Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературы 12
1.1 Основные закономерности реакции кроветворной системы человека на однократное облучение 12
1.2 Особенности гемопоэтической функции при хроническом ионизирующем воздействии 29
1.3 Отдаленные изменения в кроветворной системе у лиц, подвергшихся хроническому облучению 41
2. Материалы и методы исследования 46
2.1. Характеристика радиационной ситуации в районе проживания обследованных лиц 46
2.2. Характеристика обследованных групп 48
2.3. Методы исследования гемопоэза 54
2.4. Методы статистической обработки результатов 57
3. Результаты исследования 59
3.1 Состояние кроветворения у жителей прибрежных сел р. Теча в период облучения с максимальной мощностью дозы (1951-1956 гг.) 59
3.1.1 Клеточный состав периферической крови 59
3.1.2 Цитологический состав костного мозга 71
3.1.3 Процессы пролиферации и созревания клеточных элементов миелоидного и эритроидного рядов костного мозга 76
3.1.4 Уровень гемопоэтических клеток костного мозга с аберрациями 82
3.1.5 Зависимость клеточного состава периферической крови и костного мозга от мощности дозы 86
3.2 Влияние факторов радиационной и нерадиационной природы на восстановление гемопоэтической функции в условиях продолжающегося облучения с низкой мощностью дозы 94
3.2.1 Динамика показателей периферической крови у лиц, подвергшихся хроническому облучению (1951-2001 ф гг.) 94
3.2.2 Влияние пола и возраста на восстановление уровня лейкоцитов в периферической крови
3.2.3 Зависимость восстановления количества лейкоцитов крови от мощности дозы и дозы облучения костного мозга 107
3.2.4 Зависимость эффективности восстановления уровня лейкоцитов от степени угнетения кроветворной функции в период максимального радиационного воздействия 110
4. Обсуждение полученных результатов 115
5. Выводы 125
6. Список литературы 127
- Основные закономерности реакции кроветворной системы человека на однократное облучение
- Отдаленные изменения в кроветворной системе у лиц, подвергшихся хроническому облучению
- Характеристика обследованных групп
- Клеточный состав периферической крови
Введение к работе
Актуальность проблемы
Постоянное расширение контактов человека с источниками ионизирующего излучения, а также сохраняющаяся вероятность возникновения аварийных ситуаций, сопровождающихся переоблучением людей, делает актуальным изучение воздействия радиации на здоровье человека. Накопленный к настоящему времени мировой опыт эксплуатации ядерных объектов (атомные электростанции, радиохимические заводы и др.) показывает, что в условиях крупномасштабных радиационных инцидентов население подвергается хроническому облучению преимущественно в диапазоне малых и средних доз. Поражение кроветворной ткани вследствие ее высокой радиочувствительности является критическим звеном, обусловливающим специфику и тяжесть радиационного поражения организма [67, 127, 169].
К настоящему времени наиболее хорошо изучена реакция кроветворной системы человека на острое и подострое внешнее у-облучение. По этому вопросу исследована первичная реакция гемопоэтических клеток, механизмы процессов восстановления в системе гемопоэза, а также оценена вероятность развития отдаленных эффектов при различных уровнях облучения [67, 88, 169, 274]. Сформулирована концепция острого костномозгового синдрома [58]. В результате наблюдения за контингентами профессиональных работников атомной промышленности описаны изменения в периферической крови и костном мозге у взрослых практически здоровых мужчин при хроническом у-облучении [69, 76, 88, 140, 173, 273, 276]. Практически не изучено влияние исходного состояния здоровья, возраста и пола на состояние гемопоэза при хроническом внутреннем облучении. Механизмы возникновения нарушений в системе гемопоэза в отдаленные сроки после радиационного воздействия также до конца не ясны. Особенно это относится к случаям, когда облучение не является равномерным.
Подобная ситуация сложилась на реке Теча вследствие массивного сброса отходов радиохимического производства комбината "Маяк" в 1950-1956 годах [127]. Это привело к длительному внешнему и внутреннему облучению большой по численности популяции населения, проживающей в прибрежной зоне. Исходя из характера облучения и учитывая высокую радиочувствительность кроветворных клеток, гемопоэтическая система являлась критической по дозе облучения и выраженности изменений кроветворения в ранние сроки после начала радиационного воздействия [127, 107, 225, 247]. В связи с этим научный интерес представляет изучение влияния физиологических параметров организма (возраст, пол), а также факторов радиационной природы (доза облучения, глубина начального повреждения костного мозга) на длительность и полноту восстановления гемопоэза у лиц, подвергшихся хроническому облучению.
К настоящему времени в Уральском научно-практическом центре радиационной медицины (УНПЦ РМ) собран уникальный материал, касающийся состояния здоровья облученных лиц (архив историй болезни, амбулаторных карт, препаратов костного мозга), сформирована медико-дозиметрическая база данных облученного населения, что позволяет провести ретроспективный анализ состояния кроветворения в течение периода наблюдения длительностью в 50 лет.
