научная статья по теме ЦИТОГЕНЕТИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ МАЛЫХ ДОЗ И МОЩНОСТЕЙ ДОЗ ПРИ -ОБЛУЧЕНИИ ЛИМФОЦИТОВ КРОВИ ЧЕЛОВЕКА IN VITRO. II. РЕЗУЛЬТАТЫ ЦИТОГЕНИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ Биология

Текст научной статьи на тему «ЦИТОГЕНЕТИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ МАЛЫХ ДОЗ И МОЩНОСТЕЙ ДОЗ ПРИ -ОБЛУЧЕНИИ ЛИМФОЦИТОВ КРОВИ ЧЕЛОВЕКА IN VITRO. II. РЕЗУЛЬТАТЫ ЦИТОГЕНИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ»

РАДИАЦИОННАЯ БИОЛОГИЯ. РАДИОЭКОЛОГИЯ, 2012, том 52, № 1, с. 11-24

= РАДИАЦИОННАЯ ЦИТОГЕНЕТИКА =

УДК [57+61]::539.1.04:612.112.94:575.224.23

ЦИТОГЕНЕТИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ МАЛЫХ ДОЗ И МОЩНОСТЕЙ ДОЗ ПРИ y-ОБЛУЧЕНИИ ЛИМФОЦИТОВ КРОВИ ЧЕЛОВЕКА in vitro. II. Результаты цитогенетических исследований © 2012 г. A. В. Севанькаев*, И. К. Хвостунов, В. И. Потетня

ФГБУ Медицинский радиологический научный центр Минздравсоцразвития России, Обнинск

Изучены закономерности индукции аберраций хромосом в культуре лимфоцитов крови человека при воздействии малых доз (30+600 мГр) при мощностях дозы (0.70, 5.05 и 59.2 мГр/мин) у-излуче-ния 60Со. При использованной схеме облучения, с переменным временем при фиксированной мощности дозы, не выявлено значимого влияния фактора мощности дозы на дозовую зависимость частоты аберраций хромосомного типа. Вместе с тем, при мощностях дозы 5.05 и 59.2 мГр/мин в области доз менее 250 мГр обнаружена повышенная частота аберраций хроматидного типа по сравнению с аналогичным показателем в области больших доз. Обнаружено, что нелинейный эффект, выражающийся в наличии плато на дозовой кривой в диапазоне 30+250 мГр, явно проявляется только для общей частоты аберраций хромосомного типа при одной мощности дозы — 59.2 мГр/мин, в отличие от полученных ранее результатов [1, 2], где эффект плато проявлялся для частоты дицентри-ков при мощности дозы ~500 мГр/мин. Для частоты общего числа аберраций при мощностях дозы 0.70 и 5.05 мГр/мин, а также для дицентриков при всех мощностях дозы нелинейный эффект на до-зовой зависимости практически отсутствует.

Культура лимфоцитов, хромосомные аберрации, ионизирующее излучение, доза и мощность дозы.

Существующие оценки рисков отдаленных, главным образом, канцерогенных последствий действия ионизирующих излучений на человека базируются, как известно, на линейной беспороговой концепции и основаны на экстраполяции эффектов высоких доз на область малых доз. Однако еще в период 1967—1976 гг. рядом авторов был обнаружен нелинейный характер дозовой зависимости выхода хромосомных аберраций в культуре лимфоцитов человека при воздействии у-излучения в области малых доз (50—400) мГр [1—4]. При этом было установлено два принципиально важных факта: во-первых, при экстраполяции эффектов с высоких доз выход аберраций в области малых доз оказался выше теоретически ожидаемого, во-вторых, на дозовой кривой в диапазоне доз 100—300 мГр отмечалось плато для общей частоты индуцированных аберраций хромосомного типа либо дицентриков. В последующие годы указанные закономерности неоднократно исследовались как на культуре лимфоцитов человека [1—8], включая совместное международное исследование нескольких лабораторий [9, 10], так и на других биологических объектах [11—14]. При этом в одних случаях эффект нелинейности ча-

*Адресат для корреспонденции: 249036 Обнинск, Калужская обл., ул. Королева, 4, ФГБУ МРНЦ Минздравсоцразвития России; тел.: (48439) 9-70-27; факс: (495) 916-14-40; e-mail: sevankaev@mrrc.obninsk.ru.

