РАДИАЦИОННАЯ БИОЛОГИЯ. РАДИОЭКОЛОГИЯ, 2008, том 48, № 1, с. 14-27
^ БИОЛОГИЧЕСКАЯ
ДОЗИМЕТРИЯ
УДК 615.849.5:575.224.23
СТАБИЛЬНЫЕ И НЕСТАБИЛЬНЫЕ АБЕРРАЦИИ ХРОМОСОМ
У ЧЕЛОВЕКА И ДРУГИХ МЛЕКОПИТАЮЩИХ В СВЯЗИ С ВОПРОСАМИ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ДОЗИМЕТРИИ
© 2008 г. Т. В. Елисова*
Институт общей генетики им. НИ. Вавилова РАН, Москва
Рассмотрены литературные данные многолетних цитогенетических наблюдений за лицами, подвергшимися радиационному воздействию в результате различных чрезвычайных радиационных ситуаций, с целью обсуждения некоторых проблемных вопросов биологической дозиметрии. Обсуждаются результаты исследований, полученные как на человеке, так и на других млекопитающих. Обращается внимание на особенности снижения уровня дицентриков и симметричных транслокаций в лимфоцитах периферической крови со временем после острого облучения в зависимости от дозы воздействия. Дицентрики снижаются по экспоненциальному закону проходя фазы быстрой и медленной элиминации. В разных радиационных ситуациях значения параметра, определяющего период полужизни лимфоцитов, характеризующего 50% снижение клеток с дицентриками, различны. Однако общей закономерностью является уменьшение его значения с возрастанием дозы облучения. Постоянство уровня стабильных транслокаций, оцениваемых FISH-методом, преимущественно сохраняется при дозах облучения, не превышающих 1-2 Гр. С увеличением дозы их частота в лимфоцитах периферической крови по прошествии времени снижается, что приводит к занижению ее ретроспективной оценки. Обсуждаются причины данной закономерности, роль различных факторов, влияющих на оценку транслокаций, критерии анализа данных аберраций хромосом в рамках принятых общих соглашений ведущих лабораторий Европы по использованию FISH в целях совершенствования методов биологической дозиметрии.
Острое облучение, лимфоциты, человек, млекопитающие, дицентрики, симметричные транслокации, биологическая дозиметрия.
Открывшиеся в 1960-е годы возможности получения метафазных препаратов лимфоцитов периферической крови человека способствовали быстрому развитию радиационной цитогенетики и связанных с ней различных аспектов биологической дозиметрии [1]. За более чем 40-летний период были получены основополагающие данные по качественным и количественным закономерностям в реакции хромосом лимфоцитов человека и других млекопитающих на действие разных видов ионизирующих излучений в зависимости от дозы, мощности дозы, длительности облучения и других факторов. Последовательные этапы достижений в этой области радиобиологии даны в обзоре [2]. Среди них особое значение для биологической дозиметрии имеет установление примерно одинаковой радиочувствительности хромосом лимфоцитов человека и млекопитающих in vivo и in vitro [3-8]. Из наиболее важных методических разработок прошлых лет следует выделить метод дифференциального, "арлекинового" окрашивания сестринских хроматид, позволяю-
*Адресат для корреспонденции: 119991 Москва, ул. Губкина, 3, Институт общей генетики РАН; тел.: (499) 135-11-39; факс: (499) 132-89-62; e-mail: Kuznetsova@vigg.ru.
щего разграничивать клетки первого и последующих митотических делений [9]. Это способствовало упорядочению получения данных по цитогене-тическим эффектам облучения и сопоставимости их между разными лабораториями. С разработкой метода поперечного сегментного окрашивания хромосом, в частности G-banding, открылась возможность идентифицировать все типы аберраций хромосом, не наблюдаемые в большинстве случаев при обычном окрашивании красителем Гимза [10]. Трудоемкость метода и требования высокой квалификации ограничили его широкое использование при обследовании больших кон-тингентов облученных лиц. Вместе с тем он остается достаточно востребованным, когда необходимо выявить весь спектр хромосомных повреждений, в том числе симметричные обмены, которые определяются также FISH-методом и используются в решении вопросов ретроспективной дозиметрии [11-15].
Последние десятилетия характеризуются использованием молекулярно-генетических подходов в области цитогенетики [16, 17]. Разработка метода раскрашивания (painting) хромосом человека и млекопитающих с использованием флуо-
ресцентной гибридизации in situ проб ДНК, специфичных к отдельным хромосомам, позволила достаточно быстро и точно определять межхромосомные симметричные обмены, индуцированные ионизирующими излучениями [18-20]. Этот подход нашел широкое применение в области ретроспективной биологической дозиметрии [21-26]. Другой метод, разработанный на основе FISH, дает возможность окрашивать хромосомы в виде поперечных многоцветных полос (m BAND) [27], способствуя точному определению внутрихромо-сомных обменов (перицентрических и парацентрических инверсий) [28]. Аберрации хромосом данного типа наряду со сложными межхромосомными обменами [29, 30] рассматриваются в качестве потенциальных биомаркеров действия плот-ноионизирующих излучений.
