Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы 11
1.1. Основные механизмы репарации ДНК. Ключевые ферменты 11
1.1.1. Эксцизионная репарация оснований (ЭРО) 12
1.1.2. Эксцизионная репарация нуклеотидов (ЭРН) 16
1.1.3. Репарация двойных разрывов (DSBR) 19
1.2. Оценка уровня цитогенетических нарушений 21
1.2.1. Использование показателей частоты и спектра хромосомных аберраций для характеристики генотоксической нагрузки на популяции человека
1.2.2. Значение повышенного уровня цитогенетических нарушений как фактора риска для организма человека
1.3. Воздействие радона на частоту хромосомных аберраций у человека
1.3.1. Радиационное воздействие на генетический аппарат клетки 29
1.3.2. Проблема воздействия радона на организм человека 33
Глава 2. Материалы и методы 42
2.1. Материалы исследования 42
2.2. Методы цитогенетического анализа 43
2.3. Молекулярно-генетические методы 45
2.4. Методы статистической обработки 46
Глава 3. Результаты и обсуждение 49
3.1. Исследование цитогенетических показателей в 49
обследованной выборке детей и подростков
3.1.1. Частота и спектр цитогенетических нарушений 49
3.1.2. Мультиаберрантные клетки (МАК) в обследованной выборке
3.1.3. Комплексная оценка экологических факторов, действующих в районе проведения исследования
3.1.4. Оценка влияния заболеваемости, курения, половозрастных характеристик и этнической принадлежности обследованных на цитогенетические показатели
3.2. Сравнительная характеристика полиморфизма генов репарации ДНК в исследуемых выборках
3.3. Исследование зависимости частоты хромосомных аберраций от генотипа обследованных
3.3.1. Оценка групповых ассоциаций аллельных вариантов генов репарации в тесте Краскела-Уоллиса
3.3.2. Парные сравнения генотипов 85
3.3.3. Сравнения сочетаний генотипов 91
Заключение 96
Выводы 100
Литература
- Эксцизионная репарация нуклеотидов (ЭРН)
- Воздействие радона на частоту хромосомных аберраций у человека
- Молекулярно-генетические методы
- Комплексная оценка экологических факторов, действующих в районе проведения исследования
Введение к работе
Актуальность проблемы. Поддержание стабильности генетического материала является необходимым условием функционирования любого организма. Высокий уровень повреждения ДНК вызывает увеличение частоты мутаций и структурных дефектов хромосом, что может приводить к нарушению процессов деления клетки, транскрипции ДНК и экспрессии генов, при этом увеличивается риск развития онкологических заболеваний в данных экологических условиях. Чувствительность генома определяется механизмами клеточной защиты, деактивирующими генотоксиканты или восстанавливающими целостность генетического материала (репарация ДНК) [Гончарова и др., 2003; Засухина, 2005; Рубанович, 2007]. Система репарации ДНК является первым барьером на пути возникновения геномной нестабильности и канцерогенеза под действием мутагенов [Ни et al., 2001; Аи et al., 2003; Berndt et al., 2007; Фрейдин и др., 2008; Batar et al., 2009].
Объектом данного исследования является чувствительность генома человека в условиях длительного воздействия повышенных концентраций радона. Считается, что радиочувствительность определяется, главным образом, генетическим полиморфизмом компонентов систем клеточной защиты [Ни et al., 2001; Barnett et al., 2009]. Известно, что гены репарации участвуют в формировании индивидуальной чувствительности к радиационному воздействию [Duell et al., 2000; Кузнецов и др., 2006; Skjelbred et al., 2006; Vodichka, 2007; Сальникова, 2011], ввиду этого они представляются основными кандидатами на роль наследственных факторов индивидуальной чувствительности к радону. В литературе имеются единичные работы, посвященные анализу взаимосвязи полиморфизма генов репарации с воздействием радона. В исследовании финских авторов [Kiuru et al., 2005] была показана ассоциация аллельных вариантов XRCC1 280His и XRCC3 241Met с показателями хромосомных нарушений в выборке индивидов, подверженных экспозиции радоном в бытовых условиях.