стоты хромосомных аберраций отмечался [1—5, 7—9], в других такой эффект обнаружен не был [10, 15].

В рамках гипотезы о нелинейной зависимости уровня цитогенетических повреждений в области малых доз, которая сопровождается, как правило, наличием плато на дозовой кривой, можно предположить, что такая зависимость имеет универсальный характер, различаясь для разных биологических систем лишь величиной доз, при которых происходит изменение формы дозовой зависимости и которые определяются неодинаковой радиочувствительностью биологических объектов.

Целью настоящего исследования было решение двух основных задач. Во-первых, изучение влияния различных мощностей дозы (МД) на характер зависимости частоты индуцированных ци-тогенетических повреждений в культуре лимфоцитов человека в области малых доз у-излучения. При этом МД находилась в диапазоне от 0.7 до 59.2 мГр/мин, т.е. изменялась на два порядка величины. Во-вторых, изучение закономерностей индукции хромосомных аберраций в области малых доз (35—778 мГр) при трех значениях МД (0.70, 5.05 и 59.2 мГр/мин). Это могло бы уточнить и дополнить результаты проведенных ранее экспериментов [1, 2, 16] за счет более широкого диапазона доз и большей статистической нагруженности точек

на кривых доза—эффект. Предпринятое нами строгое дозиметрическое сопровождение эксперимента чрезвычайно важно при облучении в столь низких дозах и МД. Для исключения погрешностей, связанных с проведением цитогенетического анализа разными специалистами, а также с межиндивидуальной радиочувствительностью доноров, все исследования были выполнены на образцах крови одного и того же человека, а метафаз-ный анализ аберраций всего материала производился только одним квалифицированным цитогенетиком, причем "слепым методом" на шифрованных стеклах.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА

Культивирование лимфоцитов крови и цитогене-тический анализ. Все исследование выполнено на образцах периферической крови одного и того же донора женского пола в возрасте 42 лет. Методика культивирования лимфоцитов крови с ФГА и приготовления препаратов хромосом не отличалась от общепринятой [17]. ФГА добавляли непосредственно после облучения. Колцемид (0.1 мкг/мл) вводили в культуры клеток за 3 ч до их фиксации, которая производилась через 48 ч после начала культивирования, гипотоническую обработку клеток проводили теплым (37°C) 0.075 моль/л раствором KCl. Окраску препаратов хромосом проводили красителем Гимза. Применялся стандартный метафазный метод анализа аберраций хромосом нестабильного типа. Из аберраций хромосомного типа учитывали: ацен-трики — парные и точковые фрагменты, центрические кольца и дицентрики. К последним двум типам обменных аберраций относили, как это принято, по одному сопутствующему ацентрику. Аномальные моноцентрики, не относящиеся к классу нестабильных аберраций, не учитывались. Из аберраций хроматидного типа учитывали одиночные фрагменты и обмены в целом. На каждую точку дозовых кривых анализировали преимущественно по 2000 метафаз, в контроле — 4000 мета-фаз. Всего было проанализировано 56200 метафаз.

Условия облучения образцов крови и сопроводительная дозиметрия указаны в Сообщении I. При анализе дозовых зависимостей частоты аберраций хромосом использовали стандартные методы статистической обработки с применением компьютерной программы Origin 6.1.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

В табл. 1—3 приведены исходные цитогенети-ческие данные проведенного исследования и результаты их статистического анализа. Представлены суммарные и частотные показатели, полученные в экспериментах с облучением

лимфоцитов при трех величинах МД. Эти величины определяли путем усреднения показаний ТЛД при заданном времени экспозиции (см. Сообщение I).

