Введение к работе
Актуальность темы.
В связи с наличием густонаселенных территорий, загрязненных радионуклидами в результате катастрофы на Чернобыльской АЭС в 1986 году, большое фундаментальное и практическое значение представляет проблема влияния хронического ионизирующего облучения в малых дозах на здоровье человека, на рост числа соматических заболеваний и предрасположенность к ним.
Актуальным является разработка оперативных, качественных и количественных методов, позволяющих регистрировать минимальные отклонения состояния здоровья людей, подвергающихся неблагоприятным экологическим воздействиям и проводить своевременную коррекцию нарушений здоровья, до наступления необратимых патологических состояний (Булдаков Л.А., 2002; Карпов А.Б., 2005).
Ионизирующее излучение в малых дозах вызывает целый ряд эффектов в организме человека, механизм и последствия которых рассматриваются с различных точек зрения (Кузин А.М., 1995; Яблоков А.В., 2001).
Исходя из беспороговой концепции действия ионизирующей радиации на клетку, первичные эффекты ионизирующего излучения в малых дозах могут проявляться на уровне ДНК в виде её повреждений (Богданов И.М. и др., 2005). Дальнейшая судьба поврежденной ДНК и последующие клеточные эффекты, в таком случае, будут зависеть от возможностей систем репарации, а так же от генетических систем контроля над прохождением клеточного цикла (Мазурик В.К., Михайлов В.Ф., 2001; Гончарова И.А. и др., 2003).
Проявление основных клеточных эффектов ионизирующего излучения в малых дозах, в том числе и генетических, в настоящее время связываются с немишенным воздействием радиации, которое реализуется через смещение антиоксидантно-прооксидантного равновесия в клетке (Emerit I., 1992; Михайлов В.Ф. и др., 2003; Кудряшов Ю.Б., 2001; Гончарова И.А. и др., 2003; Ляхович В.В. и др., 2006, Литтл Д.Б., 2007).
Для изучения влияния хронического ионизирующего облучения в малых дозах на кариотип людей, длительно проживающих на территории, загрязненной радионуклидами вследствие аварии на ЧАЭС, нами исследованы цитогенетические нарушения во взаимосвязи с про/антиоксидантным статусом населения.
Цель и задачи исследования.
Целью исследования являлось изучение влияния малых доз ионизирующей радиации на цитогенетические и про-/антиоксидантные показатели лимфоцитов периферической крови людей, проживающих на техногенно загрязненных радионуклидами территориях.
В задачи исследования входило:
-
Определить частоту и спектр цитогенетических нарушений в лимфоцитах периферической крови людей, длительно проживающих в условиях ионизирующего излучения в малых дозах.
-
Изучить изменения в про-/антиоксидантном статусе людей при воздействии хронического ионизирующего излучения в малых дозах.
-
Выявить возможные механизмы формирования хромосомной нестабильности при действии хронического ионизирующего излучения в малых дозах.
-
Связать величину хромосомной нестабильности кариотипов исследуемых лиц с распространением средообусловленных заболеваний на загрязненной радионуклидами территории.
Научная новизна работы
Проведено цитогенетическое исследование лиц, длительное время проживающих на территории локального очага радиоактивного загрязнения, отнесенного согласно «Закону о Чернобыле» к 4 категории.
Научное исследование отличается, прежде всего, новизной исследуемой территории. В Мордовии цитогенетический мониторинг локальных зон радионуклидного загрязнения, возникших в результате аварии на ЧАЭС, ранее не проводили.
Изучение хромосомной нестабильности выполнено с комплексной регистрацией цитогенетических нарушений в ядре клеток. Выявлена высокая частота встречаемости лимфоцитов с микроядрами, ядерными протрузиями, межъядерными «мостами», «хвостами», аномалиями митоза и апоптозными модификациями ядер в периферической крови. В спектре хромосомных аберраций обнаружено преобладание одиночных и двойных фрагментов хромосом, транслокаций.
Впервые для лиц, проживающих на территории локального очага радиоактивного загрязнения в Мордовии, показано превышение частоты ядерных протрузий в лимфоцитах как in vivo, так и in vitro.
Впервые проведена комплексная цитогенетическая характеристика для каждого из обследуемых лиц, в совокупности с его про-/антиоксидантным статусом. Впервые изучен характер и динамика формирования хромосомной нестабильности в кариотипе лимфоцитов от обследуемых лиц с высоким прооксидантным статусом, проживающих в условиях хронической радиоактивной экспозиции. Показано, что в лимфоцитах периферической крови людей, при хроническом ионизирующем облучении в малых дозах, снижена активность супероксиддисмутазы и каталазы, а также повышена интенсивность процессов перекисного окисления липидов.
