Введение к работе
Актуальность темы исследования. Использование источников ионизирующего излучения в производственных и военных целях не исключает вероятность аварийных ситуаций, в которых человек может подвергаться острому или пролонгированному облучению. По степени негативного влияния радиации на здоровье человека особое значение имеют отдаленные эффекты. К ним относятся хромосомные и генные мутации, которые играют ключевую роль в развитии ряда соматических заболеваний и канцерогенеза. Оценить повреждения генома после воздействия различных мутагенов, в том числе радиационной природы, и установить взаимосвязь структурных нарушений ДНК с состоянием здоровья пострадавших лиц в отдаленный пострадиационный период позволяет уникальная способность лимфоцитов периферической крови человека длительное время сохранять приобретенные изменения. Причем наблюдаемый широкий спектр и частота аберраций хромосом, превышающие спонтанный уровень в отдаленные сроки после облучения, могут свидетельствовать о повреждении лимфопоэтической ткани у пострадавшего контингента, либо о радиационно-индуцированной «нестабильности генома». Так, наличие в спектре нестабильных аберраций дицентриков и центрических колец без «сопутствующих» парных фрагментов является показателем радиационных повреждений в стволовых клетках. По мнению ряда исследователей, повышенный уровень ацентрических фрагментов и аберраций хроматидного типа в лимфоцитах периферической крови пострадавших лиц в отдаленный пострадиационный период может быть результатом не только химического или вирусного, но и радиационного мутагенеза. Появление подобных нарушений de novo в поколениях выживших клеток свидетельствует о сохраняющейся длительное время активности мутационных процессов в клетках и тканях, подвергшихся радиационному воздействию. Особого внимания заслуживает также повышенный уровень стабильных аберраций, которые являются потенциальным источником малигнизации клеток. Эти структурные перестройки хромосом могут привести к образованию клоновых аберраций, способствующих развитию онкологических заболеваний.
Таким образом, индивидуальные цитогенетические показатели, полученные в результате длительного пострадиационного наблюдения лиц, пострадавших при различных радиационных ситуациях, могут служить объективным основанием для углубленного медицинского наблюдения с целью прогноза и оценки риска возникновения отдаленной постлучевой патологии.
Цель и задачи исследования
Основной целью работы было изучение отдаленных цитогенетических эффектов при пролонгированном низко-дозовом облучении когорты ликвидаторов последствий аварии на ЧАЭС и острого неконтролируемого облучения в высоких дозах лиц, пострадавших в различных аварийных ситуациях.
Для достижения сформулированной цели были поставлены следующие конкретные задачи:
-
Исследовать зависимость частоты нестабильных и стабильных аберраций хромосом в когорте ликвидаторов (1010 чел) последствий аварии на ЧАЭС, подвергшихся пролонгированному облучению, от величины поглощенной дозы в разные годы работы в зоне аварии (1986 – 1989 гг.);
-
Изучить динамику нестабильных и стабильных аберраций хромосом в данной когорте ликвидаторов в течение первых 6 лет наблюдения после облучения;
-
Исследовать частоту и динамику различных типов нестабильных аберраций хромосом в отдаленный пострадиационный период (10 – 52 лет) в зависимости от степени тяжести острой лучевой болезни (ОЛБ) у лиц (48 чел), подвергшихся острому облучению в высоких дозах (1,1 – 9,8 Гр):
-
ликвидаторы последствий аварии на ЧАЭС (10 чел);
-
военнослужащие на атомных подводных лодках (22 чел);
-
пострадавшие на военных полигонах при испытании ядерного оружия (5 чел);
-
пострадавшие от промышленных источников излучений (11 чел).
-
-
Исследовать частоту и динамику стабильных аберраций (аномальных моноцентриков и транслокаций) в зависимости от степени тяжести ОЛБ в отдаленный пострадиационный период.
Положения, выносимые на защиту:
1. В обследованной когорте ликвидаторов аварии на ЧАЭС, подвергшихся пролонгированному облучению в средних дозах от 1,0 до 25,3 сГр, средняя частота хромосомных аберраций достоверно превышает контрольный уровень через 1 – 6 лет после облучения и зависит от величины поглощенной дозы. У ликвидаторов 1986 г. работы, для которых поглощенная доза составляла в среднем 25,3 сГр, уровень нестабильных аберраций достоверно превышает цитогенетические показатели, наблюдаемые у ликвидаторов последующих лет работы (1987, 1988, 1989 гг.), подвергшихся облучению в средних дозах 9,7; 4,8; 1,0 сГр, соответственно.
2. В группах лиц, подвергшихся неконтролируемому острому облучению в дозах от 1,1 до 9,8 Гр в различных аварийных ситуациях, приведшему к развитию ОЛБ I–IV степени тяжести, выявлены общие закономерности изменения цитогенетических нарушений в лимфоцитах периферической крови в отдаленный пострадиационный период (10 – 52 лет):
средняя частота нестабильных аберраций хромосомного типа постепенно снижается за период наблюдения у большинства обследованных лиц с различной степенью тяжести ОЛБ, при этом оставаясь выше контрольного уровня в указанный период времени. Частота аберраций хроматидного типа имеет разнонаправленный характер: снижается у одних лиц и, наоборот, повышается у других, независимо от степени тяжести радиационного поражения;
частота стабильных аберраций хромосом (аномальных моноцентриков и транслокаций) превышает как контрольный уровень, так и частоту нестабильных аберраций практически у всех обследованных лиц с ОЛБ I–IV степени, и коррелирует со степенью тяжести острого радиационного поражения. При этом частота аномальных моноцентриков имеет тенденцию к повышению со временем после облучения, в то время как частота транслокаций, определяемых FISH-методом, варьирует в пределах ошибки на повышенном уровне, проявляя тенденцию к снижению при высокой степени тяжести ОЛБ III-IV мтепени.