В целях совершенствования методов биологической дозиметрии, основанной на анализе аберраций хромосом обменного типа - дицентриков и симметричных транслокаций, выявляемых с помощью FISH-метода, необходимы поиск и стандартизация способов определения поглощенной дозы, особенно спустя длительное время после радиационного воздействия. Для этого важно понимание влияния различных факторов на ее оценку. Накопившиеся в настоящее время данные по длительному цитогенетическому наблюдению за лицами, подвергшимися действию ионизирующих излучений в результате различных чрезвычайных радиационных ситуаций, терапевтического лечения, а также материалы исследований на животных, позволяют сделать некоторые обобщения, касающиеся основных закономерностей сохранения жизнеспособности лимфоцитов с аберрациями хромосом в периферической крови.
Целью данного сообщения является анализ литературных данных, освещающих некоторые проблемные вопросы биологической дозиметрии человека с привлечением экспериментального материала, полученного на других млекопитающих. Делается попытка систематизировать результаты изучения особенностей динамики изменений уровня дицентриков и симметричных транслокаций после острого, либо кратковременного облучения с высокой мощностью дозы ионизирующей радиацией с низкой ЛПЭ. Будут рассмотрены возможные причины, лежащие в основе этого процесса в свете данных последних лет.
Одним из наиболее дискуссионных вопросов биологической дозиметрии является ретроспективная оценка поглощенной дозы облучения и связанные с этим неопределенности, вызванные снижением со временем не только частоты дицентриков, но и, по некоторым данным, уровня транслокаций, выявляемых с помощью FISH-метода в лимфоцитах периферической крови.
Человек. Дицентрики, являясь эталонным типом аберраций хромосом при оценке поглощенной дозы облучения вскоре после радиационного события [31, 32], снижаются со временем, что является общепризнанным фактом. Понимание закономерности их элиминации и определение параметров, характеризующих этот процесс, важны как для решения задач корректировки дозы облучения спустя некоторое время, так и для выяснения общебиологических факторов, лежащих в основе этого процесса. Данные прошлых лет по изучению закономерностей элиминации дицен-триков во времени не однозначны. В одних работах показан экспоненциальный характер снижения их частоты при разных сроках жизни лимфоцитов с нестабильными аберрациями хромосом: от 4 до 10 лет [33-36]. В других исследованиях наблюдали различные варианты динамики снижения уровня лимфоцитов с дицентриками при отсутствии экспоненциальной закономерности [37, 38]. Исследованию элиминации нестабильных аберраций хромосом посвящена одна из последних работ, в которой обследовали 71 человека, подвергшихся острому, фракционированному равномерному облучению в результате аварии на Чернобыльской АЭС [39]. Систематический цитоге-нетический контроль осуществлялся на протяжении 6 лет. Дозы облучения, рассчитанные на основе частоты дицентриков, находились в диапазоне 0.29.8 Гр. Большой исследовательский материал и широкий диапазон доз облучения позволили выявить характерные особенности процесса снижения уровня лимфоцитов с дицентриками с течением времени после облучения. К их числу следует отнести экспоненциальный характер снижения частоты аберраций хромосом. Наиболее интенсивный процесс элиминации наблюдался в первые 2 года после перенесенного облучения с последующим выходом на плато к концу исследуемого периода. При этом имело место "сближение" всех дозовых кривых для групп пациентов, подвергшихся радиационному воздействию в дозовом интервале 0.2-2.4; 2.6-4.4 и 4.69.8 Гр. Скорость элиминации дицентриков зависела от дозы облучения, возрастая с ее увеличением. Отмечается большая межиндивидуальная вариабельность выраженности процесса. Аналогичная закономерность элиминации дицентриков, по данным 13-летнего наблюдения, прослеживается у 10 человек, работавших на реакторе в Чернобыле в момент аварии, подвергшихся облучению в дозах от 1.1 до 12 Гр [40]. Закономерность снижения частоты дицентриков имела экспоненциальный и бифазный характер, с более быстрой первой фазой и медленной второй. Быструю и медленную фазы снижения уровня дицентриков наблюдали в процессе 8-летнего цито-генетического контроля за группой из 15 человек -жителей Гойянии (Бразилия), подвергшихся ши-
рокомасштабному, длящемуся около 2 нед воздействию у-излучения в результате загрязнения окружающей среды радиоактивным 137Сз от радиотерапевтического источника [41, 42]. Дозы, определенные на основе частоты дицентриков, составили от 0.2 до 5.3 Гр. Подобно изложенным выше данным, скорость снижения аберраций хромосом зависела от дозы облучения. Серия публикаций посвящена радиационному инциденту в Эстонии, происшедшему в 1994 г. [43-46]. В результате кражи радиотерапевтического источника 137С$ из хранилища радиоактивных отходов и последующего хранения его в частном доме, люди подвергались протяженному облучению в течение 7 ч с высокой мощностью дозы, либо более длительному фракционированному радиационному воздействию с разной мощностью дозы в течение 4 недель. Цитогенетический анализ б
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.