В табл. 1 представлены результаты анализа различных типов аберраций хромосомного и хроматидного типа при воздействии у-излучения на лимфоциты крови человека in vitro с разными МД. Число аберрантных клеток означает клетки с аберрациями только хромосомного типа. Из общего числа парных ацентрических фрагментов выделены точковые аберрации, представленные в круглых скобках.

В табл. 2 приведены те же данные, но нормированные на 100 клеток со статистической оценкой ошибки среднего, которая определялась по числу проанализированных клеток. При этом был проведен регрессионный анализ дозовой зависимости суммарной частоты хромосомных аберраций (ацентрики, центрические кольца и дицентрики) и отдельно дицентриков, результаты которого представлены в табл. 5 и на рис. 1—2. На рис. 1 для общей частоты хромосомных аберраций при МД = 59.2 мГр/мин (внизу слева) для наглядности во вставке приведены экспериментальные точки повышенных значений частот аберраций при малых дозах.

В табл. 3—4 представлены соответственно результаты статистического анализа распределения по клеткам общего числа аберраций хромосомного типа и числа дицентриков в зависимости от дозы при разных МД. Эти распределения проанализированы на их соответствие распределению Пуассона по ^-критерию [18]. В последних двух колонках табл. 3—4 приведены статистические показатели дисперсии распределения и ^статистики. Все распределения указанных аберраций соответствуют распределению Пуассона, за исключением данных для дицентриков при дозе 90 мГр при МД 5.05 мГр/мин (табл. 4). Распределение дицентриков при этой дозе показало повышенную дисперсию — 1.40 и ^-статистику — 14.03 (существенно больше величины 1.96) [18]. Причина последнего заключалась в том, что в этом образце крови было обнаружено 5 дицентриков, 2 из которых оказались в одной клетке в форме трицентрика. Для такой дозы образование двух дицентриков в одной клетке является очень маловероятным событием. Возможно, что данная аберрантная клетка существовала в крови донора до проведения настоящего эксперимента с облучением образцов крови in vitro.

Регрессионный анализ дозовых зависимостей был проведен с использованием линейно-квадратичной зависимости вида:

Y = с + aD + pD2,

Таблица 1. Частота аберраций хромосом в лимфоцитах крови человека, подвергшихся воздействию у-излучения in vitro при разных дозах и мощностях дозы (исходные данные)

Доза, мГр

Число клеток

Аберрантные клетки

Хромосомный тип Хроматидный тип

ацентрики центрические кольца дицентрики делеции обмены

Контроль

0 4000 7 7 (2) о о 29 2

0.70 ± 0.18 мГр/мин

37 2000 9 4 (1) 0 5 25 0

56.8 2000 13 11 (1) 0 3 21 3

83 2000 12 8 (4) 1 4 12 3

186 2000 13 10 (3) 0 5 18 0

345 2000 38 25(19) 1 16 34 0

477 2000 50 21 (12) 6 27 20 2

629 2000 75 32 (19) 13 38 22 1

778 2000 114 58 (33) 13 50 32 1

5.05 ± 1.25 мГр/мин

36 2000 7 6 (4) 0 1 21 1

57 2000 19 15 (7) 2 3 11 0

61 2000 15 12 (9) 0 3 24 3

90 2000 13 9 (5) 0 5 15 0

117 2000 19 11 (6) 0 8 34 2

152 2000 23 8 (5) 2 13 15 0

285 1500 30 14 (9) 3 14 8 1

396 2000 36 14 (9) 3 20 13 1

514 2000 66 29 (15) 11 27 13 1

59.2 ± 3.7 мГр/мин

34.5 2000 16 15 (7) 0 1 21 0

59.4 2000 16 11 (6) 0 6 22 0

89.0 2000 23 18 (5) 3 3 29 0

114 2000 17 11 (5) 2 5 15 1

128 2000 21 13 (3) 0 8 27 0

246 2000 18 11 (8) 1 7 16 1

369 2000 32 13 (8) 4 15 18 0

49

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.

Показать целиком