Проблема оценки генотоксического (в т.ч. - кластогенного) воздействия радона недостаточно изучена и имеет важное социально-экономическое значение, так как затрагивает большие группы населения. Особый интерес представляет оценка
последствий облучения населения радоноопасных территорий, к числу которых можно отнести Кемеровскую область [Сорокина, 2006]. У шахтеров урановых или иных шахт, подверженных воздействию высоких доз радона, уровень хромосомных аберраций в лимфоцитах крови существенно превышает контрольные значения [Рорр et al., 2000; Meszaros et al., 2004; Bilban, Jakopin, 2005], при этом доказана корреляция частоты хромосомных нарушений с риском развития злокачественных новообразований [Smerhovsky et al., 2002].
Исследования последнего времени показали взаимосвязь между воздействием низких концентраций радона в жилых помещениях и частотой возникновения рака легкого [Forastiere et al., 1998; Bochicchio et al., 2005; Darby et al., 2005]. При этом данные литературы о генотоксических эффектах радона у жителей, экспонированных в бытовых условиях, противоречивы [Bridges et al., 1991; Cole et al., 1996; Bauchinger et al., 1996; Lindholm et al., 1999]. В ряде исследований показана эффективность использования рутинных цитогенетических тестов при оценке кластогенных эффектов воздействия сверхнормативных концентраций радона в воздухе жилых или общественных помещений [Bilban, Vaupoti, 2001; Oestreicher et al., 2004; Дружинин, Ахматьянова и др., 2009].
Цель работы: Исследовать кластогенные эффекты как показатели чувствительности генома к воздействию сверхнормативных доз радона у экспонированных детей и подростков, оценить значение 10 однонуклеотидных замен в генах репарации ДНК как возможных факторов наследственной индивидуальной радиочувствительности.
Задачи работы.
Изучить комплекс радиационных и химических параметров окружающей среды в местах проживания и обучения детей и подростков опытной группы. Выявить преобладающий генотоксический фактор, индуцирующий кластогенные эффекты в лимфоцитах обследованных.
Определить уровень и спектр хромосомных аберраций в лимфоцитах крови детей и подростков, подверженных хроническому воздействию сверхнормативных концентраций радона.
Исследовать ассоциации аллельных вариантов генов репарации ДНК с частотами цитогенетических повреждений, индуцированных хроническим действием генотоксических факторов, включая сверхнормативное излучение радона.
Оценить значимость сочетаний аллельных вариантов генов репарации ДНК для формирования признака индивидуальной чувствительности человека к длительному генотоксическому воздействию малой интенсивности.
Научная новизна. Впервые проведено исследование частоты и спектра кластогенных эффектов у детей и подростков, длительное время проживающих в условиях воздействия естественного источника радиоактивности - газа радона. В результате поиска маркеров индивидуальной чувствительности к воздействию радона впервые установлена роль гена репарации ДНК ADPRT в развитии цитогенетических аномалий. Установлено, что наличие сочетания аллельных вариантов АРЕ1 148Glu, ADPRT 762А1а, hOGGl 326Cys, XpG 1104His связано с увеличением чувствительности генома человека к хроническому воздействию генотоксикантов малой интенсивности.
Практическая значимость. Результаты работы служат основанием для разработки рекомендаций по снижению генотоксического и проканцерогенного риска в популяциях человека, подверженных длительному воздействию излучений радона.
Внедрение результатов исследования. Результаты диссертационного исследования получены в рамках выполнения НИР по гранту РФФИ, 10-04-00497-а; государственного контракта ФЦНТП №16.512.11.2062. По итогам работы опубликовано информационно-методическое письмо «Опасность возникновения хромосомных нарушений у школьников при наличии высокого содержания радона в зданиях общеобразовательных учреждений». Федеральной службой по интеллектуальной собственности и товарным знакам выдан патент на изобретение «Способ определения индивидуальной чувствительности генома человека к воздействию радона по комплексу генетических маркеров» (№ 2415427).
Личное участие автора в получении результатов, изложенных в диссертации. Автором выполнены основные этапы молекулярно-генетического
исследования аллельных вариантов генов репарации (вьщеление ДНК, постановка ПЦР), включая статистический анализ и обработку результатов, а также цитогенетический анализ 72 образцов лимфоцитов крови (39%) (2007-2009 гг.). Положения, выносимые на защиту:
Ведущим генотоксическим фактором, действующим в условиях проживания и обучения детей и подростков, является радон и продукты его распада.
Длительное воздействие сверхнормативных концентраций радона вызывает выраженные кластогенные эффекты в лимфоцитах крови у детей и подростков.
