25 лет. Цитогенетическое обследование включало анализ нестабильных хромосомных аберраций с применением классического цитогенетического метода Микроскопический анализ препаратов.

На препаратах, приготовленных для рутинного цитогенетического анализа, регистрировали дицентрические и кольцевые хромосомы, парные и одиночные фрагменты в метафазах содержащих 46±1 хромосом. Микроядра в эритроцитах определяли как небольшие, округлые, густо окрашенные структуры. На препарате просматривали не менее 300 полей зрения, перекрытых рамкой, в которую помещалось 100 клеток, суммарно около 30 000 эритроцитов. Микроскопический анализ проводился на световом микроскопе «Axioplan» (CarlZeiss).

Приготовление микроядерных препаратов.

Для приготовления микроядерных препаратов лимфоцитов кровь культивировали 72 ч, за 24 ч до снятия в культуру вводили цитоклазин В. Гипотонию проводили в охлажденном 0,55 % KCl в течение 1м.15с при температуре 40 С. После центрифугирования (1000 об/мин) троекратно зафиксированнуб в смеси метанол/ледяная уксусная кислота суспензию раскапали на охлажденные влажные стекла, высушили на воздухе и окрасили 3% краской Гимзы. Оценка достоверности результатов инструментальных, лабораторных методов проводилась с помощью вариационной статистики, при этом использовались следующие значения:

Результаты и обсуждение.

За период с 2006 по 2012 гг. в НИИ радиационной медицины и экологии при скрининговых и лабораторных исследованиях населения ВКО, подвергавшегося радиационному воздействию в результате испытаний ядерного оружия, проводились комплексные цитогенетические исследования. В таблице 1 представлена ежегодная численная динамика цитогенетических исследований в различных населенных пунктах районов попавших сферу действия радиоактивных осадков (20092013 гг.).

В каждом конкретном случае среди лиц, подвергавшемуся прямому облучению, были установлены эффективные эквивалентные дозы облучения. Как следует из таблицы 7, в 2009 году обследовано - 136 человек; 2010 -165; 2011-158; 2012-228; 2013-282, всего обследовано - 969 человек, их них в контрольном Кокпектинском районе - 128 человек.

Учитывая возраст обследованных (20-64 года), общая численность была представлена лицами, подвергавшимися прямому облучению (57-65 лет), их потомками во 2 поколении (40-46 лет) и потомками в 3 поколении в возрасте 20-39 лет (таблица 8).

Таблица 1-Распределение численности лиц, прошедших цитогенетические исследования (2009-2013 гг.) (абсолютные цифры)

Районы, населенные пункты

2009

2010

2011

2012

2013

Всего

Абайский район

п. Караул

21

   

28

35

84

п. Каскабулак

 

20

 

20

15

55

п. Саржал

17

15

20

24

30

86

п. Кокбай

   

26

 

15

35

п. Кундызды

18

     

22

66

Бескарагайский район

п. Долонь

15

24

10

10

30

89

п. Мостик

10

 

20

32

22

52

п. Канонерка

20

24

24

34

 

100

п. Бескарагай

 

20

 

15

26

80

п. Семеновка

 

10

   

15

40

п. Черемушки

           

Жарминский район

п. Ауэзова

   

10

10

12

32

п. Бельтерекский

 

12

     

12

п. Берликский

   

10

10

10

30

Бородулихинский район

п. Бородулиха

 

10

 

15

10

35

п. Новопокровка

 

10

 

10

 

20

п. Дмитриевка

   

10

 

15

25

Кокпектинский район

п. Кокпекты

35

20

28

20

25

128

Всего

136

165

158

228

282

969

Как следует из таблицы 2, 1-я и 2-я группы представляли лиц, подвергавшихся прямому облучению в различном диапазоне доз: 1-ая группа с дозой облучения - 575,0 мЗв (218 человек в возрасте 58-64 лет); 2-ая группа с дозой облучения - 271,5 мЗв (145 человек в возрасте 57-65 лет). Для этих групп сформирована контрольная группа (75 человек в возрасте 60-63 лет, не подвергавшихся радиационному воздействию). Две следующие группы (третья и четвертая), представлены потомками во II поколении в возрасте 39-46 лет (98 человек) и 40-45 лет (102 человека). Доза облучения родителей для лиц 3-ей группы составила 575,0 мЗв, для 4-й группы 271,5 мЗв. Для 3-й и 4-й групп сформирована контрольная группа - 72 человека(38-47 лет) лица, не подвергавшиеся радиационному воздействию. 5-я и 6-я группы, были представлены потомками в III поколении, в возрасте 19-29 лет; 18-27 лет, численностью 90 и 91 человек соответственно. Дозы облучения дедушек и бабушек для 5-й группы составили 575,0 мЗв, для 6-й группы 271,5 мЗв.