Цель исследования:
Целью работы является изучение динамики клеточного состава периферической крови и костного мозга у лиц, подвергшихся хроническому воздействию радиации и выявление зависимости характера восстановления от пола и возраста.
Задачи исследования:
1. Оценить клеточный состав периферической крови и костного мозга, а также уровень аберраций, пролиферативную активность и скорость дифференцировки миелокариоцитов в период максимального радиационного воздействия (1951-1956 гг.).
2. Изучить динамику изменений показателей периферической крови у облученных лиц за 50-летний период наблюдения и исследовать зависимость от пола и возраста.
3. Провести анализ динамики изменений клеточного состава периферической крови в зависимости от мощности дозы и накопленной дозы облучения красного костного мозга.
4. Оценить полноту и продолжительность периода восстановления кроветворной функции в зависимости от степени ее угнетения в период максимального радиационного воздействия.
Научная новизна исследования:
Проведенное исследование, основанное на данных многолетнего наблюдения за состоянием периферической крови и ретроспективном изучении функции костного мозга, позволило впервые установить ряд особенностей в реакции гемопоэтической системы у человека на хроническое облучение при преимущественном воздействии на красный костный мозг (ККМ) в диапазоне мощности дозы от 0,01 до 0,55 Зв/год.
Впервые изучена взаимосвязь между количественными изменениями клеточного состава периферической крови и костного мозга у человека при хроническом облучении. Отмечено, что в период максимального облучения ККМ стабильность числа эритроцитов в периферической крови определялась компенсаторными сдвигами в ходе эритропоэза. Снижение нейтрофильных клеток в крови, наоборот, было обусловлено недостаточностью компенсаторных возможностей гранулоцитопоэза.
Впервые проанализировано влияние таких физиологических параметров человека, как пол и возраст, на восстановление количественного состава периферической крови при хроническом облучении. Отмечен более длительный период до нормализации числа лейкоцитов у женщин по сравнению с мужчинами, а также у лиц, облученных в зрелом возрасте по сравнению с лицами, подвергшимися облучению в возрасте до 20 лет включительно.
Впервые исследовано влияние дозы и мощности дозы облучения ККМ на ход процессов восстановления численности лейкоцитов в периферической крови. Установлено увеличение скорости восстановления количества лейкоцитов с увеличением мощности дозы в диапазоне 0,01-0,55 Зв/год. Более ранние сроки нормализации числа лейкоцитов и более высокая скорость восстановления имели место у лиц, подвергшихся облучению при средней мощности дозы на ККМ 0,26 Зв/год по сравнению с лицами, подвергшихся облучению при средней мощности дозы 0,06 Зв/год.
Впервые показана зависимость длительности и полноты восстановления количественного состава периферической крови от степени угнетения кроветворной функции в период максимального радиационного воздействия, что выражалось в более длительном периоде и отсутствии полного восстановления числа лейкоцитов через 50 лет после начала облучения у лиц с выраженным угнетением функции костного мозга в первые годы хронического облучения.
Теоретическая и практическая значимость:
Результаты исследования хорошо дополняют имеющиеся данные о процессах, происходящих в кроветворной системе человека при хроническом неравномерном облучении в широком диапазоне доз (максимальное значение эквивалентной дозы облучения ККМ достигало 2,2 Зв).
Полученные данные, касающиеся возможных механизмов нарушений восстановления кроветворной функции в отдаленный период после хронического облучения, имеют большое теоретическое и практическое значение. Они могут быть использованы в качестве критериев для прогноза возникновения нарушений в гемопоэтическои системе человека в отдаленный период после начала хронического облучения, формирования групп повышенного риска в отношении гипо- и гиперпластических заболеваний крови, а также имеют значение при оценке индивидуальной чувствительности лиц различного возраста и пола к хроническому облучению.
Результаты настоящего исследования используются в курсе лекций и практических занятий на кафедре радиационной биологии Челябинского государственного университета.
Положения, выносимые на защиту:
1. Гемопоэтическая система человека, являясь радиочувствительной, обладает высокой способностью к восстановлению структурно-функциональной активности после хронического радиационного воздействия. В отдаленный период (через 50 лет) хронического радиационного воздействия при уровнях облучения красного костного мозга, достигающих 2,2 Зв (среднее значение 0,78 Зв), лейкопения в периферической крови имела место лишь у отдельных индивидуумов.
2. При хроническом облучении (мощность дозы облучения красного костного мозга до 0,55 Зв/год), радиационно-индуцированные летальные повреждения эритрокариоцитов компенсированы усилением пролиферативной активности в пуле делящихся-созревающих клеток эритроидного ростка, обеспечивая численную стабильность эритроцитов в периферической крови. Снижение уровня лейкоцитов до 2,2 гига/л и нейтрофилов до 0,9 гига/л в периферической крови определяется недостаточной эффективностью процессов репопуляции в ходе гранулоцитопоэза.