Аллельный вариант гена репарации ADPRT 762Ala, а также сочетания аллельных вариантов АРЕ1 148Glu, ADPRT'762Ala, hOGGl 326Cys, XpG 1104His ассоциированы с повышенной частотой аберраций в лимфоцитах детей и подростков, экспонированных радоном.
Апробация работы. Основные результаты исследования доложены на III (XXXV) Международной научно-практической конференции (КемГУ, Кемерово 2008); б1 Conference of the Pan African Environmental Mutagen Society (Cape Town, 2008); Всероссийской научно-практической конференции «Научные проблемы использования и охраны природных ресурсов России» (Самара, 2009); V Съезде Вавиловского общества генетиков и селекционеров (Москва, 2009); 10th International Conference on Environmental Mutagens (Firenze, Italy, 2009); Международной конференции «Биологические эффекты малых доз ионизирующей радиации и радиоактивное загрязнение среды» (Сыктывкар, 2009).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 печатных работ, из них 7 статей в журналах, рекомендованных ВАК для публикации результатов диссертационных исследований.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 132 страницах и состоит из введения, 3 глав и выводов. Работа содержит 16 таблиц и 12 рисунков. Список литературы включает 235 работ, 57 опубликованы в отечественной печати, 178 - в зарубежной.
Эксцизионная репарация нуклеотидов (ЭРН)
Система репарации ДНК, наряду с другими защитными механизмами, противостоит разрушительному воздействию продуктов метаболизма и факторов окружающей среды, нарушающих целостность генетического материала клетки. Ряд ключевых ферментов репарации характеризуется наличием аминокислотных замен с высокой частотой встречаемости в популяции, способных менять функциональную активность ферментов, формируя индивидуальную наследственную чувствительность к мутагенной нагрузке, в том числе радиационному воздействию. Основными критериями чувствительности к мутагенной нагрузке служат частота и спектр хромосомных аберраций в лимфоцитах крови. Взаимосвязь повышенного уровня хромосомных аберраций со снижением активности систем репарации ДНК в настоящее время установлена во многих исследованиях на группах лиц, подверженных действию генотоксикантов, и в экспериментах, моделирующих мутагенную нагрузку в культурах клеток.
Для поддержания стабильности генома в клетке имеется несколько механизмов, в значительной степени дублирующих друг друга. Репарация ядерной ДНК эукариот включает несколько механизмов: эксцизионная репарация оснований и нуклеотидов (ЭРО и ЭРН), репарация неспаренных нуклеотидов, репарация двунитевых разрывов (DSBR) и межцепочечных сшивок. Эксцизионная репарация позволяет ликвидировать одноцепочечные разрывы, удалять пиримидиновые димеры, возникающие под действием ультрафиолета, химические аддукты, образующиеся в результате действия канцерогенов и химиотерапевтических средств. Устранение двунитевых разрывов, которое осуществляется гомологичной рекомбинацией хромосом или негомологичным слиянием концов, защищает геном от ионизирующего излучения.
Эффективность защиты в значительной мере определяется распространенными в популяции однонуклеотидными заменами, способными менять активность ферментных систем репарации. Считается, что 10 - 20% популяции человека характеризуется 20 - 35% снижением репаративной способности, при этом репаративный статус определяется главным образом наследственными факторами [Cloos et al, 1999]. Биохимический полиморфизм репаративных систем в значительной мере определяет риск ряда онкологических заболеваний (рак легких, кожи, груди и др.) [Баранов и др., 2000; Au et al., 2003; Berndt et al, 2007; Фрейдин и др., 2008; Batar et al., 2009; Jiang et al., 2009].
Постоянное воздействие мутагенов, клеточных метаболитов, ионизирующей радиации приводит к образованию активных форм кислорода и других радикальных частиц в клетке. Многочисленные химические модификации азотистых оснований приводят к образованию одно- и двухцепочечных разрывов, ковалентных связей ДІЖ с белками, апуриновых/апиримидиновых сайтов (АР-сайтов). Эксцизионной репарации оснований отводится ведущая роль в устранении повреждений ДНК, особенно вызванных ионизирующей радиацией, радикальными частицами и алкилирующими агентами [Wood et al., 2001].
