Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы 11
1.1. Цитогенетические изменения в лимфоцитах крови человека при радиационном воздействии и их применение для оценки последствий облучения 11
1.2. Классический цитогенетический метод - анализ нестабильных хромосомных аберраций в лимфоцитах крови 14
1.3. FISH метод — анализ стабильных хромосомных аберраций в лимфоцитах крови 20
Глава 2. Объекты и методы исследования 34
2.1. Характеристика групп обследования 34
2.2. Методы исследования 34
2.2.1. Методика проведения цитогенетического анализа 34
2.2.2. Статистическая обработка результатов исследования 39
Глава 3. Спонтанный уровень хромосомных повреждений в лимфоцитах крови человека 41
3.1. Нестабильные хромосомные аберрации 42
3.2. Стабильные хромосомные аберрации 56
Глава 4. Цитогенетические повреждения в лимфоцитах крови лиц, подвергшихся радиационному воздействию при различных ситуациях 62
4.1. Профессиональное облучение 62
4.1.1. Космонавты, принимавшие участие в полетах на станции «Мир» и МКС 63
4.1.2. Профессионалы ВНИИЭФ г. Сарова 80
4.2. Население, подвергшееся радиационному воздействию в результате аварийных и чрезвычайных ситуаций и проживающее на территориях, загрязненных радионуклидами 100
4.2.1. Жители Алтайского края и Казахстана, подвергшиеся облучению в результате ядерных взрывов на Семипалатинском полигоне.. 100
4.2.1.1. Жители Алтайского края 102
4.2.1.2. Жители Казахстана 111
4.2.2. Жители с. Муслюмово, расположенного на берегах реки Теча в Челябинской области 114
4.2.3. Жители Брянской области, проживающие на территории, загрязненной радионуклидами в результате аварии на Чернобыльской АЭС 121
4.2.4. Население, проживающее в окрестностях атомной электростанции Три Майл Айленд (США) 125
4.3. Цитогенетическое обследование участников ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЭС 130
Глава 5. Применение цитогенетических показателей крови для биологической индикации и дозиметрии ионизирующего излучения 150
5.1. Анализ зависимостей «доза-эффект» при воздействии гамма - и "бета-излучения и построение калибровочных кривых для частоты дицентриков и транслокаций 150
5.1.1. Анализ зависимости «доза-эффект» и построение калибровочных кривых для частоты дицентриков и транслокаций при воздействии гамма излучения 156
5.1.1.1. Дозовые зависимости для частоты нестабильных хромосомных аберраций 157
5.1.1.2. Оценка уровня облучения по частоте дицентриков в лимфоцитах периферической крови 163
5.1.1.3. Дозовые зависимости стабильных хромосомных аберраций и оценка уровня облучения по частоте транслокаций в лимфоцитах периферической крови 165
5.1.1.4. Дозовая зависимость для частоты дицентриков, полученная с помощью FISH метода 169
5.1.2. Зависимость «доза-эффект» и построение калибровочных кривых для частоты дицентриков при радиационном воздействии бета-излучением оксида трития 171
5.2. Относительная биологическая эффективность излучений разного качества 179
5.2.1.Оценка относительной биологической эффективности бета-излучения оксида трития in vitro 179
5.2.2. Оценка относительной биологической эффективности бета-излучения оксида трития и космического излучения in vivo 184
5.3. Реконструкция доз ионизирующего излучения по частоте хромосомных аберраций в лимфоцитах периферической крови (биологическая дозиметрия) 189
5.3.1. Биологическая оценка доз ионизирующего излучения у космонавтов 190
5.3.2. Биологическая оценка доз у профессионалов г. Сарова 196
5.3.3. Биологическая оценка доз у участников ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЭС 204
5.3.4. Биологическая оценка доз у населения, проживающего на территориях, загрязненных радионуклидами вследствие радиационных аварий 206
Глава 6. Применение цитогенетических показателей крови для прогноза последствий облучения ...210
6.1. Анализ взаимосвязи цитогенетических повреждений и заболеваемости в группе профессионалов г. Сарова 214
6.2. Анализ взаимосвязи цитогенетических повреждений и заболеваемости в группе участников ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЭС 222
Заключение 228
Выводы 229
Список литератры 232
- Классический цитогенетический метод - анализ нестабильных хромосомных аберраций в лимфоцитах крови
- Стабильные хромосомные аберрации
- Население, подвергшееся радиационному воздействию в результате аварийных и чрезвычайных ситуаций и проживающее на территориях, загрязненных радионуклидами
- Относительная биологическая эффективность излучений разного качества
Введение к работе
Актуальность исследования. Человеку приходится сталкиваться с источниками ионизирующего излучения при самых разных обстоятельствах. Наряду с медицинским облучением населения в диагностических и терапевтических целях, использование радиоактивных источников в различных областях науки, промышленности и медицины не исключает возможности профессионального облучения специалистов. В условиях постоянного повышенного радиационного фона работают космонавты, которые совершают длительные полеты на околоземной орбите.