3. Индивидуальные особенности организма, такие как пол и возраст, оказывают существенное влияние на восстановление уровня лейкоцитов в крови при хроническом облучении. У женщин период восстановления числа лейкоцитов в периферической крови является более продолжительным по сравнению с мужчинами. У людей молодого возраста кроветворная система обладает более высокими способностями к восстановлению количества лейкоцитов в периферической крови, по сравнению с лицами, подвергшимися облучению в зрелом возрасте (21 год и старше) при одинаковых дозах облучения ККМ.
4. Выявлена зависимость продолжительности периода восстановления числа лейкоцитов в периферической крови от максимальной мощности дозы облучения костного мозга в диапазоне 0,01-0,55 Зв/год: чем выше мощность дозы, тем раньше наступает восстановление числа лейкоцитов в периферической крови.
5. Длительность и полнота восстановления количества лейкоцитов в периферической крови в наибольшей степени определяются степенью угнетения кроветворения в период максимального радиационного воздействия. Большая продолжительность восстановительного периода и повышенная частота лейкопении отмечена у лиц имевших в начальный период облучения наиболее выраженное угнетение кроветворной функции, обусловленное индивидуальными физиологическими особенностями организма.
Апробация работы:
Материалы диссертационной работы были доложены и обсуждены на II Международном симпозиуме "Хроническое радиационное воздействие:
Возможности биологической индикации» (Россия, г.Челябинск, 2000), международной научной конференции «Protracted, Intermittent of Chronic Irradiation: Biological Effects and Mechanisms of Tolerence" (Germany, 2001), региональной научной конференции «Адаптация биологических систем к естественным и экстремальным факторам среды» (г. Челябинск, 2001), X Международном симпозиуме "Урал атомный, Урал промышленный» (г.Екатеринбург, 2002), конференции, посвященной 50-летию создания филиала №1 Института биофизики «Гигиенические, дозиметрические и медико-биологические аспекты отдаленных эффектов хронического облучения» (г. Озерск, 2003), Всероссийской научной конференции «Адаптация биологических систем к естественным и экстремальным факторам среды» (г. Челябинск, 2004), III Международном симпозиуме «Хроническое радиационное воздействие: медико-биологические эффекты» (Россия, Челябинск, 2005). По теме диссертации опубликовано 10 научных работ.
Основные закономерности реакции кроветворной системы человека на однократное облучение
Гемопоэтическая система высших позвоночных животных и человека относится к тканям с высокой скоростью репопуляции клеточных элементов, что определяет ее высокую чувствительность к действию ионизирующих излучений [150,168,215,233,274,].
Закономерности развития изменений в гемопоэзе наиболее четко прослеживаются при однократном воздействии излучений с низкой линейной передачей энергии (у- или рентгеновское) в дозах, превышающих 1 Гр и находящихся в диапазоне до 10 Гр. В этом случае происходит ряд последовательных изменений на молекулярном, клеточном и тканевом уровнях, которые количественно зависят от полученной дозы [273] и проявляются на клиническом уровне как острый костномозговой синдром (КМС). Основными проявлениями острого радиационного поражения гемопоэтической ткани на уровне организма является развитие инфекционного процесса, связанного с гранулоцитопенией, и геморрагического синдрома вследствие тромбоцитопении [67,169].
Сроки наступления, очередность и степень выраженности сдвигов в отдельных компартментах кроветворной системы, а также механизмы их формирования при однократном облучении в настоящее время хорошо изучены с привлечением достаточного количества клинических и экспериментальных данных. В качестве основополагающих исследований, касающихся человека, можно указать научные труды, монографии и аналитические обзоры известных российских ученых - А.К. Гуськовой и Г.Д. Байсоголова [13, 15, 16, 18, 19, 63, 67, 68, ], Г.П. Груздева, А.С. Чистопольского и Л.А. Суворовой [57, 58, 187, 204], коллектива исследователей ПО «Маяк» [76, 140, 143, 144]. За рубежом влияние ионизирующих излучений на кроветворение изучали В. Бонд, Т. Флиднер, Д. Аршамбо [27, 28, 231, 233, 235] и другие. Механизмы развития острого КМС у человека в концептуальном плане изложены в монографии Г.П. Груздева [58]. Радиобиология стволовых клеток достаточно"полно изучена А.Г. Конопляниковым [105]. Этим же исследователем была сформулирована концепция критических клеточных популяций [104]. Систематизированная информация об эффектах, возникающих в кроветворной системе человека при остром воздействии радиации, регулярно публикуется в отчетах НКДАР [88, 274, 275, 276]. Основная часть работ основывается на материалах клинического обследования профессионалов и населения, пострадавших в результате крупных радиационных инцидентов: Япония (1945г.), атолл Бикини (1954 г.), производство "Маяк" (1948-1955) и ЧАЭС (1986 г.). Есть сведения об эпизодах, когда отдельные лица облучались при аварийных ситуациях на производстве или в быту [67, 279, 280]. В научной печати также представлены данные по случаям терапевтического тотального гамма- и рентгеновского облучения у лиц с онкопатологией [106, 244, 245], однако они представляют меньший интерес по причине возможной модификации реакции кроветворения исходным патологическим процессом и применением в большинстве случаев фракционированного облучения. А.Е. Баранов и М.В. Кончаловский [22] считают, что данные по лицам, облученным высокими дозами во время аварии на ЧАЭС (персонал станции и пожарные) имеют наибольшую значимость для изучения кроветворной функции после острого облучения. Так как, во-первых, эти лица подверглись относительно равномерному внешнему у-облучению при незначительном (5-Ю % от суммарной дозы [36]) вкладе внутреннего облучения за счет ингаляционного поступления радиоизотопов йода и цезия [274]; во-вторых, достаточное для исследования количество лиц (около 100) равномерно распределилось по дозе облучения в диапазоне 0,1 - 13,8 Гр; в третьих, имелись данные регулярных гематологических исследований; а оценка поглощенной дозы базировалась на данных цитогенетических исследований культур лимфоцитов периферической крови.