Механизм ЭРО характеризуется как наиболее задействованный клеткой путь репарации спонтанных нарушений [Wilson et al., 1998]. Мутации, снижающие его активность, приводят к возникновению онкологических заболеваний, преждевременному старению и нейродегенеративным заболеваниям [Lindahl et al., 2000]. Это позволяет рассматривать ферменты ЭРО в качестве кандидатов на роль факторов индивидуальной чувствительности к радиации и другим генотоксическим воздействиям.
Эксцизионная репарация оснований - универсальный механизм устранения повреждений ДНК, первым шагом которого является распознавание и удаление поврежденных или некомплементарных нуклеотидов, разрезание гликозильной связи между основанием и остатком сахара, при этом на цепи остается сайт, не содержащий основания (АР-сайт). Затем следует вырезание и репарация АР-сайта, осуществляемая фосфодиэстеразами, ДНК-полимеразами и ДНК-лигазами. В процессе ЭРО может происходить удаление и других производных, образующихся под действием химических мутагенов, и вырезание этонопуриновых производных оснований, образующихся под действием винилхлорида, а также С8-аддуктов аминофлуорена с остатками гуанина. АР-дезоксирибоза (apurinic/apyrimidinic deoxyribose), образовавшаяся в результате удаления модифицированного азотистого основания АР-сайта, далее вырезается с помощью АР-лиазы, которая освобождает ее 3 -конец, и АР-эндонуклеазы, гидролизующей ее 5 -концевую фосфодиэфирную связь в АР-сайте, далее разрыв заполняется ДНК-полимеразой [Wilson et al., 1998]. Схема ЭРО представлена нарис. 1 (Sokhansanj, Wilson, 2006, с изм.).
Одно из наиболее распространенных повреждений ДНК, устраняемое эксцизионными механизмами - образование окисленной формы гуанина (8-гидроксигуанин - oxoG), с высокой частотой приводит к замене GC -AT. У человека репарацию 8-гидроксигуанина осуществляет оксогуанин-гликозилаза человека 1 (hOGGl). Обнаружено 2 типа оксогуанин-гликозилазы длиной 345 и 424 аминокислоты (a-hOGGl и P-hOGGl), которые являются результатом альтернативного сплайсинга гена hOGGl, локализованного на хромосоме Зр25. Оба белка проявляют каталитическую активность, вырезая пару оснований, содержащую oxoG. Мишенью этих белков являются ядро и митохондрии соответственно; так, ядерная a-hOGGl вырезает oxoG и 2 6-диамино-4-гидрокси-5-М
Воздействие радона на частоту хромосомных аберраций у человека
Понятие «малых доз» для человека определяется как доза радиации, не вызывающая нарушений жизнедеятельности, что составляет до 200 мГр [Богданов и др., 2005]. В отношении малых доз облучения высказывается 2 гипотезы: 1) нелинейная пороговая и 2) линейная беспороговая. Согласно нелинейной пороговой гипотезе, малые дозы облучения не оказывают значимых эффектов, и зависимость доза-эффект проявляется только после превышения порогового значения [Fleck, 1992; Pierce et al., 1996; Рождественский, 1999]. Линейная беспороговая гипотеза предусматривает наличие регистрируемых эффектов малых доз и линейная зависимость доза - эффект. Эта гипотеза получила значительную поддержку в последнее время, в ее пользу высказывается 3 тезиса: 1) образование активных форм кислорода и свободных радикалов очевидно пропорционально мощности дозы облучения; 2) моноклоновость большинства новообразований; 3) развитие клонов клеток до фазы опухолей может протекать без изменений в гормональном и иммунологическом статусе [Богданов и др., 2005].
Степень поражения ткани зависит от пробега частицы и частоты ионизационных событий, частицы (3- и у-излучения обладают высокой энергией и проникающей способностью, но сравнительно редко взаимодействуют с тканью, в то же время а-частицы обладают низкой энергией и проникающей способностью, но при этом характеризуются максимальной линейной передачей энергии (ЛПЭ). В среднем пробег у-частицы между ионизационными событиями составляет не менее 100 нм, а-частицы 0,2-0,5 нм. Учитывая, что средний пробег а-частицы в ткани составляет не более 50 мкм, мишенью могут стать не более нескольких десятков клеток (обычно до 10 клеток), но на каждую приходится несколько сотен ионизационных событий [Little, 1997].