Применение ядерных технологий с использованием источников ионизирующего излучения в военных и мирных целях могут создавать опасность радиационных аварий, когда в результате радиоактивного загрязнения местности облучению могут подвергаться многочисленные группы людей, а внештатные ситуации на предприятиях атомного комплекса могут приводить к переоблучению персонала. Примерами таких ситуаций являются аварии на ядерном реакторе в Селлафильде в Англии в 1957г., на производственном объединении «Маяк» на Урале в 1957г., на атомной станции Три Майл Айленд в США в 1979г. и Чернобыльской атомной станции в 1986г.
Для того чтобы предсказать тяжесть радиационного поражения организма, вовремя оказать эффективную помощь, а также оценить возможные последствия облучения, необходимо иметь достоверную информацию о полученной дозе ионизирующего излучения. При радиационных авариях, в случаях неконтролируемого облучения данные физической дозиметрии часто бывают ограничены, нуждаются в уточнении или могут полностью отсутствовать. Подобные ситуации имели место при облучении населения в результате ядерных взрывов на Семипалатинском полигоне, сброса радиоактивных отходов в р.Теча в Челябинской области, аварии на Чернобыльской АЭС. В таких случаях особое значение приобретают биологические маркеры радиационного воздействия. На сегодняшний день общепризнанно, что наиболее информативными и чувствительными являются цитогенетические показатели, а именно хромосомные аберрации в лимфоцитах периферической крови (Дубинина, 1977; Севанькаев, Насонов, 1979; Пяткин, Нугис, 1981; Bender et al, 1988; Tawn, Whitehouse, 2003; Terzoudi, Pantelias, 2006; Simon et al., 2007, Obe, 2007).
Принципы цитогенетического метода дозиметрии и индикации радиационного воздействия достаточно убедительно обоснованы во многих отечественных и зарубежных исследованиях, результаты которых послужили основой для выработки рекомендаций ВОЗ, МАГАТЭ и НКДАР ООН по практическому использованию анализа хромосомных аберраций в лимфоцитах крови в качестве тест-системы для количественной оценки мутагенных факторов радиационной природы (WHO, 1976; IAEA, 1986, 2001; UNSCEAR, 1986). Информация о «биологической» дозе, полученная с помощью цитогенетических методов, шире, чем ее физическое значение, т.к. она отражает не только результат радиационного воздействия, но и его индивидуальную радиочувствительность, что позволяет более корректно прогнозировать ранние и отдаленные последствия облучения.
Анализ хромосомных аберраций в лимфоцитах периферической крови нашел широкое применение при молекулярно-эпидемиологическом обследовании людей, подвергшихся облучению (Brogger et al., Hagmar et al., 1990, 1994; Brooks, 1999;
Bonassi et al., 2000, 2001, 2002; Durante et al., 2001;). Известно, что повреждение генетического аппарата клетки, которое может проявляться на уровне структурных перестроек хромосом в виде симметричных транслокаций, в ряде случаев лежит в основе радиационного канцерогенеза (Rowley, 1998; Bonassi, 1999; Mitelman et al., 1997, 2006; Rossner et al., 2005). Однако к нерешенным вопросам относится роль соматических мутаций в развитии неопухолевой патологии. Повышенный уровень хромосомных аберраций в лимфоцитах периферической крови может предшествовать развитию патологических процессов или просто быть индикатором неблагополучия в организме человека. Имеющиеся данные о взаимосвязи хромосомных аберраций с соматическими заболеваниями у лиц, подвергшихся облучению в процессе профессиональной деятельности или в результате проживания на радиационно-загрязненных территориях, не являются однозначными и свидетельствуют о необходимости проведения систематических исследований в этом направлении для получения более детальной информации.
