= КЛЕТОЧНАЯ РАДИОБИОЛОГИЯ =
УДК [57+61]::539.1.04:612.017:612.4
ИЗМЕНЕНИЕ РАДИОЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ЛИМФОЦИТОВ КРОВИ ЧЕЛОВЕКА ПОСЛЕ ОБЛУЧЕНИЯ В МАЛЫХ ДОЗАХ
© 2012 г. И. И. Пелевина1 *, А. В. Алещенко2, М. М. Антощина3, О. В. Кудряшова1, Н. И. Рябченко3, А. В. Аклеев4
1 Институт химической физики им. Н.Н. Семенова РАН, Москва 2Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН, Москва 3Медицинский радиологический научный центр Минздравсоцразвития РФ, Обнинск 4 Уральский научно-практический центр радиационной медицины ФМБА России, Челябинск
При изучении адаптивного ответа на лимфоцитах периферической крови человека была обнаружена новая зависимость, определяющая направленность изменения радиочувствительности (РЧ) после облучения в малых дозах. При помощи микроядерного теста с использованием цитохалазина В была исследована связь между изменением реакции клеток после облучения в малой дозе и радиочувствительностью (эффект после облучения в дозе 1 Гр). Была обнаружена отрицательная корреляция между частотой проявления адаптивного ответа (АО), сенсибилизации, промежуточных звеньев этой цепи и радиочувствительностью. Эта закономерность отмечается у жителей Москвы, Обнинска, жителей Челябинской области (облученных и контрольных); у ликвидаторов аварии на ЧАЭС; детей, проживающих в Москве; у больных лимфомой Ходжкина (ЛХ) до и во время лечения. Эта корреляция наблюдается при использовании двух схем облучения для изучения адаптивного ответа (в одной G1-G1 или двух Gi-G2 фазах клеточного цикла). При использовании метафазного анализа (по критерию частоты клеток с нестабильными аберрациями хромосом) отмечаются аналогичные связи между радиочувствительностью и долей людей с АО и без него. Таким образом, результаты проведенных экспериментов дают основание полагать, что обнаруженная зависимость между радиочувствительностью клеток и индукцией разного типа реакции — от АО до сенсибилизации является общей закономерностью: при облучении в малых дозах и высокой радиочувствительности клеток индуцируется адаптивный ответ, при низкой — повышение чувствительности к радиационным воздействиям (сенсибилизация). Так как АО и сенсибилизация могут индуцироваться не только при воздействии радиации, но и целого ряда химических и физических агентов (в том числе окружающей среды), то описанная выше корреляция может сохраняться при самых разных воздействиях. Поскольку адаптивный ответ, так же как и сенсибилизация клеток является интегральным показателем, который зависит от большого числа факторов генетических и эпигенетических, от инициации целого каскада событий, то механизмы обнаруженной взаимосвязи пока объяснить трудно.
Лимфоциты крови человека, адаптивный ответ, радиочувствительность, сенсибилизация, микроядра, аберрации хромосом.
Развитие резистентности после воздействия разных стимулов в невысоких дозах является, по-видимому, общей биологической реакцией. Для ионизирующей радиации во многих биологических системах после предварительного облучения в адаптирующих дозах порядка нескольких сГр индуцируется резистентность к последующему воздействию повреждающей дозы в несколько Гр. Для млекопитающих этот эффект был описан в 1984 г. при использовании лимфоцитов крови человека [1]. Он был назван адаптивным ответом (АО), адаптивной реакцией. Эта индуцированная резистентность была подтверждена при исполь-
* Адресат для корреспонденции: 119991 Москва, уд. Косыгина 4, ИХФ РАН; тел. (495) 939-74-47; e-mail: pele@chph.ras.ru
зовании разных критериев оценки: гибели клеток, аберраций хромосом, микроядер, мутаций, разрывов ДНК и др. [2, 3], на многих биологических системах in vitro и in vivo [4], при использовании разных протоколов исследования [5].
Мало известно об истинном механизме этого феномена. Для формирования АО требуется транскрипция специфичных генов и синтез новых специфических белков, необходимых для активации путей сигналинга, инициации защитных механизмов, более активной детоксикации свободных радикалов, повышения продукции анти-оксидантов; в то же время для его проявления нужны активные формы кислорода, активация систем репарации, экспрессия генов, связанных с контролем клеточного цикла, изменением кон-
формации хроматина, активацией апоптоза; кроме того эффект зависит от типа клеток и их генотипа [6—11]. Можно сказать, что на индукцию АО в лимфоцитах крови человека влияет много факторов.
Однако у некоторых доноров АО вообще не выявляется, а в некоторых случаях формируется противоположная реакция — повышение чувствительности после облучения в малых дозах — сенсибилизация [12—14]. Отсутствие адаптивного ответа, по-видимому, генетически детерминировано. Предполагается, что АО и его отсутствие могут быть обусловлены вариацией в радиочувствительности (РЧ) разных доноров к воздействию радиации в низких дозах [15]. Вариации в частоте индукции АО в разных системах могут составлять от 6 до 59 % [16, 17].