Основной вклад в естественный фон вносит радиоактивный газ радон, на долю которого приходится 50 - 60% суммарного годового облучения человека [Уткин, 2000]. Воздействие радона не выходит за рамки диапазона «малых доз», однако может представлять серьезную угрозу при длительном контакте. а-частицы, которые являются основным компонентом излучения радона и его дочерних продуктов распада (ДПР), требуют отдельного рассмотрения в качестве генотоксического фактора.
Характерными повреждениями ДНК, производимыми а-частицами, являются двойные разрывы, большие делеции и, по некоторым данным1, точковые мутации [Jin et al, 1995]. С высокой частотой а-частицы вызывают А-Т замены [Jaberaboansari et al., 1991]. В качестве основного механизма воздействия а-частиц рассматривается прямое запасание энергии в молекуле ДНК, также возможно непрямое влияние в результате увеличения числа радикальных частиц в поврежденной клетке.
Предполагалось, что большая часть клеток, пораженных а-частицами, гибнет [Watt, 1989] в результате запасания большого количества энергии в ядре клетки, с образованием многочисленных кластерных повреждений ДНК [Goodhead, 2004], ошибок репарации, двойных разрывов [Ritter et al., 1977]. Позже были получены данные, указывающие на большую устойчивость клеток эпителия, по некоторым оценкам до 80% клеток эпителия выживают после попадания а-частиц [Hei et al., 1997]. Отдельные клетки выдерживают до 4 попаданий, демонстрируя пропорциональное увеличение генных мутаций. Эффекты воздействия высоких доз а-излучения сравнительно хорошо изучены, но не определены пороговые значения, ниже которых радиационные эффекты не регистрируются [Cohen, 1995].
При воздействии радона лишь малая часть эпителиальных клеток испытывает попадание а-частицы. Эта малая фракция клеток со значительно увеличенной частотой мутаций, вероятно, является первым шагом к возникновению рака [Hei et al., 1997]. В то же время эффект а-частиц не ограничивается клетками мишенями, в работах [Nagasawa, Little, 1992; Deshpande et al., 1996] обнаружено возрастание СХО в клетках «свидетелях», не испытавших попаданий а-частиц. Воздействие аг радиации распространяется на окружение пораженной клетки [Watson et al, 2000], даже если попадание частиц происходит редко, при этом наблюдается пропорциональное возрастание частоты цитогенетических нарушений в зависимости от дозы. Подобные данные позволяют предположить проявление значимых генотоксических эффектов даже в диапазоне малых доз а-излучения.
Радон ( Rn) - химически инертный радиоактивный газ без цвета и запаха, образующийся в результате распада U, его выделение происходит повсеместно и определяется содержанием урана в материнской породе, наиболее высокие концентрации регистрируются в урановых шахтах. Выделение зависит от пористости и влажности почвы, атмосферного давления и влажности [Hart et al., 1989]. Вклад радона составляет более 50% суммарного годового облучения человека, при средней суммарной дозе 3,46 мЗв/год, на долю изотопов радона приходится 2,12 мЗв/год [Онищенко, 2008]. Схема образования и распада радона приведена на рис. 3 (Hart et al., 1989, с изм.). Наиболее распространенный изотоп Rn имеет период полураспада 3,82 суток, распад сопровождается образованием ряда изотопов.
Постоянно выделяющийся из почвы, радон накапливается в зданиях и становиться специфическим загрязнителем воздуха помещений. Концентрация 222Rn в воздухе помещений в 10 раз выше, чем в наружном воздухе, особенно зимой, когда помещения меньше проветриваются [Frumkin, Samet, 2001].
Молекулярно-генетические методы
Значительное повышение частоты хромосомных аберраций в опытной группе в сравнении со значениями в контрольной выборке делает необходимым дополнительное обсуждение возможных экологических факторов, оказывающих генотоксическое воздействие. Радиация рассматривалась в качестве вероятной причины высоких частот аберраций, зарегистрированных ранее [Дружинин и др., 1995; Дружинин, 2003]. Вместе с тем очевидно, что наличие выраженных и стабильно воспроизводящихся кластогенных эффектов в изучаемой популяции требует оценки максимально широкого спектра экологических факторов, способных оказывать генотоксическое и канцерогенное действие. Исследования содержания радона в воздухе жилых и учебных помещений, измерение у-фона и содержание радионуклидов в пробах питьевой воды проводилось в период сбора биологического материала (декабрь 2007г.-, февраль и май 2008г., февраль 2009г.) сотрудниками кафедры генетики, совместно с сотрудниками Кемеровского филиала Института химии твердого тела и механохимии СО РАН [Алукер и др, 2009, Дружинин, Ахматьянова и др., 2009; Дружинин, Волков и др., 2009]. Средняя МЭД внешнего у-излучения во всех изученных помещениях не различалась и находилась в пределах 0,14 - 0,2 мкЗв/ч, что не превышает гигиенические нормативы [Нормы радиационной безопасности (НРБ-99/2009), 2009]. Сезонных изменений МЭД у-излучения в г.Таштагол обнаружено не было.