Необходимо отметить, что, количество работ, описывающих изменения кроветворения у человека, все-таки относительно невелико. Основополагающее количество данных получено в ходе экспериментальных исследований при облучении животных и in vitro облучении культур гемопоэтических клеток [23, 28, 71, 80]. Несмотря на то, что прямая экстраполяция таких данных на человека не является корректной, основные закономерности радиационного поражения и восстановления, а также характер отдаленных эффектов у человека и животных являются хорошо сопоставимыми [58, 126]. В качестве особенностей восстановительного периода у человека после высоких доз радиации Т.М. Флиднер [196], О.И. Белоусова с соавт. [23], Е.А. Жербин и А.Б. Чухловин [80], а также Г.П. Груздев [58] рассматривают более позднее по срокам наступления и растянутое во времени развитие регенеративных процессов, а также обратный характер зависимости между длительностью периода восстановления и дозой [58].
В целом реакция кроветворения в ответ на однократное облучение свыше 1 Гр проявляется рядом последовательных изменений в состоянии гемопоэтической паренхимы и гемопоэзининдуцирующем микроокружении (ГИМ) костного мозга [58, 67], которые приводят к депрессии кроветворной функции и возможной гибели организма. При отсутствии терапевтических мероприятий 100% летальность человека наблюдается при дозах острого облучения ККМ более 6 Гр [36, 111]. Критическим событием для подавления гемопоэза является радиационно индуцированная гибель значительного числа стволовых и коммутированных предшественников гемопоэтических клеток [28, 56, 58, 95, 103, 105], что соответствует правилу Бергонье-Трибондо о существующей зависимости между радиочувствительностью и пролиферативной активностью клеток.
Исходя из стохастической природы действия излучения с низкой ЛПЭ, оценка чувствительности гемопоэтических клеток к радиации аппроксимируется экспоненциальной кривой, где параметром, характеризующим радиочувствительность, является величина Do (доза, необходимая для уменьшения выживаемости до 37%) [215, 273]. Согласно приведенным в научной печати данным D0 гемопоэтических предшественников у человека, близких по своим физиологическим функциям к стволовым клеткам (КОЕ-ГЕММ и КОЕ-ДК), приближается к пороговому значению для развития костномозгового синдрома (1 Гр), колеблясь по различным источникам от 0,54 до 0,91 Гр [242, 259, 272], стромальных предшественников (КОЕ-Ф) по данным Е.А. Жербина с соавт. [80] - 0,89 Гр и 1,3 Гр по сведениям J. Laver с соавт. [255]. Коммутированные предшественники являются менее радиочувствительными -значения лучевой чувствительности клеток дифференцирующихся по пути образования гранулоцитов и макрофагов (КОЕ-ГМ) оценивают в пределах 1,15 -1,60 Гр [242, 255, 263] и примерно такого же порядка - для предшественников, специализированных по пути мегацитопоэза [80]. Многие авторы считают, что предшественники эритроцитов у человека являются более радиочувствительными [57, 251]. Однако G. Grilli с соавт. [239] получил близкие значения D0 для КОЕ-ГМ и КОЕ-Э - 1,36 и 1,27 Гр соответственно. Швец В.Н. с соавт. [209] и Г.П. Груздев с соавт. [59, 60, 61], также считают, что лучевая инактивация предшественников эритро-, грануло-, и тромбоцитопоэза происходит при несущественно различающихся дозах ионизирующей радиации. Таким образом, единого мнения в отношении радиационной чувствительности коммутированных предшественников различных направлений дифференцировки у человека пока нет.
