Введение к работе
Актуальность темы исследования. В настоящее время ионизирующие излучения находят широкое применение в энергетике, промышленности, медицине. При этом, в аварийных ситуациях, нередко имеют место случаи переоблучения людей. Как показывает пример Чернобыльской катастрофы, не всегда удается установить дозы облучения у пострадавших лиц методами физической дозиметрии. Поэтому актуальной проблемой является разработка надежных методов биологической дозиметрии. В настоящее время детально разработано применение анализа нестабильных хромосомных аберраций в лимфоцитах периферической крови человека в целях биологической дозиметрии острого, часто неконтролируемого облучения. Однако в отдаленные сроки после облучения в связи с элиминацией клеток, несущих нестабильные аберрации, определение доз по данному типу аберраций может быть неточным, как правило, заниженным. Наиболее перспективным для этих целей является анализ стабильных аберраций (транслокаций), определяемых мегодом флюоресцентной in situ гибридизации (FISH), поскольку данный тип аберраций длительное время сохраняется в клетках крови человека. Так, у лиц, переживших атомную бомбардировку в Хиросиме и Нагасаки, средняя частота стабильных аберраций практически не изменялась с течением времени и сохранялась на повышенном уровне при повторных обследованиях (Awa А.А., 1975).
К настоящему времени за рубежом разработан и успешно применяется ряд методов оценки доз в отдаленный период после облучения, основным из которых является цитогенетический метод - анализ стабильных хромосомных аберраций (транслокаций) в лимфоцитах периферической крови с помощью FISH-метода. Вместе с тем, временн'ые и дозовые границы метода биологической дозиметрии, основанного на анализе частоты стабильных аберраций хромосом, остаются предметом интенсивных научных исследований. Одна из основных проблем на этом пути - выбор адекватной калибровочной зависимости измеряемой частоты стабильных аберраций в отдаленном периоде от величины индивидуальной поглощенной дозы. Богатый опыт, накопленный при использовании нестабильных хромосомных аберраций, измеряемых непосредственно после облучения в остром периоде для оценки поглощенной дозы, оказывается неприменим для ретроспективной биологической дозиметрии в отдаленном периоде. Причина заключается в различных механизмах формирования аберраций хромосом, которые приводят к существенным отличиям в дозовых зависимостях для стабильных и нестабильных аберраций. В этом аспекте проблемы исключительную ценность приобретают прямые долговременные наблюдения динамики как нестабильных, так и стабильных аберраций хромосом у лиц, подвергшихся острому аварийному облучению в различных дозах.
Помимо цитогенетического метода в нашей стране изначально получил развитие метод биологической дозиметрии, основанный на изменении динамики форменных элементов периферической крови в острый пострадиационный
3 Ц
период (Пяткин Е.К. и др., 1980). Первоначально данный метод был разработан для условий острого равномерного у-облучения всего тела человека. Позднее, на основе анализа клинических наблюдений за пострадавшими в аварии на Чернобыльской АЭС, были внесены определенные поправки для учета изменения динамики гематологических показателей в отдаленный период (Нугис В.Ю., 2003; Пяткин Е.К. и др., 1990). Кроме того, для ретроспективной дозиметрии применяется метод ЭПР-спектроскопии образцов эмали зуба человека
Сопоставление результатов перечисленных методов, полученных в совместных исследованиях, было использовано в работе Sevan'kaev А. V. et al., 2006 для уточнения возможностей цитогенетического метода. Развитию и совершенствованию цитогенетического метода ретроспективной биодозиметрии на основе учета стабильных аберраций хромосом человека путем анализа результатов долговременного наблюдения группы лиц с острым облучением посвящено настоящее исследование.
Цель исследования. Сравнительная оценка использования анализа стабильных и нестабильных аберраций хромосом в лимфоцитах крови лиц, подвергшихся аварийному облучению, для определения поглощенных доз в отдаленный период.
Задачи исследования.
-
Выполнить экспериментальное исследование с облучением in vitro донорской крови у-источником 60Со для построения калибровочной дозовой зависимости выхода стабильных и нестабильных радиационно-индуцированных хромосомных аберраций.
-
Сформировать группу лиц с острым аварийным облучением и известными индивидуальными дозами, осуществить забор крови для культивирования лимфоцитов и последующего цитогенетического анализа в течение отдаленного периода (от 5 до 30 лет после облучения).
-
Провести статистический анализ динамики частоты нестабильных аберраций в течение отдаленного периода.
-
Рассчитать индивидуальные дозы облучения для лиц из сформированной группы на основе анализа частоты нестабильных хромосомных аберраций, наблюдаемых в лимфоцитах крови как вскоре после облучения, так и в отдаленный период после облучения.