Результаты 5 последовательных измерений мощности экспозиционной дозы (МЭД) внешнего а-излучения и объемной активности (ОА) радона в воздухе жилых и учебных помещений школы-интерната г. Таштагола, а также в помещениях общеобразовательной школы и в жилых домах контрольного населенного пункта - д.Красное, представлены в табл. 3.
Примечание. - дополнительные измерения интегральным методом, отличия в сравнении с контрольным пунктом: - р 0,01; р 0,001. Примечание. ! - средняя частота, s - ст. ошибка средней. В зимний период средняя удельная ОА радона в воздухе помещений школы-интерната (г.Таштагол) была значимо выше соответствующих уровней в контрольных населенных пунктах. При этом в отдельных помещениях наблюдался уровень ОА радона до 730 Бк/м3, что значительно превышает допустимый уровень для эксплуатируемых зданий в 200 Бк/м [Крисюк, 1989]. В весенний период этот уровень был несколько ниже, однако и в этом случае, даже при явном улучшении режима проветривания помещений, концентрация радона в школе-интернате Таштагола оставалась достаточно высокой (до 334 Бк/м ).
Для верификации показателей ОА радона, полученных с помощью радиометра радона РРА-01М-01 «Альфарад», были проведены дополнительные измерения интегральным методом (нижняя строка табл.3). Значения ОА радона, полученные при этом в 22 точках (с учетом погрешности), подтвердили результаты предыдущих радиометрических измерений. Интегральный метод позволил также рассчитать усредненный показатель эквивалентной равновесной объемной активности (ЭРОА) изотопов радона в воздухе помещений школы-интерната, который составил 314,4 Бк/м . Этот показатель позволяет оценить суммарную объемную активность радона и его короткоживущих дочерних продуктов распада. Таким образом, ЭРОА в воздухе помещений школы оказалась выше значения предельно допустимого для эксплуатируемых зданий (200 Бк/м3) [Нормы радиационной безопасности (НРБ-99/2009), 2009]. Расчет индивидуальной эффективной дозы ингаляционного облучения детей за счет изотопов радона и их короткоживущих дочерних продуктов в воздухе (Едпр) проводился согласно формуле: помещениях и на открытой местности, 9 нЗв/Бк ч м - дозовый коэффициент [Оценка индивидуальных эффективных доз облучения населения, за счет природных источников ионизирующего излучения, 2002], (3POARn)noM- среднее значение в помещениях школы интерната 314 ± 220 Бк/м , (ЭРОАяп)ул - среднемировое значение на открытом воздухе 6 Бк/м . Доза внутреннего облучения Едпр составила 19,9 ± 13,9 мЗв/год, что позволяет отнести данное образовательное учреждение к категории неблагополучных по радиационному фактору.
Доза, обусловленная растворением газообразного Rn в крови и последующим облучением внутренних органов (Еяп), рассчитывалась согласно формуле: Rn в помещениях школы интерната 441 ± 319 Бк/м , (OARn)yjI -среднемировое значение объемной активности радона на открытом воздухе 10 Бк/м , остальные коэффициенты те же, что и в формуле расчета индивидуальной эффективной дозы ингаляционного облучения. ER0 рассчитанная в настоящем исследовании составила 0,5 ± 0,4 мЗв/год.
Длительность проживания обследованных детей и подростков в школе-интернате составила от 1 года до 11 лет (табл. 4). Настоящее исследование не предусматривало проведения регулярных замеров уровня радона на всем протяжении периода проживания, что не позволяет точно рассчитать индивидуальную дозу облучения для каждого обследованного1. В то же время, следует отметить, что условия проживания существенно не менялись на протяжении последних 10 лет. Экстраполяция полученных значений доз облучения на весь период обучения позволяет предположить суммарную дозу до 200 мЗв для старшеклассников 17 - 18 лет, проживающих в интернате 10-11 лет.