В большинстве случаев, при которых люди подвергаются воздействию радиации, как от естественных, так и от техногенных источников, речь идет об облучении в небольших дозах. Поэтому главную озабоченность вызывают последствия радиационного воздействия в малых дозах, особенность биологического действия которых до сих пор является предметом активных дискуссий (Воробцова, 1974, 1991, 2006; Кузин, 1977, 1991, 1995; Шевченко, Померанцева, 1985; Спитковский, 1992; Бурлакова, 1994; Пелевина и др., 1996, 2003; Upton, 2001; Bonner, 2003; Morgan, 2003; Preston, 2003; Булдаков и Калистратова 2003, 2005; Enns et al., 2004; Mothersill, Seymour, 2004 и др.; Москалев и Зайнуллин, 2004). При этом количественная оценка малых доз, а также возможных последствий облучения остаются проблемами, сталкивающимися с серьезными научными и методическими трудностями. В связи с этим одной из актуальных задач радиационной биологии является разработка чувствительных критериев, с помощью которых можно объективно судить об опасности воздействия радиации, особенно в малых дозах, на организм человека. Естественно, что эта задача может быть успешно решена только на основе данных цитогенетического мониторинга людей, подвергшихся облучению при различных аварийных и чрезвычайных ситуациях.
Цель и задачи исследования
Основной целью работы было изучение цитогенетических эффектов облучения в лимфоцитах периферической крови человека и возможность их применения для количественной оценки воздействия ионизирующего излучения и прогноза неблагоприятных медицинских последствий.
Поставленная цель определила решение следующих задач:
1) исследовать спектр и частоту хромосомных аберраций стабильного и нестабильного типов в лимфоцитах периферической крови лиц, подвергшихся облучению при различных ситуациях:
у профессионалов, подвергшихся радиационному воздействию в процессе производственной деятельности и при внештатных ситуациях;
у жителей загрязненных радионуклидами территорий;
у участников ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЭС;
2) изучить дозовую зависимость частоты хромосомных аберраций при воздействии гамма- и бета-излучения in vitro при разных мощностях дозы и построить калибровочные кривые «доза-эффект»;
3) изучить цитогенетические эффекты разных видов ионизирующего излучения (гамма-, бета- и космическое излучение) и определить их относительную биологическую эффективность;
4) оценить индивидуальные и среднегрупповые дозы радиационного воздействия по частоте хромосомных аберраций стабильного и нестабильного типов в обследованных группах;
5) установить взаимосвязь между заболеваемостью и уровнем цитогенетических повреждений в лимфоцитах периферической крови в группах профессионалов и участников ликвидации аварии на Чернобыльской АЭС;
На защиту выносятся следующие положения:
1. Цитогенетические повреждения в лимфоцитах периферической крови лиц, подвергшихся облучению в результате аварийных и чрезвычайных ситуаций, являются объективным показателем радиационного воздействия и могут быть использованы для биологической оценки дозы.
2. Хромосомные аберрации нестабильного типа являются чувствительным биологическим маркером, который может быть использован для прогноза неблагоприятных медицинских последствий облучения и формирования групп риска в отношении развития соматической патологии.
Научная новизна работы. Впервые проведено масштабное цитогенетическое обследование людей, которые подвергались облучению преимущественно в низких дозах вследствие радиационных аварий (население, проживающее на загрязненных радионуклидами территориях) и при различных ситуациях (профессионалы, подвергшиеся радиационному воздействию в процессе производственной деятельности и участники ликвидации аварии на Чернобыльской АЭС).
Впервые представлены результаты многолетнего цитогенетического мониторинга космонавтов, принимавших участие в полетах на станции «Мир» и Международной космической станции (МКС).
Впервые для профессионального облучения проведено сравнение цитогенетической эффективности разных видов ионизирующего излучения (гамма-, бета-, космическое излучение) и определены коэффициенты относительной биологической эффективности (ОБЭ).
Получены калибровочные кривые «доза-эффект» для хромосомных аберраций стабильного и нестабильного типов, позволившие оценить индивидуальные и среднегрупповые дозовые нагрузки в ранние и отдаленные периоды после радиационного воздействия.
Установлена взаимосвязь между цитогенетическими показателями крови и результатами медицинского обследования лиц, подвергшихся радиационному воздействию в процессе профессиональной деятельности и при аварийной ситуации.