Отдаленные изменения в кроветворной системе у лиц, подвергшихся хроническому облучению
При описании изменений гемопоэза в отдаленный период хронического облучения наибольшее внимание уделяется вероятностным эффектам -лейкозам, приводящим к сокращению жизни пострадавших лиц. По данным N.A. Koshurnikova с соавт. [246] у профессиональных работников ПО «Маяк», получивших (средняя доза на ККМ 1,71 Зв) вероятность развития лейкозов на единицу дозы (1 Зв) в 1,65 раза превышает спонтанную заболеваемость этой патологией. В когорте жителей прибрежных сел р. Теча (максимальные дозы на ККМ за период облучения 4,0-5,0 Зв [127]) было показано увеличение общей частоты лейкозов, а также его радиационно-индуцированных форм [ПО, 248]. В качестве доказательств радиационного происхождения избыточных случаев лейкозов при хроническом облучении М.М. Косенко [107] указывает на положительную корреляцию с кумулятивной дозой на ККМ, а также характер распределения патологии во времени, когда количество случаев увеличивалось с 5 по 20 год с максимумом через 17,5 лет от начала воздействия. Отсутствии повышения уровня остеосарком у облученного населения [109] при одинаковой дозовой нагрузке на костную и гемопоэтическую ткань говорит о большой радиочувствительности кроветворной ткани к формированию отдаленных эффектов по сравнению с костной. В отдаленном периоде хронического облучения повышение вероятности к малигнизации гемопоэтических клеток показали также результаты международного исследования, включавшего 95 000 работников атомной промышленности Канады, Великобритании и США, облучавшихся достаточно низкими мощностями доз (в среднем 0,04 Зв) [223]. По данным А.Ф. Цыб и В.К Иванова [200] количество лейкозов у ликвидаторов последствий катастрофы на ЧАЭС возрастало к 4-5 году после аварии.
Эффективность индукции лейкозов после хронического облучения является более низкой, чем однократного при сопоставимых дозах. Это показано в эксперименте на животных при у-воздействии [88, 276], а также при внутреннем облучении после введения животным 90Sr [132, 207]. В когорте жителей реки Теча число избыточных смертей от лейкоза (1950-1994 гг.) также было примерно в три раза ниже (0,85 на 10 000 человеко-лет-Гр), чем при остром воздействии в Хиросиме и Нагасаки (2,94) [108]. Тем не менее, окончательно, количественные закономерности повреждения генома при малых дозах радиации не ясны и находятся на стадии дискуссии [52, 50, 55]. Показано, что очень стойкими во времени являются изменения иммунопоэза [84, 97, 98, 100, 167]. У человека в отдаленном периоде в первую очередь отмечены изменения в Т-клеточном звене иммунитета [4, 38, 214]. Эти сдвиги характеризуются как количественными изменениями различных субпопуляций Т-лимфоцитов, так и функциональными нарушениями [121]. Так, через 35-44 года после развития радиационной ситуации на ПО «Маяк» и загрязнения прилегающих территорий радионуклидами (89 90Sr, 137Cs) у жителей, подвергшихся комбинированному воздействию (суммарная доза 36,2-117,6 Зв) А.В. Аклеевым [4] отмечено снижение активности Т-звена иммунитета, естественной цитотоксичности, выявлен дисбаланс между отдельными параметрами иммунитета. И.А. Вологодская [38] в эти же сроки (через 35-40 лет), наблюдая мужчин и женщин, подвергшихся в первые годы работы на ПО «Маяк» гамма-облучению в годовых дозах от 0,25 до 4,65 Гр и накопленных 1,0 9,95 Гр также отмечала дисбаланс в системе иммунокомпетентных клеток. При этом признаки напряжения функции выявлены, как со стороны клеточного, так и гуморального отделов иммунитета. У ликвидаторов последствий аварии на ЧАЭС, подвергшихся воздействию малых доз радиации, через 5-6 лет после аварии было показано снижение функциональной активности натуральных киллеров, участвующих в противоопухолевой защите [148], а также изменение числа Т-лимфоцитов, Т-хелперов, Т-супрессоров [49, 146]. Через 11 лет при изучении экспрессии Fas-антигена на мембране лимфоцитов крови была отмечена активация апоптопической гибели клеток [148]. Предполагается, что повышенная элиминации иммунокомпетентных клеток с нестабильным геномом может в дальнейшем приводить к иммунодефицитным состояниям. Е.В. Баевой с соавт. [11] опубликованы данные о достоверном снижении абсолютного и относительного содержания лимфоцитов и повышении чувствительность к индукции апоптоза у лиц, проживающих в течении 10 лет территориях с загрязнением 1-5 Ки/км2. Однако, в целом, как считают Аклеев А.В. [4], Вологодская И.А. и Окладникова Н.Д. [39] выявленные нарушения все-таки являются доклиническими, так как значимого увеличения выраженных иммунодефицитных состояний авторами отмечалось.