Как следует из таблицы 2, среди лиц 1-й группы частота ХА была достоверно большей, чем среди лиц 2-й группы, остальные показатели хромосомных нарушений (дицентрики+кольца; парные фрагменты; одиночные фрагменты) не имели существенных различии в обеих группах. Мы считаем, что через столь длительное время, после формирования дозовых нагрузок (около 50 лет), эффективной оказалась доза облучения 575,0 мЗв, так как, на наш взгляд, элиминация нарушении хромосомного аппарата клеток в столь отдаленном периоде была более выраженной при меньшей дозе облучения (271,5 мЗв).

Таблица 2 -Количество хромосомных аберраций (на 100 клеток) у обследованных лиц, подвергавшихся радиационному воздействию в установленных дозах и их потомков во II и III поколениях (2006-2012гг.)

Группы исследования

Средневзве шенная ЭЭД мЗв

Число обслед ованны х

Возра ст (годы)

Число клеток

Число ХА (М±m)

Дицентрика +кольца (М±m)

Парные фрагменты (М±m)

Одиночны е фрагмент ы

(М±m)

1-ая группа

575,0

218

58-64

13996

4,6±0,18**

0,4±0,06**

1,8±0,13**

1,4±0,11**

2-ая группа

271,5

145

57-65

14424

2,9±0,14**

0,4±0,065**

1,9±0,1**

1,3±0,1*

1-Контрольная (для 1-ой и 2- ой)группа

 

75

60-63

9123

1,3±0,15

0,11±0,03

0,6±0,09

0,65±0,1

3-я группа

Доза родителей 575,0

98

39-46

12534

2,4±0,16*

0,21±0,02*

1,1±0,08*

1,2±0,08*

4-ая группа

Доза родителей 271,5

102

40-45

12761

2,5±0,13*

0,2±0,03*

1,0±0,08*

1,1±0,11*

2-Контрольная (для 3-ей и 4-ой )группа

 

72

38-47

9211

1,35±0,14

0,12±0,03

0,7±0,1

0,7±0,1

5-ая группа

Доза дедушек и бабушек 575,0

90

19-29

11375

1,6±0,11*

0,11±0,02

0,8±0,09

0,8±0,09

6-ая группа

Доза дедушек и бабушек

91

18-27

11429

1,5±0,11*

0,09±0,02

0,7±0,09

0,7±0,1

 

271,5

             

3- Контрольная (для 5-ой и 6- ой)группа

 

40

20-25

4284

0,93±0,12

0,11±0,023

0,8±0,08

0,75±0,09

Всего

 

931

 

99137

       

*- указанные значения имеют достоверные различия с контрольными группами * -p<0,05 и **-p<0,01

Частота ХА в 1-й группе составила 4,6 ±0,18 на 100 клеток, во 2-й группе 2,9±0,14(р<0,01). Частота дицентриков +колец, двойных и одиночных фрагментов в обеих группах не имела существенных различий. Можно предполагать, что диапазон доз 271,5 -575,0 мЗв в этом случаи обладал практически одинаковой эффективностью, равной скоростью и характером временной элиминации.

Все показатели ХА в 1-й и во 2-й группах были существенно выше, чем в контрольной группе. В 1-й группе частота ХА составила 4,6±0,18, в контроле 1,3±0,15 (р<0,01) ; частота дицентриков+колец 0,4±0,06 , парных фрагментов 1,8±0,13, одиночных фрагментов 1,4±0,11, в контрольной группе: 0,11±0,03; 0,6±0,09; 0,65±0,1 соответственно (р<0,01;0,01; 0,01). Во 2-й группе частота ХА составила 2,9±0,14, дицентриков+колец - 0,4±0,065, парных фрагментов - 1,9±0,11и одиночных фрагментов - 1,3±0,1, что регистрировалось существенно чаще, чем в контрольной группе (р<0,01; р<0,01;0,01;0,05).

Частота ХА в 5-й и 6-й группах составило 1,6±0,11; 1,5±0,11 соответственно, в контрольной группе 0,93±0,12 (р<0,05; р<0,05). Частота дицентриков+колец, парных фрагментов и одиночных фрагментов в 5-й и 6-й группах не имело существенных различий с данными контроля. В этом случае, только частота хромосомных аберраций оказалась достоверно более высокой среди потомков третьего поколения, по сравнению с контрольной группой.