Практическое значение работы. Результаты работы используются в практической деятельности Республиканского экспертного совета Российского научного центра рентгенорадиологии по установлению связи заболеваний с предшествовавшим радиационным воздействием (цитогенетическое обследование участников ликвидации аварии на Чернобыльской АЭС, а также лиц, подвергшихся облучению в результате других аварийных и чрезвычайных ситуаций). По частоте стабильных хромосомных аберраций проводится оценка доз облучения, а результаты цитогенетического обследования являются одним из критериев при формировании групп риска в отношении развития соматической патологии. Полученная информация позволяет более эффективно применять профилактические и лечебные мероприятия, направленные на снижение и возможное предотвращение негативных последствий облучения.
Результаты работы использованы при подготовке методических указаний и методических рекомендаций МЗ РФ, а также пособий для врачей.
Апробация работы. Материалы диссертации доложены на: Международном рабочем совещании «Методы в радиационной цитогенетике», 1991 (Мюнхен, Германия); Международном совещании «Определение доз у населения после аварии на Чернобыльской АЭС», 1994 (Мюнхен, Германия); III Международном рабочем совещании «Методология реконструкции доз», 1995 (Брюссель, Бельгия); Международной конференции «Радиация и здоровье», 1996 (Беэр Шева, Израиль); Рабочем совещании НАТО, 1997 (Киев); XII Международном симпозиуме «Человек в космосе», 1997 (Вашингтон, США); III и V съездах по радиационным исследованиям, 1997, 2006 (Москва); IV Международной конференции по экологическому образованию, 1998 (Пущино); XI конференции по космической биологии и авиакосмической медицине, 1998 (Москва); Международной научной конференции в рамках года России на Украине, 2003 (Одесса); Международном симпозиуме «Хроническое радиационное воздействие: возможности биологической индикации», 2000 (Челябинск); Международной конференции «Радиоактивность при ядерных взрывах и авариях», 2000 (Москва); Международной конференции «Проблемы радиационной генетики на рубеже веков», 2000 (Москва); II Международном рабочем совещании «Радиационная безопасность пилотируемых полетов на Марс», 2003 (Дубна); Международных конференциях «Генетические последствия чрезвычайных и радиационных ситуаций», 2002, 2005 (Москва, Дубна); I и II Международном совещании «Человек и электромагнитные поля», 2003, 2007 (Саров); II Международной конференции «Современные проблемы генетики, радиобиологии, экологии и эволюции», 2005 (Ереван); VI Международной научной конференции «Экология человека и природа», 2004 (Плес); XVII рабочем совещании NASA, 2006 (Санкт-Петербург); VII Международной конференции по применению источников радиации в промышленности, 2008 (Прага, Чехия); XXXVI Международной конференции Европейского общества по радиационным исследованиям, 2008 (Тур, Франция); Международной научно-практической конференции «Чернобыльские чтения – 2008». 2008 (Гомель); Международной конференции «Системы жизнеобеспечения как средство освоения человеком дальнего космоса», 2008 (Москва); научно-практической конференции РНЦРР, 2009 (Москва); V съезде радиобиологического общества Украины, 2009 (Ужгород).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 137 печатных работ, в том числе: 25 статей в российских и зарубежных журналах из списка ВАК, 29 статей в сборниках и журналах, 5 методических указаний и рекомендаций МЗ РФ и 54 тезиса международных конференций.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на стр. машинописного текста, состоит из введения, обзора литературы (глава I), описания объектов и методов исследования (глава II), изложения полученных результатов и их обсуждения (главы III, IV, V), выводов и списка литературы. Текст иллюстрирован таблицами и рисунками. Список литературы включает отечественных и зарубежных работ.
Классический цитогенетический метод - анализ нестабильных хромосомных аберраций в лимфоцитах крови
Одним из наиболее востребованных и хорошо изученных цитогенетических методов, применяемых для биологической индикации и дозиметрии ионизирующего излучения, является классический (синонимы: рутинный или стандартный) метод - анализ хромосомных аберраций на метафазных препаратах, предварительно окрашенных красителем Гимза. Как правило, при проведении такого анализа регистрируют хромосомные аберрации, не требующие специальных методов обработки цитогенетических препаратов для их идентификации, и которые можно легко анализировать с помощью обычного светового микроскопа.
Наибольший интерес среди наблюдаемых с помощью классического цитогенетического метода повреждений хромосом представляют дицентрики и центрические кольца. По частоте дицентриков и центрических колец устанавливают факт облучения, оценивают уровень радиационного воздействия, определяют величину полученной дозы ионизирующего излучения.