Также в отдаленные сроки хронического облучения в ряде работ оценивалась частота генетических и соматических повреждений гемопоэтических клеток [37, 127, 148, 217]. Высокий уровень хромосомных аберраций нестабильного типа (дицентрических и кольцевых хромосом) был выявлен у ликвидаторов через 10-14 лет после аварии на ЧАЭС у более чем 20 % лиц. Увеличение уровня нестабильных и стабильных аберраций хромосом костномозговых и периферических лимфоцитов наблюдалось и через 43-48 лет после начала облучения на Южном Урале, при этом мутагенное действие преимущественно внешнего и внутреннего варианта по данным Г.А. Веремеевой [37] существенно не различалось. Уровень соматических мутаций в эритроцитах (гликофорин А) и лимфоцитах (Т-клеточный рецептор) в отдаленном периоде не превышал спонтанный.
При хроническом воздействии ионизирующего излучения имеются указания на возникновение поздних детерминированных соматических эффектов [56, 133]. Однако, при этом, если такие тканевые дефекты, как катаракта и бесплодие в настоящее время являются достаточно изученными, то проблемы структуры и функции гемопоэтической ткани в отдаленные сроки освещены в гораздо меньшей степени. А.П. Лыков с соавт. [124] через 5-8 лет после аварии на ЧАЭС у ликвидаторов, получивших официальную дозу облучения 0,15-50 сГр выявил лейкопению, моноцитоз и Т-клеточную лимфопению. В костном мозге у этих же лиц обнаружено подавление роста гранулоцитарных предшественников, на фоне активации эритропоэза. По данным В.Н. Дощенко [76], B.C. Пестерниковой и Н.Д. Окладниковой [152], а также Н.Д. Окладниковой с соавт. [145] через 26-30 лет после хронического у-облучения на ПО «Маяк» в диапазоне 1,5-9 Гр морфологический состав периферической крови у большинства лиц находился в пределах физиологической нормы, однако у 8,5 % лиц наблюдалась умеренная лейкопения, из них у 14 % - на фоне очаговой гипоплазии костного мозга. Умеренное снижение общей клеточности костного отмечено у достаточно большой доли лиц - у 38,4 % [76]. Через 35-40 лет снижение уровня лейкоцитов наблюдалось в 18,5 % случаев, причем в 8,3 % оно являлось стойким во времени. В 11 % случаев лейкопения являлась следствием снижения продукции гранулоцитов в костном мозге. Авторами не показано дозовой зависимости для частоты и выраженности лейкопении. У части больных была отмечена активация эритропоэза, что было расценено как проявление компенсаторных процессов в отдаленном периоде [152]. Через 45-50 лет нарушений кроветворной функции костного мозга не показано. Однако, гистологическая картина костного мозга у 6,9 % индивидуумов была изменена за счет умеренной гипоплазии, у 43,9 % наблюдалась активация эритропоэза. Возможность длительно сохраняющихся нарушений кроветворения хорошо подтверждается и данными экспериментальных исследований [56].
Характеристика обследованных групп
Медицинские осмотры населения загрязненных территорий начались в 1951 году и осуществлялись в клиническом отделении УНПЦ РМ. Изучение гематологического статуса является обязательной частью клинического обследования и включает в себя исследование морфологического состава периферической крови и, по показаниям, костного мозга.
Базовым источником информации для анализа изменений количественного состава периферической крови за 50-летний период у лиц, подвергшихся хроническому облучению, служила гематологическая база данных (файл в формате Exell) с результатами гемограмм на 24951 человек за период с 1951-1994 гг., которая была нами пополнена до 2001 года включительно. При формировании выборки облученных лиц отбирались люди, которые проживали на загрязненной территории с момента начала сбросов в реку Теча (приехали на постоянное место жительства не позже 1952 года), регулярно обследовались в условиях стационара, не имея при этом существенных нарушений в состоянии здоровья (онкологическая и гематологическая патология, острые и ряд хронических воспалительных заболеваний). Для исключения влияния лекарственной терапии и диагностических процедур на состояние периферической крови, использовали результаты первого исследования крови, то есть при поступлении пациента в стационар.
Для сравнения данных была сформирована группа из лиц, проживающих в тех же административных районах, с уровнями облучения костного мозга не превышавшими 5 мЗв/год. Таким образом, интенсивность облучения костного мозга в группе сравнения была незначительной и не могла вызвать развитие в гемопоэтической системе эффектов, детерминированных облучением [93]. Лица, вошедшие в группу сравнения (контроль), проживали в сходных социально-экономических условиях и имели аналогичный характер медицинского обслуживания. Численность облученной группы составила 2 739, контрольной -306 человек. Основная и контрольная группы являлись хорошо сопоставимыми по основным показателям, таким как пол и возраст. Средний возраст на начало облучения (1950 г.) в основной группе составил 21,7±0,3 лет, в группе сравнения - 23,3±0,98 лет. Возрастной диапазон в группах составил 1-67 и 1-64 лет соответственно. Количество мужчин в облученной группе достигало 1139 человек (41,6%). В контроле число лиц мужского пола было 128 человек (41,8%). К концу периода наблюдения в основной группе наблюдалось значительное увеличение доли лиц пожилого возраста, связанное с естественным старением облученного населения. В контрольной группе имел место аналогичный процесс. Средний возраст на последнее обследование, проведенное в период 1995-2001 гг., в группах равнялся 61,6±0,6 и 59,6±9,2 лет соответственно, диапазон возрастов был одинаковым - от 44 до 80 лет.