Таким образом, в группах лиц подвергавшихся радиационному воздействию в диапазоне доз 271,5-275,0 мЗв, а также их потомков во втором поколении через 50 лет после их формирования количество хромосомных аберраций в этих группах существенно превышало показатели контроля. Установлена четкая дозовая зависимость наличия большей частоты ХА среди лиц, подвергавшихся прямому радиационному воздействию, в эффективной дозе 575,0 мЗв. Среди их потомков во втором поколении такая закономерность не установлена, а частота ХА была приблизительно одинаковой в исследуемом диапазоне доз.

В связи с вышеизложенным, нужно отметить, что определенное представление о функциональной значимости (возможно и органической), тех или иных повреждении генома, может помочь сопоставления показателей заболеваемости среди лиц с низким и высоким уровнем мутационных событий в клетке. Нами проведено распределение обследованных лиц на три группы по мере снижения частоты нарушении хромосомного аппарата клетки:

- группа, частота ХА 2,4 ±0,15 - 4,7 ±0,17; дицентирики+центрические кольца 0,2±0,04; 0,4±0,06; парные фрагменты 1,2±0,07; 1,4±0,09; одиночные фрагменты 1,2±0,08; 1,4±0,11;

группа, частота ХА 1,7±0,11- 2,3±0,16; дицентирики+центрические кольца 0,11±0,03-0,15±0,015; парные фрагменты 0,9±0,08; 1,1±0,08; одиночные фрагменты 0,9±0,08; 1,1±0,11;

группа, частота ХА 0,9±0,12-1,6±0,11;

дицентирики+центрические кольца 0,09±0,02-0,1±0,03; парные фрагменты 0,7±0,09; 0,8±0,08; одиночные фрагменты 0,7±0,1; 0,8±0,09.

Были ранжированы четыре класса заболеваний и одна нозологическая форма: ЗНО, БСК, ПШЖ, ЖКТ, инфекционновоспалительные заболевания сопряженных с различной степенью цитогенетических нарушений. Было рассчитано число диагностированных заболеваний в первой, второй и третьей группе с последующим пересчетом на 1000 населения (таблица 3). Как следует из таблицы 3, наибольший уровень заболеваний зарегистрирован в первой группе (в сумме 965,1 случай на 1000 населения), во второй и третье группе их суммарный уровень был ниже, составляя для второй группы 744,3 случая, для третьей группе 606,4 случая. Наиболее высокие относительные риски зарегистрированы в первой группе - указанные заболевания в 1,82; 1,76; 1,56 и 1,69 раза регистрировались чаще, чем в третьей группе, где цитогенетические нарушения были наименьшими (p<0.05; 0.05;0,05;0,05).

Таблица 3 - Модифицирующее влияние цитогенетических нарушений в группах исследования на динамику уровней некоторых классов и нозологических форм заболеваний

Классы, нозологические формы заболеваний (случаев на 1000 населения)

Группы исследования

I группа n=383

II группа n=180

III группа n=368

R1

R2

R3

I-III гр.

I-II гр.

II-III гр.

Злокачественные новообразования

124,7

85,4

68,3

1,82

1,46

1,25

Болезни системы кровообращения

487,4

361,1

277,4

1,76

1,34

1,3

Болезни щитовидной

железы

133,1

114,3

116,9

-

-

-

Болезни ЖКТ

158,3

126,2

101,7

1,56

1,25

1,24

Инфекционно воспалительные заболевания системы дыхания

186,2

142,7

110,4

1,69

1,3

1,29

ВСЕГО

965,1

744,3

606,4

1,68

1,29

1,22

Кратность превышения уровней, зарегистрированных заболеваний, в первой группе по сравнению со второй составило: 1,46; 1,34; 1,25 и 1,3, (p<0,05; 0,05;0,05;0,05), по болезням щитовидной железы существенных различии не зарегистрировано. Кратность превышения уровней, зарегистрированных заболеваний, во второй группе по сравнению с третьей группой составило: 1,25; 1,3; 1,24; 1,29 (p<0,05;0,05;0,05;0,05). Кратность превышения суммарного уровня, зарегистрированных заболеваний, в первой группе по сравнению с третьей составило 1,59 раза (p<0,05); по сравнению с первой и второй групп- 1,29 раза (p<,05); по сравнению второй с третьей группой- 1,22 раза(p<0,05). Таким образом, нами установлена четкая закономерность существенного превышения частоты уровня зарегистрированных классов и нозологической формы среди лиц, у которых регистрировалось наибольшая частота повреждении геномы.

Выводы.