Комплексная оценка экологических факторов, действующих в районе проведения исследования
Содержание валовых и подвижных форм всех изученных элементов в образцах почв, отобранных в д.Красное, укладывается в нормируемые значения ПДК. В пробах почв, отобранных на территории школы-интерната (г.Таштагол) было обнаружено превышение ПДК для подвижных форм цинка - в 3 образцах из 6, а также сверхнормативное содержание подвижных форм кадмия и марганца - по 1 образцу из 6 изученных. Для валовых форм тяжелых металлов было установлено превышение ПДК в отдельных образцах: по цинку (1 проба), меди (2 пробы), марганцу (1 проба). Средние значения валовых и подвижных форм металлов находились в пределах ПДК, за исключением подвижных форм цинка (1,5 ПДК).
На территории школы-интерната не было выявлено систематического загрязнения тяжелыми металлами, обнаружены лишь отдельные превышения ПДК по меди, марганцу и цинку в разных пробах. Содержание наиболее опасных генотоксикантов - свинца, кадмия, никеля, кобальта в подвижных формах не превышало значения для д.Красное, но по валовым формам наблюдалось превышение контрольных значений (все ниже ПДК).
Возможное присутствие в контактной среде иных неучтенных химических токсикантов, потенциально способных индуцировать генотоксические эффекты, требует проведения дополнительных исследований биоиндикаторными методами, избирательно чувствительными к химическому мутагенезу. В Институте экологии человека и гигиены окружающей среды им. А.Н. Сысина РАМН (г. Москва) были проведены исследования показателя суммарной мутагенной активности (СМА) в пробах воды и воздуха, отобранных в период сбора биологического материала в г.Таштагол в сравнении с пробами контрольной территории д.Красное. Использовался тест Эймса и тест на индукцию доминантных летальных мутаций у дрозофилы (ДЛМ) (включал подсчет ранних (РЭЛ) и поздних (ПЭЛ) эмбриональных деталей). Результаты исследования любезно предоставлены сотрудниками Института Ф.И. Ингель и Л.В. Ахальцевой.
Исследованные в тесте Эймса пробы воздуха из школы-интерната не показали мутагенного эффекта на штаммах ТА 100 и ТА 98. Тест на индукцию доминантных летальных мутаций у дрозофилы показал более высокий уровень РЭЛ (но не ПЭЛ) в пробе воздуха из Таштагола. Также было показано, что количество яиц, отложенных после экспозиции самцов мух водой из Таштагола и Красного, не различалось между собой, но было значимо выше, чем в контроле. Этот феномен можно объяснить присутствием в воде из Таштагола и Красного соединений (тяжелых металлов и др.), влияющих на половую активность самцов [Kiss S., Kiss I., 1995]. Результаты анализа концентрированных проб питьевой воды в тесте на индукцию ДЛМ показали отсутствие значимых различий с контролем во всех пробах по исследованным параметрам.
Таким образом, можно говорить о том, что условия проживания и обучения детей и подростков в школе-интернате г.Таштагола не соответствуют санитарно-эпидемиологическим нормам по параметрам радиационной безопасности. Показано, что обследованная выборка подвержена хроническому воздействию сверхнормативных доз радонового излучения, что в свою очередь может вызывать выраженные генотоксические эффекты, регистрируемые на протяжении долгого времени. Причинами повышенного содержания радона в воздухе помещений интерната, по-видимому, является присутствие в геологической среде источников радона - повышенных концентраций радия в сочетании с наличием глубинных разломов на данной территории, а также локальных микротрещин в приповерхностной структуре, играющих роль проницаемых каналов. Обнаруженное повышение содержания тяжелых металлов в Таштаголе в сравнении с контрольной территорией, возможно, отражает геологические особенности обследованного региона. Залегание полиметаллических руд и близкое расположение горнодобывающих предприятий могут вносить свой вклад в повышение содержания тяжелых металлов. В то же время, нет достаточных оснований считать действие тяжелых металлов в обследованной выборке серьезным фактором генетического риска. Результаты биоиндикационных исследований показали некоторое увеличение мутагенной активности в пробах из Таштагола. Действие радиационного фактора представляется наиболее вероятным источником генотоксического риска для обследованных детей и подростков. Другой возможной причиной является общее повышение концентрации тяжелых металлов в почве, особенно учитывая известные эффекты взаимного усиления действия металлов и радиации.