3. До 80% маркеров радиационного воздействия (дицентрики и центрические кольца), выявленных в отдаленный пострадиационный период, сопровождаются «сопутствующими» парными фрагментами, что свидетельствует о появлении лимфоцитов с этими аберрациями не из стволовых клеток (в этом случае дицентрики и центрические кольца наблюдаются без фрагментов), а, вероятно с субпопуляцией «долгоживущих» лимфоцитов в периферической крови.
Научная новизна. При сравнительном цитогенетическом обследовании представительной когорты ликвидаторов (1010 человек) в пострадиационный период (1 – 6 лет), подвергшихся пролонгированному низко-дозовому облучению при участии в восстановительных работах в 1986 – 1989 гг. после аварии на ЧАЭС, выявлено превышение контрольного уровня средне-групповой частоты аберраций хромосом, что свидетельствует о сохранении радиационно-индуцированных структурных мутаций в соматических клетках в отдаленный период после облучения и их зависимости от величины поглощенных доз, полученных в разные годы работы в зоне аварии.
Впервые изучены основные закономерности динамики частоты стабильных и нестабильных аберраций хромосом в отдаленные сроки (10 – 52 лет) после неконтролируемого острого облучения в высоких дозах (1,1 – 9,8 Гр), вызвавших ОЛБ различной степени тяжести. Выявлена повышенная частота нестабильных и стабильных аберраций хромосом. При этом маркеры радиационного воздействия (дицентрики и центрические кольца) в большинстве случаев сопровождались «сопутствующими» парными фрагментами, по-видимому, за счет субпопуляции «долгоживущих» лимфоцитов в периферической крови. Выявлена корреляция частоты стабильных аберраций (аномальные моноцентрики и транслокации) со степенью тяжести ОЛБ, что позволяет, в ряде случаев, ретроспективно оценить диапазон поглощенных доз с помощью биологической дозиметрии в отдаленные пострадиационные сроки. Обнаружено повышение уровня аномальных моноцентриков у лиц с высокой степенью ОЛБ со временем после облучения, что увеличивает вероятность образования клоновых аберраций, потенциально являющихся источником малигнизации клеток.
Практическая значимость результатов.
Полученные результаты расширяют представление о пострадиационном проявлении мутагенного эффекта радиации в соматических клетках человека, а также обосновывают необходимость систематического цитогенетического обследования лиц, подвергшихся облучению в высоких дозах, для выяснения закономерностей динамики частоты как стабильных, так и нестабильных аберраций в отдаленном пострадиационном периоде. Результаты исследования в целом имеют не только теоретическое, но и практическое значение для формирования групп риска развития отдаленной постлучевой патологии.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены на практической конференции «Ликвидация последствий загрязнения радионуклидами территории Калужской области в результате аварии на Чернобыльской АЭС», (Калуга, 1992); международном семинаре «Проблемы смягчения последствий Чернобыльской катастрофы» (Брянск, 1993); международном конгрессе «Энергетика-3000» (Обнинск,1998); международном экологическом конгрессе «Новое в экологии и безопасности жизнедеятельности», (Санкт-Петербург, 2000); международной конференции «Энергетика-3000» (Обнинск, 2000); научно-практической конференции «Наследие Чернобыля» (Калуга 2001); международной конференции «Генетические последствия чрезвычайных радиационных ситуаций», (Москва, 2002); международной конференции «Genetic Consequences of Emergency Radiation Situations”. – Russian Federation» (Dubna, 2005); V съезде по радиационным исследованиям (Москва, 2006); 2nd International Conference on Biodosimetry and 7th Internat.. Symposium on ESR Dosimetry and Applications, (USA, 2006); III международной конференции «Радиоактивность и радиоактивные элементы в среде обитания человека» (Томск, 2009); V съезде Радиобиологического общества Украины (Ужгород, 2009); VI съезде по радиационным исследованиям (Москва, 2010); научной конференции «Актуальные проблемы токсикологии и радиобиологии» (Санкт-Петербург, 2011).
Диссертация апробирована на научной конференции Экспериментального радиологического сектора ФГБУ МРНЦ РФ 01 июня 2011 г (протокол № 260).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 21 статья, из них 17 в российских и зарубежных изданиях, рекомендованных ВАК, 4 статьи в отечественных сборниках, а также 16 тезисов докладов в материалах отечественных и международных конференций.
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 193 страницах, включая 24 рисунка и 19 таблиц, и состоит из введения, восьми глав: «Обзор литературы», «Материалы и методы», «Результаты цитогенетического обследования» 5-и групп пострадавших, «Обсуждение результатов», выводов и списка литературы, включающего 94 отечественных и 176 зарубежных работ.