Из рисунка 1, отражающего возрастную структуру облученной группы видно, что большинство лиц начало подвергаться облучению в возрасте до 30 лет - 71,8 %. В контрольной группе лиц аналогичного возраста было 75,5 %. В этом возрастном диапазоне среди облученных количественно преобладали лица до 19 лет, а в группе сравнения - от 20 до 29 лет. По доле лиц среднего и пожилого возраста основная и контрольная группа не различались.
При формировании групп для изучения показателей периферической крови в динамике в исследование включались лица, начиная с возраста 16 лет. При этом количество лиц разного пола, а также индивидуумов пожилого возраста (60 лет и старше) в сравниваемых группах достоверно не различалось.
Костномозговое кроветворение оценивалось в период 1954-1956 гг. Для этого из облученной выборки была сформирована репрезентативная группа, состоящая из 44 субъектов. Репрезентативность обеспечивалась отсутствием различий по полу, возрасту, условиям проживания и характеру медицинского обслуживания. Контрольная группа (16 человек) состояла из практически здоровых лиц (доноры костного мозга - 5 человек) и лиц с соматической патологией (11 человек). Последним исследование костного мозга проводилось с целью: исключения патологии кроветворения в случаях преходящей нейтропении, лейкопении и "палочкоядерного сдвига" в формуле крови (9 человек), углубленного гематологического обследования по другим причинам (2 человека). В дальнейшем подозрения на заболевания, послужившие показаниями к исследованию состояния костного мозга инвазивным методом, не подтвердились. В таблице 1 показано распределение соматической патологии в облученной и контрольной группе, сформированных для изучения костномозгового кроветворения. Видно, что группы не имели статистически значимых различий по частоте основных нозологических форм. Железо-дефицитная анемия 0 0 1 6,2 Возрастной диапазон в основной и контрольной группе, сформированных для изучения костномозгового кроветворения, составил 16-48 и 16-49 лет, средний возраст - 24,6±1,7 и 24,8±3,4 года соответственно. Группы не различались по половому составу - количество мужчин и женщин было примерно одинаковым (52 % и 50 % соответственно). Для изучения влияния возраста человека на восстановление количественного состава крови основную группу и контроль разделили на три возрастные подгруппы. В подгруппу 1, численность которой составила 1 431 человек, вошли лица, находившиеся в 1950 году в возрасте не старше 20 лет, средний возраст 11,1±0,1 лет. В подгруппу 2 были включены 549 человек в возрасте от 21 до 29 лет, в среднем 24,3 ±0,1 года. Подгруппа 3 (759 человека) состояла из лиц 30 лет и старше (до 60 лет), в среднем 41,0±0,3 года. Численность аналогичных по возрасту контрольных подгрупп составила 127, 82 и 97 человек соответственно Средний возраст в подгруппах был равен 18,2±0,2 лет, 24,2±0,3 лет и 39,5±1,1 лет соответственно. Во всех сравниваемых подгруппах были сохранены количественные пропорции между лицами разного пола. Как отмечалось выше, население, проживающее на загрязненных территориях, подверглось сочетанному радиационному воздействию (у-внешнему и у-,р-внутреннему). Внутреннее облучение характеризовалось значительной неравномерностью распределения дозы в организме человека с преимущественным облучением костного мозга за счет инкорпорированного в скелете 90Sr. Исходя из этого, при анализе состояния гемопоэза оперировали величинами эквивалентной дозы и мощности дозы, рассчитанными на красный костный мозг.