Низкий спонтанный уровень дицентриков и центрических колец, а также зависимость выхода частоты хромосомных аберраций от дозы ионизирующего излучения позволяют использовать классический цитогенетический метод для количественной индикации радиационного воздействия. Нижний предел чувствительности метода зависит от количества проанализированных клеток, в среднем составляя 100 мГр для рентгеновского и гамма-излучения и около 50 мГр для быстрых нейтронов (Bauchinger, 1995). Некоторые исследователи приводят и более низкие значения (ОЬе, 2007).
В экспериментальных исследованиях на животных (Bajerska & Liniecki, 1975), а также при цитогенетических обследованиях пациентов, проходивших курс лучевой терапии (Buckton et al., 1971; Schmid et al., 1974), было показано, что частота дицентриков и центрических колец в лимфоцитах периферической крови сопоставима при облучении in vivo и in vitro. Этот факт является главной предпосылкой для использования калибровочных кривых «доза-эффект», полученных in vitro, в исследованиях по биологической дозиметрии. Характер кривой «доза-эффект» для частоты дицентриков и центрических колец зависит от вида ионизирующего излучения и его энергетических характеристик. Анализ обобщенных данных разных авторов по зависимости частоты дицентриков и центрических колец в лимфоцитах периферической крови от дозы и вида излучения представлен в работе (Lloyd, 1988).
Несмотря на традиционность классического цитогенетического метода, его применение не является универсальным и ограничено определенным временным периодом исследования после радиационного воздействия. Успешное применение анализа дицентриков и центрических колец для определения дозы облучения возможно, в основном, вскоре после острого однократного относительно равномерного радиационного воздействия в ранние сроки (до 3-4 месяцев) (Brewen et al, 1972; Севанькаев, Насонов, 1979). Это связано с тем, что со временем после облучения количество клеток с дицен-триками постепенно уменьшается (Awa et al., 1978; Buckton et al., 1978; Bau-chinger et al., 1989). Являясь генетически несбалансированными, клетки с ди-центриками могут погибнуть в процессе клеточной пролиферации в результате образования мостов в анафазе при расхождении одних и тех же хрома-тид к разным полюсам веретена деления. Поэтому такие клетки получили название «нестабильные клетки» или «клетки с нестабильными хромосомными аберрациями».
Анализ динамики снижения уровня клеток с нестабильными аберрациями хромосом был предметом многих исследований, так как понимание закономерностей элиминации клеток необходимо не только для вьыснения механизмов, лежащих в основе этого процесса, но и для корректной оценки дозы облучения спустя определенное время после радиационного воздействия. Данные, накопленные при цитогенетическом обследовании больных, проходивших курс лучевой терапии (Buckton et al., 1967, 1978; Leonard et al., 1988), а также людей, пострадавших в результате аварий на предприятиях атомной промышленности (Coh К., 1975; Scheid et al., 1988; Ramalho et al., 1991, 1995; Lindholm et al., 2002; Нугис, Дудочкина, 2007), позволили получить количественное описание процессов элиминации клеток с нестабильными хромосомными аберрациями. Представленные исследователями результаты далеко не однозначны. Параметры, описывающие кинетику элиминации лимфоцитов, значительно варьируют в зависимости от дозы ионизирующего излучения, индивидуальной радиочувствительности донора, условий облучения, а также действия различных дополнительных мутагенных факторов нерадиационной природы. Анализ имеющихся данных позволяет заключить, что в течение первых трех лет после облучения происходит достаточно быстрое снижение уровня клеток с дицентриками и центрическими кольцами.
Стабильные хромосомные аберрации
В связи с тем, что FISH метод для анализа стабильных хромосомных аберраций начали применять относительно недавно, в литературе не так много сведений, касающихся спонтанного уровня транслокаций (Tucker et al., 1994; Ramsey et al., 1995; Pluth et al., 2000; LSorokine-Durm et al., 2000; Bo-робцова и соавт., 2000; Tawn and Whitehouse, 2003; Zhang et al., 2004; Whiteh-ouse et al., 2005; Sigurdson et al., 2008).