  1. Установлена дозовая зависимость количества хромосомных аберраций (на 100 клеток) среди лиц, подвергавшихся прямому облучению, в возрасте 57-65 лет. При дозе облучению 575,0 мзв количество ХА составило 4,6±0,18, при дозе облучения 271,5 мзв 2,9±0,14 (р<0,05). Частота дицентриков+колец, парных фрагментов и одиночных фрагментов в обеих группах не имела существенных различий, но была достоверно выше, чем в контрольной группе.
  2. Среди потомков во II поколении в возрасте 39-46 лет, рожденных от облученных родителей в дозе 271,5 мзв и 575,0 мзв частота ХА, дицентриков+колец, парных и одиночных фрагментов была достоверно выше, чем в контрольной группе (р<0,01;0,01;0,05;0,05).
  3. В группе с большей частотой цитогенетических нарушений средний уровень по 4 классам заболеваний был в 1,7 раза выше, по сравнению с таковым в группе с существенно меньшей частотой цитогенетических нарушений.

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Тахауов Р.М., Семенова Ю.В., Карпов А.Б. Клиническая диагностика гомеостатического дисбаланса у работников плутониевого производства // Сибирский медицинский журнал. - 2003. - №5. - С. 90-96.
  2. Карпов А.Б., Тахауов Р.М., Удут В.В., Семенова Ю.В., Шерстобоев Е.Ю. Роль ионизирующего излучения в развитии гомеостатического дисбаланса // Бюллетень сибирской медицины. - 2005. - №2. - С. 82-87.
  3. Тельнов В.И. Оценка роли генетических факторов и радиорезистентности людей // Генетика. - 2005. - №1. - С. 85-92.
  4. Тельнов В.И. Распределение генетических маркеров у потомков облученных людей // Радиационная биология. Радиоэкология.. - 2008. - №5. - С. 545-552.
  5. Мазурик В.К., Михайлов В.Ф. Радиационно-индуцируемая нестабильность генома: феномен, молекулярные механизмы, патогенетическое значение // Радиационная биология. Радиоэкология. - 2001. - №3. - С. 272-289.
  6. Hande M.P., Azizova T.V., Geard C.R. Past exposure to densely ionizing radiation leaves a unique permanent signature in the genome // Am.J.Hum.Genet. - 2003. - V.72. - P. 1162-1170.
  7. Засухина Г.Д. Адаптивный ответ - общебиологическая закономерность: факты, гипотезы, вопросы // Радиационная биология. Радиоэкология. - 2008. - №4. - С. 464-473.
  8. Pant G.S., Kamada N. Chromosome aberrations in normal leukocytes induced by the plasma of exposed individuals // Hiroshima Journal of Medical Science. - 1977. - №26. - P. 149-155.
  9. Droge W. Free radicals of cell function // Physiological Review. - 2002. - V.82. - P.47-95.
  10. Копнин Б.П. Нестабильность генома и онкогенез //Радиационная биология. Радиоэкология.-1995.-Т.47.-№2.-С.369-380.
  11. Булдаков Л.А. Медицинские последствия радиационных аварий для населения.// Медицинская радиология и радиационная бесопасность. - 2002.-Т.47. -№2. - С.7-19.
  12. Cobaleda C., Peres-Losada J., Sanchez-Garcia I. Chromosomal abnormalities and tumor development: from genes to therapeutic mechanisms // Bioessays. - 1998. - V.20. - P.922-930.
  13. Edward J., Calabrese L., Baldwin A. Radiation Hormesis and Cancer // Human and Ecological Risk Assesment.-2002.-V.8.-Р.327-353.
  14. Пелевина И.И., Алещенко А.В., Готлиб В.Я., Кудряшова О.В., Семенова Л.П., Серебрянный А.М. Реакция лимфоцитов крови индивидуумов с соматическими заболеваниями на воздействие радиации в малых дозах // Радиационная биология. Радиоэкология. - 2005. - Т.45. - №4. - С.412-415.
  15. Серебряный А.М., Алещенко А.В., Антощина М.М., Кудряшова О.В., Рябченко Н.И., Семенова Л.П., Пелевина И.И. Изменение радиочувствительности лимфоцитов крови человека в разных митотических циклах после облучения в малых дозах // Радиационная биология. Радиоэкология. - 2008. - Т.48. - №6. - С.713-720.
  16. Шевченко В.А., Снигирева Г.П. Значимость цитогенетического обследования для оценки последствий Чернобыльской катастрофы // Радиационная биология. Радиоэкология. - 2006. - Т.46. - №2. - С.133-139.
  17. Дружинин В.Г. Количественные характеристики частоты хромосомных аберраций в группе жителей крупного промышленного региона Западной Сибири // Генетика. - 2003.-Т.39.- №10. - С.1373-1380.
Год: 2015
Город: Алматы
Категория: Медицина
loading...