Впервые зарегистрировано резкое снижение активности внеклеточной супероксиддисмутазы в венозной крови у лиц тестируемой группы.
Выявлена связь цитогенетических нарушений в периферической крови тестируемых лиц с распространением хронической патологии на территории проведения исследования (заболевания костно-мышечной системы, иммунные заболевания, сердечнососудистые заболевания, онкозаболевания).
Научно-практическая значимость работы.
В диссертационной работе исследованы механизмы возникновения хромосомной нестабильности в условиях действия хронического ионизирующего излучения в малых дозах. Полученные сведения могут быть использованы для пополнения реестра баз данных по частоте хромосомной нестабильности у населения России и уточнения сведений о вреде низкодозового ионизирующего облучения для здоровья человека.
Данные исследования могут способствовать разработке и внедрению более совершенных цитогенетических тестов для выявления влияния малых доз ионизирующей радиации и оценке их последствий, а так же для выявления скрытой хромосомной нестабильности, в том числе полученной по наследству.
Результаты диссертационной работы позволяют оценивать особенности развития хронической патологии у населения Мордовии во взаимосвязи с характером хромосомной нестабильности и действующими факторами загрязнения.
Результаты исследования позволяют выявлять группы лиц с высокой хромосомной нестабильностью, как группы риска развития хронических форм патологии, и проводить своевременные профилактические меры, направленные на стабилизацию кариотипа, в условиях хронического действия ионизирующей радиации в малых дозах.
Вклад автора. Основные результаты получены автором самостоятельно на базе кафедры генетики биологического факультета Мордовского государственного университета им. Н.П. Огарева.
Благодарности. Автор выражает благодарность научному руководителю д.б.н., профессору В.А. Трофимову за разработку темы диссертации, курирование экспериментальной работы, помощь в формировании и обсуждении диссертационной работы. Автор приносит благодарность всем сотрудникам кафедры генетики за поддержку и профессиональные консультации.
Положения, выносимые на защиту:
-
Для обследуемых лиц, длительное время проживающих на территории локального очага радиоактивного загрязнения вследствие аварии на ЧАЭС, выявлено наличие хромосомной нестабильности (высокая частота хромосомных фрагментов, транслокаций), увеличение частоты нарушений структуры ядра лимфоцитов (высокая частота клеток с микроядрами, ядерными протрузиями, межъядерными «мостами», «хвостами», атипичными формами ядра, кариорексисом, кариопикнозом, кариолизисом) и нарушение процессов деления клеток (атипичные митозы и многоядерность).
-
У обследуемых лиц, проживающих в условиях хронического ионизирующего облучения в малых дозах изменен про-/антиоксидантный статус в сторону повышения активности процессов перекисного окисления липидов при снижении активности основных антиоксидантных ферментов.
-
Высокий уровень апоптоза лимфоцитов в периферической крови тестируемых лиц может влиять на характер течения хронических форм заболеваний на территории мониторинга (иммунодефициты, болезни крови, новообразования, болезни систем органов).
Апробация работы.
Материалы, представленные в диссертации были доложены: на международной научной конференции «Актуальные проблемы экологической физиологии, биохимии, генетики животных» (Саранск, 2005); в материалах V съезда Российского общества медицинских генетиков (Уфа, 2005); в материалах VII общероссийской научной конференции с международным участием «Успехи современного естествознания» (Сочи, 2006); в материалах международной научной конференции, посвященной 120-летию со дня рождения Н.И. Вавилова (Киев, 2007); в материалах XXIII международной конференции финно–угорских студентов, (Саранск, 2008); на ежегодных Огаревских чтениях (научных конференциях Мордовского госуниверситета) (Саранск 2005, 2006, 2007, 2008, 2009 гг.); на международной научной конференции (Вторые Ржавитинские чтения), (Саранск, 2008); международной научной конференции, посвященной 100-летию со дня рождения профессора Е.В. Сапожниковой (Саранск, 2008); IV съезде Российского общества биохимиков и молекулярных биологов (Новосибирск, 2008), на Всероссийской заочной научной конференции, посвященной 75- летию со дня рождения профессора Н.Ф. Санаева (Саранск, 2009).
Публикации.
По теме диссертации опубликовано 16 печатных работ, в числе которых 2 статьи в издании, рекомендуемом ВАК МОН РФ.
Структура и объем диссертации.
Материалы диссертации изложены на 118 страницах машинописного текста. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, результатов и обсуждения, выводов и списка использованной литературы. Диссертационная работа включает 32 рисунка, 7 таблиц. Список цитируемой литературы состоит из 220 источников, в том числе 82 – опубликованных в зарубежных журналах.