Межлабораторные сравнения спонтанного уровня транслокаций усложняются тем, что для их анализа исследователи, в большинстве случаев, используют ДНК зонды на разные хромосомы и разных фирм-производителей. Кроме того, существенное влияние на результаты анализа могут оказывать критерии оценки хромосомных повреждений (анализ хромосомных повреждений в стабильных и нестабильных клетках, регистрация хромосомных повреждений в клетках с полным и неполным набором хромосом, учет реципрокных и нереципрокных транслокаций). По мнению авторов работ (Lloyd et al., 2001; Edwards et al., 2002), включение в цитогенетический анализ клеток с неполным набором окрашенных хромосом может привести к значительной переоценке спонтанного уровня транслокаций. Следует отметить, что спонтанный уровень транслокаций, по данным литературы, характеризуется значительной вариабельностью — от 0,01 до 2,52 на 100 клеток. Обзор имеющихся данных по спонтанной частоте транслокаций, объединивший результаты исследований нескольких лабораторий, представлен в работах (Sorokine-Durm et al., 2000; Whitehouse et al., 2005; Sigurdson et al., 2008; Tucker, 2008). Основное внимание в них уделено возрастной зависимости уровня транслокаций. Известно, что с возрастом различные генетические повреждения — мутации, стабильные хромосомные аберрации могут накапливаться, что приводит к риску развития онкологических заболеваний. В работах, касающихся анализа транслокаций FISH методом, на достаточно больших выборках показано увеличение частоты транслокаций с возрастом, которое хорошо описывается линейно-квадратичной зависимостью (Whitehouse et al., 2005). . При этом в двадцатилетнем возрасте средняя частота транслокаций составляет примерно 0,3 на 100 клеток и постепенно увеличивается до 1,5 на 100 клеток в возрасте 80 лет. Поэтому, отмечают авторы, возраст является важным фактором, который нельзя игнорировать при проведении радиационных исследований.
Что касается влияния курения на частоту транслокаций, то данные, представленные в литературе, неоднозначны. Если одни исследователи не обнаружили влияния курения на спонтанную частоту транслокаций (Tawn and Whitehouse, 2003; Zhang et al., 2004; Wahab et al., 2008), то другие продемонстрировали повышенную частоту этого показателя у курящих пациентов (Jones et al., 2002; Sigurdson et al., 2008). При этом отмечена высокая значимость данного фактора, особенно в пожилом возрасте.
В литературе мы не обнаружили данных, свидетельствующих о статистически значимых различиях по частоте транслокаций между мужчинами и женщинами. Некоторые авторы приходят к выводу, что пол не является фактором, модифицирующим цитогенетический эффект, а выявленные ими межрасовые различия по частоте транслокаций трудно интерпретировать, учитывая значительную межлабораторную вариабельность данных (Sigurdson et al., 2008).
Анализ спонтанного уровня стабильных хромосомных аберраций транслокаций проведен нами у 16 человек, проживающих в Московском регионе, у 46 жителей Павлодарского района республики Казахстан и у 5 космонавтов, обследованных до первого полета (таблица 6).
Диапазон колебаний частоты транслокаций в группе из Московского региона составил от 0 до 0,95 на 100 клеток. Средняя частота транслокаций с участием окрашенных хромосом, как видно из таблицы 6, составила 0,17 на 100 клеток, а в пересчете на геном — 0,54 на 100 клеток. Средняя частота ди-центриков в пересчете на геном - 0,06 на 100 клеток и, таким образом, в 3 раза превышает значение аналогичного показателя, полученного с помощью классического цитогенетического метода для группы сравнения из Московского региона.
Полученное нами значение средней частоты транслокаций для группы лиц, средний возраст которых составляет 44 года (группа сравнения из Московского региона), несколько ниже, по сравнению с данными, представленными в работе (Sigurdson et al., 2008). В первую очередь, это связано с малой выборкой людей, включенной в обследование. Также нельзя исключить и межлабораторную вариабельность, связанную с особенностями анализа ци-тогенетических нарушений с помощью FISH метода.
В группе жителей Павлодарского района Казахстана диапазон колебаний частоты транслокаций составил от 0,20 до 2,52 на 100 клеток, а средняя частота транслокаций — 0,34 на 100 клеток (в пересчете на геном - 1,08 на 100 клеток). Это значение в 2 раза выше аналогичного показателя в группе из Московского региона. Такие различия нельзя объяснить только с позиции возраста - средний возраст в контрольной группе из Москвы составляет 44 года, а у жителей Казахстана - 55 лет. По данным (Whitehouse et al., 2005).