Таким образом, об АО известно очень много и в то же время очень мало. Много механизмов предложено для объяснения индукции АО, каждый из них играет большую роль в формировании этого феномена, но нельзя исключить, что нет и не может быть единого механизма, обуславливающего АО. Это инициация целого каскада событий в клетке, возникающего после неспецифического стимула, состоящего из многих звеньев, каждое из которых необходимо для индукции АО. При таком воздействии и неспецифической реакции в клетке мобилизуются все возможные механизмы, чтобы ее защитить или при дефекте некоторых систем — сенсибилизировать.
Таким же интегральным показателем является и радиочувствительность, от которой должна зависеть возможность индукции или отсутствия АО.
Цель настоящей работы — анализ взаимосвязей между радиочувствительностью и ее изменением после предварительного облучения в малой дозе (индукцией АО и сенсибилизации).
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА
Работа выполнена на лимфоцитах периферической крови человека. Были обследованы следующие группы людей: взрослые и дети, проживающие в Москве, взрослые жители г. Обнинска, ликвидаторы аварии на ЧАЭС спустя более 20 лет после аварии, больные лимфомой Ходжкина (ЛХ) до и во время лечения, жители Челябинской области, проживающие на загрязненных берегах реки Теча и в "чистых" районах.
В качестве критериев оценки изменения радиочувствительности после воздействия радиации в малой дозе использовали число клеток с микроядрами (МЯ) и число клеток с нестабильными аберрациями хромосом.
Микроядерный тест проводили по методике с использованием цитокинетического блока цито-халазином В, подробно описанной в работе Пеле-
виной и др. [18]. Оценивали число двуядерных клеток с МЯ на 1000 двуядерных клеток, т.е. в клетках, прошедших один митоз после стимуляции фитогемагглютинином (ФГА).
Метафазный анализ частоты лимфоцитов с нестабильными аберрациями хромосом проводили, используя стандартную методику культивирования лимфоцитов периферической крови [19]. На полученных препаратах подсчитывали число метафаз с аберрациями хромосом и частоту аберраций хромосом. У каждого донора на одну точку анализировали 100 метафаз. Спонтанная частота клеток с одиночными аберрациями составляла 0—3 клетки на 100 просмотренных клеток.
Радиочувствительность определяли как число клеток с МЯ или аберрациями хромосом после облучения in vitro в дозе 1.0 Гр. Облучение осуществляли у-лучами 60Со на установке "Луч-1" (Россия) при мощности дозы облучения 12 сГр/мин.
Для изучения адаптивного ответа, использовали две схемы облучения — в стадиях G1-G1 и G1-G2 клеточного цикла: для этого стимулированные ФГА лимфоциты крови в условиях in vitro облучали в малой адаптирующей дозе 0.05 Гр в фазе G1 клеточного цикла (через 24 ч после стимуляции) и в высокой проявляющей дозе 1.0 Гр в фазе G1 (через 29 ч после стимуляции) или G2 клеточного цикла (через 48 ч после стимуляции) и далее культивировали согласно методикам, описанным выше.
Изменение радиочувствительности после предварительного облучения в малой дозе определяли при сравнении частоты двуядерных клеток с микроядрами или числа клеток с нестабильными аберрациями хромосом при проявляющем (1.0 Гр) и сочетанном (0.05 Гр + 1.0 Гр) облучениях по критерию х2. В зависимости от направленности изменения радиочувствительности после предварительного облучения в дозе 0.05 Гр и значения х2 каждого индивидуума относили к одной из трех групп: 1 — лица с достоверным адаптивным ответом (с АО), 2 — лица без достоверного адаптивного ответа (без АО) и 3 — лица с достоверным повышением радиочувствительности (с сенсибилизацией).
Статистическую обработку результатов измерений, сравнение средних значений, корреляционный анализ проводили с помощью пакета статистических программ "Statistica 6.0".
РЕЗУЛЬТАТЫ
На протяжении многих лет были обследованы разные когорты населения России, проживающего в регионах с различной экологической ситуацией, здоровых и больных. Для каждой группы в табл. 1 дано распределение по реакции радиочув-
ИЗМЕНЕНИЕ РАДИОЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ЛИМФОЦИТОВ КРОВИ 483
Таблица 1. Распределение обследованных индивидуумов по изменению радиочувствительности лимфоцитов после предварительного облучения в малой дозе 0.05 Гр (МЯ тест)
Обследованная группа Число обследованных С адаптивным ответом Без адаптивного ответа С сенсибилизацией
число % число % число %
Взрослые — жители Москвы, контроль, А 70 6 8.6 47 67.1 17 24.3
Жители Москвы и Обнинска, контроль, Б 64 12 18.8 42 65.6 10 15.6
Дети — жители Москвы, А 454 67 14.8 267 58.8 120 26.4
Больные ЛХ до лечения, Б 33 4 12.1 22 66.7 7 21.2
Больные ЛХ во время лечения, Б 38 8 21.0 23 60.5 7 18.4
Ликвидаторы, Б 53 6 11.3 42 79.2 5 9.4
Необлученные жители Челябинской области, А 124 16 12.9 92 74.2 16 12.9
Облученные жители побережья реки Теча, А 211 14 6.6 174 82.5 23 10.9
Примечание. Для изучения адаптивного ответа клетки облучали по схеме б^-б^ (А) и 61-62 (Б).
ствительности на предварительное облучение в малой дозе (0.05 Гр): число людей (в %), относящихся к группе лиц с АО, без него и с сенсибилизации. Во всех обследованных группах обнаружены индивидуумы с АО и с сенсиби
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.