-
Сопоставить расчеты доз, полученные по ранним и поздним цитогенетиче-ским данным с целью совершенствования метода ретроспективной биологической дозиметрии, основанной на анализе частоты стабильных аберраций (транслокаций), определяемых методом FISH.
-
Провести сравнительную оценку ретроспективной биологической дозиметрии на основе анализа выявляемых аберраций в наблюдаемой группе аварийно облученных лиц.
Научная новизна. Впервые получены данные о динамике частот нестабильных и стабильных аберраций хромосом у людей, подвергшихся аварийному облучению в различных дозах и проходящих регулярное клинико-цитогенетическое обследование за период наблюдения более 30 лет.
Установлено, что, несмотря на длительный период времени после радиационного воздействия, в лимфоцитах крови облученных лиц присутствуют нестабильные аберрации хромосом (дицентрики и центрические кольца). Частота данных аберраций существенно превышает спонтанный уровень, что позволяет использовать их для ретроспективной биоиндикации радиационного воздействия в период до 30 лет (в нашем случае) после облучения.
Показано, что в лимфоцитах периферической крови облучеїшьіх лиц в отдаленный пострадиационный период наблюдается высокая частота стабильных аберраций (транслокаций), уровень которых значительно превышает уровень наблюдаемых нестабильных аберраций. Повышенная частота стабильных аберраций (транслокаций) в обследованной группе количественно соответствует степени тяжести перенесенного радиационного поражения, что позволяет использовать данный тип аберраций для ретроспективной оценки дозы и степени тяжести радиационного поражения. Полученные данные по частоте транслокаций позволили провести корректировку в зависимости от времени и уточнение формы дозовой зависимости выхода транслокаций при облучении in vivo.
Основные положения, выносимые на защиту.
-
Частота нестабильных аберраций хромосом (дицентриков и центрических колец) в лимфоцитах периферической крови лиц, облучившихся в диапазоне доз 0,5-10 Гр с высокой мощностью дозы, сохраняется в течение длительного времени (до 30 лет в нашем случае) на уровне, превышающем спонтанный, что позволяет использовать их для ретроспективной биоиндикации радиационного воздействия.
-
При этом частота стабильных аберраций (транслокаций) превышает не только спонтанный уровень, но и наблюдаемый уровень нестабильных аберраций, и по истечении 5-8 лет после облучения не зависит от времени, но зависит от начальной дозы, что позволяет использовать частоту транслокаций для индивидуальной ретроспективной биологической дозиметрии.
З.Дозовая зависимость транслокаций, полученная в опытах in vitro, существенно отличается от наблюдаемой аналогичной зависимости в группе облученных лиц (in vivo), что исключает использование данных при облучении in vitro в качестве калибровочной кривой.
Практическая значимость. Впервые на представительной группе лиц показано, что транслокации, наблюдаемые в отдаленный период после облучения, являются достоверными радиационными маркерами, а их сравнительно высокий уровень и соответствие степени тяжести радиационного поражения, т. е. полученным дозам облучения, позволяет использовать их для ретроспектив-
ной биологической дозиметрии острого облучения в диапазоне доз от 0,5 до 10 Гр.
Принимая во внимание определяющую роль транслокаций в онкогенезе, в частности, в развитии гемобластозов, наблюдаемый у обследованных лиц повышенный их уровень позволяет с определенной вероятностью оценивать риски развития онкологических заболеваний в отдаленный пострадиационный период. В целом, полученные новые данные послужат уточнению разрабатываемого метода ретроспективной биологической дозиметрии, а также позволят выявлять лиц с повышенным уровнем стабильных аберраций и на их основе выделять группы повышенного канцерогенного риска, в частности, гемобластозов.
Апробация диссертации. Основные результаты диссертационной работы были представлены и докладывались на Международной конференции «Проблемы радиационной генетики на рубеже веков» (Москва, 2000), научно-практической конференции «Наследие Чернобыля», (Калуга, 2001), Международной конференции «Чернобыльские чтения-2008» (Гомель, 2008).
Апробация диссертации состоялась на научной конференции экспериментального радиологического сектора ГУ-МРНЦ РАМН 18.09.2008 г. (протокол № 232)
Публикации. Основные положения диссертации отражены в 8 публикациях: 3 статьях, 5 тезисах докладов.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 104 страницах машинописного текста, включая 11 таблиц и 13 рисунков, и состоит из введения, обзора литературы, методической части, результатов исследования и их обсуждения, выводов, списка цитируемой литературы и приложения. Список литературы включает 118 наименований, из них 49 отечественных и 69 зарубежных авторов.