Клеточный состав периферической крови
Анализировали параметры, характеризующие состояние белого и красного ряда клеток периферической крови, а также уровень тромбоцитов. Показано, что в течение первых шести лет облучения среднее количество лейкоцитов у облученных лиц было достоверно более низким, чем в контроле (табл. 4). При этом в наибольшей степени численность лейкоцитов снижалась в первые три года воздействия радиации: В группе сравнения среднее количество лейкоцитов (6,5 гига/л) практически не отличалось от референтного значения (6,4 гига/л), установленного для здоровых лиц по стране [162, 164, 172]. В группе облученных лиц отмечена повышенная частота лиц с лейкопенией (число лейкоцитов менее 4,0 гига/л) (табл. 5). Она выявлена у 13,7 % субъектов через. 1-3 года от начала облучения и у 8,8 % - через 4-6 лет. В контрольной группе лейкопения регистрировалась у 1% лиц, что не выходит за установленный для здорового населения предел 4,6 % [164]. Выраженное снижение числа лейкоцитов (менее 3,3 гига/л) наблюдалось у 2,6 % облученных лиц в 1951-1955 гг. и у 1,5 % в 1954-1956 гг. В контрольной группе лейкопения со значениями лейкоцитов менее 3,3 гига/л не отмечена. Лица с числом лейкоцитов более 9,0 гига/л (лейкоцитоз) в облученной и контрольной группе встречались с примерно одинаковой частотой. При проведении групповых исследований является важным также изучение характера вариационного распределения показателей. Считается, что для большинства форменных элементов периферической крови (гемоглобин, эритроциты, лейкоциты, тромбоциты, процентное содержание нейтрофилов, лимфоцитов и моноцитов) распределение численных значений приближается к нормальному [172]. При воздействии радиации могут появляться сдвиги в распределении значений показателей, отражающих функциональное состояние различных ростков гемопоэза (асимметрия вариационной кривой, появление двух и более вершин, смещение спектра распределения и др.) [164].
При изучении распределения значений лейкоцитов в облученной группе и контроле (рис. 4) в первом случае выявлена выраженная асимметрия спектров 1951-1953 гг. и 1954-1956 гг. со смещением вершин вариационных кривых в сторону низких значений лейкоцитов, в большей степени - в первые 3 года хронического облучения. Это говорило о том, что в группе облученных уровень лейкоцитов ниже, чем в контроле имело большинство субъектов. Лейкоциты, гига/л Рис. 4. Распределение значений лейкоцитов периферической крови в 1951-1956 гг. Таким образом, в первые 6 лет хронического облучения снижение среднегрупповых значений количества лейкоцитов в группе облученных лиц было обусловлено увеличением количества лиц с лейкопенией и лиц с численностью лейкоцитов, приближающихся к нижней границе физиологической нормы. Результаты дифференциального подсчета лейкоцитов (формула крови), приведенных в таблице 6, показали, что в первые три года хронического воздействия радиации снижение количества форменных элементов белого ряда в крови обуславливалось уменьшением численности, как лимфоцитов (р 0,001), так и нейтрофилов (р 0,001), а в последующие три года - только за счет нейтрофилов (р 0,001). Также из представленной таблицы видно, что в 1954-1956 гг. на периферию в повышенном количестве выбрасывались незрелые нейтрофилы, что приводило к «левому сдвигу» в формуле крови. При сравнении с контрольной группой у облученных лиц показано достоверное повышение количества палочкоядерных и снижение сегментоядерных форм нейтрофилов. В 1951-1953 гг. в v периферической крови облученных лиц наблюдалось достоверное повышение относительного (процентного) содержания моноцитов (р 0,01) и базофилов (р 0,05) по сравнению с контролем. Таблица 6 Количественный состав популяций лейкоцитов в периферической крови обследованных лиц в 1951-1956 гг. При изучении частоты лимфопении и нейтропении у обследованных лиц (табл. 7) было показано, что: - случаи лимфопении у облученных лиц в повышенном проценте имели место в первые три года хронического облучения, при этом учащения случаев глубокой лимфопении (число лимфоцитов ниже 0,8 гига/л) не выявлено; - нейтропения в группе облученных регистрировалась у достоверно более высокого, чем в контроле числа людей через 4-6 лет от начала облучения, при этом у 1,6 % облученных индивидуумов численность нейтрофилов не достигала значения 1,3 гига/л. Таблица 7 Частота отклонений абсолютного количества нейтрофилов и лимфоцитов в периферической крови у обследованных лиц, % Таким образом, в период облучения костного мозга с максимальной интенсивностью (1951-1956 гг.) в периферической крови выявлены выраженные количественные отклонения со стороны клеток белого ряда. Наиболее низкое среднегрупповое значение лейкоцитов и высокий процент лиц с лейкопенией, в том числе и с числом лейкоцитов в крови ниже 3,3 гига/л отмечались в первые три года облучения. Падение количества лейкоцитов обусловливалось снижением количества форменных элементов в популяциях лимфоцитов и нейтрофилов. Численные сдвиги лимфоцитов имели место в 1-3 годы облучения, когда гемопоэтическая ткань подвергалась наиболее интенсивному воздействию. Нарастание количественных изменений в популяции нейтрофилов произошло к 4-6 году радиационного воздействия и сопровождалось формированием "левого" сдвига. Изменения происходили при снижении мощности дозы и увеличения суммарной дозы на ККМ. Количество эритроцитов в периферической крови в группе облученных людей (табл. 8) в первые 6 лет воздействия радиации было нормальным, достоверно не отличаясь от контрольных значений. Обращает на себя внимание лишь увеличение дисперсии значений показателя.