Население, подвергшееся радиационному воздействию в результате аварийных и чрезвычайных ситуаций и проживающее на территориях, загрязненных радионуклидами
Радиоактивное загрязнение окружающей среды в результате испытания ядерного оружия, а также аварий на атомных станциях и предприятиях атомной промышленности обусловило облучение значительных контингентов населения в основном в малых, а в отдельных случаях и в относительно высоких дозах. Для людей, проживающих на загрязненных радионуклидами территориях, характерно длительное комбинированное воздействие внешнего и внутреннего излучения в сочетании с нерадиационными факторами, важнейшими из которых являются эндемия регионов радиоактивного загрязнения (Василенко, Булдаков, 2004). Из-за неоднородности загрязнения и разного радионуклидного состава выпавших осадков, а также особенностей биогеохимических характеристик местности данные, полученные только с помощью физических методов дозиметрии, не могут быть использованы для объективной оценки негативных последствий облучения. В сложившихся обстоятельствах особую актуальность для оценки повреждающего действия радиации приобретает цитогенетическое обследование населения.
В связи с проведением ядерных испытаний в атмосфере на Семипалатинском полигоне в период с 1949 по 1962 г. ряд прилегающих районов Казахстана и России подвергся воздействию высоких доз ионизирующих излучений, способных вызывать серьезные генетические эффекты. Всего на Семипалатинском полигоне, площадь которого составляет около 18,5 тыс. км , было проведено 116 ядерных испытаний в атмосфере, в том числе 86 воздушных и 30 наземных (Василенко, 2004). По имеющимся данным в результате только на-земных взрывов в атмосферу было выброшено 0,056 мКи Cs, 0,035 мКи 90Sr и 0,006 мКи 239Ри. Четыре наземных ядерных взрыва (29.08.1949г., 24.09.1951г., 12.08.1953г. и 24.08.1956г.) привели к наиболее значительному загрязнению внешней среды. Согласно Договору о запрещении испытаний ядерного оружия в атмосфере, космическом пространстве и под водой, который был подписан 5 августа 1963 года, начиная с 1964 года на Семипалатинском полигоне проводились только подземные ядерные испытания, которые продолжались вплоть до 1989 года. При этом около 50% подземных ядерных взрывов сопровождалось выбросом в атмосферу радиоактивных продуктов в виде аэрозолей и газа, т.е. они тоже не были безопасными. Так, известный взрыв «Чаган», осуществленный в 1965 году, оставил радиоактивный след на площади около 75 тыс. км" (Булатов, 1996).
По данным Семипалатинского полигона (Киселев и соавт., 1994), только в направлении Алтайского края распространились радиоактивные продукты более чем 50 наземных и воздушных взрывов. Максимальные дозы облучения населения в период проведения ядерных испытаний были получены после первого взрыва, когда не принимались никакие меры для снижения радиационной опасности. Коллективная эффективная доза от первого ядерного взрыва 1949 г. составила 32000 чел.-Зв. От всех последующих взрывов общая доза на население Алтайского края оценивается в 10000 чел.-Зв. Таким образом, вклад в облучение населения от взрыва 1949г. составляет около 80% от всей коллективной эффективной дозы, полученной при испытании ядерных устройств на Семипалатинском полигоне (Киселев и соавт., 1994; Gusev et. al., 1997). В результате прохождения облака от взрыва и осаждения радиоактивных осадков на почву население подверглось воздействию внешнего бета - и гамма-излучения. Внутреннее облучение было только дополнительным фактором (до 30% дозы внешнего облучения) за счет поступления радиоактивных продуктов с воздухом, водой и пищей в организм человека и накопления их в критических органах.
Изучение последствий ядерных взрывов для населения, проживающего в районах, расположенных вблизи Семипалатинского полигона, было начато лишь спустя несколько десятилетий после радиационного воздействия. Одно из первых цитогенетических обследований пострадавших было проведено в 1989 году (Севанькаев и соавт., 1995), в котором представлены данные о повышенной частоте хромосомных аберраций по сравнению с контрольным уровнем.
Относительная биологическая эффективность излучений разного качества
В нашем исследовании для определения ОБЭ бета-излучения НТО проводили сравнение биологических эффектов по частоте дицентриков и центрических колец относительно гамма-излучения 60Со с мощностью дозы 0,102 Гр/мин, т.е. сравнивали дозы радиационного воздействия, которые индуцируют одинаковую частоту хромосомных аберраций. Приравняв калибровочные регрессии зависимостей выхода дицентри-ков и центрических колец от дозы гамма - и бета-излучения, получаем: 0,001 + 0,0149 DY + Решая это уравнение относительно Dr, имеем: Отсюда График этой зависимости приведен на рисунке 35. Максимальное значение коэффициента ОБЭ трития, равное 2,2 , достигается при дозе 0,03 Гр. При увеличении дозы значение ОБЭ плавно снижается, приближаясь к величине 1,25 в области 1-2 Гр. Теоретическая оценка ОБЭ трития в области малых доз основана на модели, разработанной Kellerer и Rossi (1971), согласно которой биологический эффект пропорционален квадрату энергии, поглощенной в малом объеме, диаметром около 1мкм. Произведенные теоретические расчеты значений ОБЭ трития составили 3,75 при сравнении с гамма-излучением 60Со и 1,5-2 при сравнении с рентгеновским излучением (Ellett et al., 1972; Morstin et al., 1993). К настоящему времени опубликованы подробные обзоры радиобиологических исследований по определению ОБЭ бета-излучения трития и его окиси (Balonov et al., 1993; Straume and Carsten, 1993). Основываясь на рекомендациях, изложенных в работе (Vennart , 1968), в 1969г. Международный комитет по радиационной защите (МКРЗ) снизил коэффициент качества для бета-излучения трития с 1,7, до 1. Однако позже в работе (Jonson, 1973) сделано заключение, что научно обоснованный коэффициент ОБЭ для трития должен быть равен 2.
Анализ результатов оценки генетических эффектов трития и его соединений, полученных нами и другими исследователями, показал, что при использовании различных критериев, характеризующих уровень радиационных генетических повреждений, бета-излучение трития примерно в 2—2,6 раза эффективнее гамма - и рентгеновского излучения (Ueno et al., 1982, 1983, 1989; Balonov et al, 1984; Померанцева и соавт., 1984, 1989; Nacamura et al., 1985;Matsudaetal., 1986; Kamiguchi etal, 1990a, 1990b). Большое число исследований по оценке ОБЭ трития выполнено на лимфоцитах периферической крови при анализе кривых зависимости "доза-эффект" для хромосомных аберраций (Bocian et al., 1977; Prosser et al., 1983; Vulpis, 1984; Morimoto et al., 1989; Tanaka et al., 1994; Sreedevi & Rao, 2004). В одной из ранних работ (Bocian et al., 1977) значение коэффициента ОБЭ окиси трития в диапазоне доз 0,28 - 2,50 Гр было равно 1,17. Позднее Prosser и соавт. (1983), используя экспериментальные данные, полученные в работе (Bocian et al., 1977), и применив собственную математическую модель дозо-вой зависимости выхода дицентриков, получили для области малых доз (менее 0,28 Гр) значение ОБЭ окиси трития, равное 1,9. Однако в собственном исследовании Prosser и соавт. (1983) при облучении цельной крови in vitro в течение 24 часов установили, что максимальное значение ОБЭ трития в области малых доз составило 1,13. По данным (Vulpis, 1984) коэффициент ОБЭ бета-излучения окиси трития относительно рентгеновского излучения в диапазоне до 0,25 Гр равен 2,6, а авторы более поздней работы (Tanaka et al., 1994), на основании данных (Vulpis, 1984) пересчитали коэффициент ОБЭ, используя собственную математическую модель выхода хромосомных аберраций от дозы, и получили значение, равное 3,1. При использовании в качестве стандартного излучения гамма- излучение 60Со, значение ОБЭ бета-излучения окиси трития по цитогенетическим показателям в лимфоцитах крови человека составило от 2,3 до 2,7, а в клетках костного мозга - от 1,13 до 3,1 (Morimoto et al., 1989; Tanaka et al., 1994; Sreedevi & Rao 2004). Приведенные данные свидетельствуют о том, что расчетные величины ОБЭ могут изменяться в зависимости от многих факторов, в том числе и различных математических моделей для анализа зависимостей выхода хромосомных аберраций от дозы излучения (Prosser et al., 1983; Straume and Carsten, 1993; Tanaka et al., 1994). Естественно, что коэффициент ОБЭ бета-излучения трития, так же как и других видов ионизирующего излучения, зависит от дозы излучения, условий радиационного воздействия, исследуемых показателей. Так, величина ОБЭ трития, оцененная по биохимическим показателям, составляет 1,7 - 1,9, по снижению массы селезенки и вилочковой железы - примерно 2, а по индукции опухолей молочной железы у экспериментальных животных - 1,1 -1,8 (Генетические структуры и тритий, 1994).
