РАДИАЦИОННАЯ БИОЛОГИЯ. РАДИОЭКОЛОГИЯ, 2007, том 47, № 5, с. 558-566
РАДИАЦИОННАЯ ГЕНЕТИКА
УДК 577:346:576.32/36:616-092
ВЛИЯНИЕ ХРОНИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ
ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА ЧАСТОТУ ВОЗНИКНОВЕНИЯ МУТАЦИЙ В МИНИСАТЕЛЛИТНЫХ ЛОКУСАХ ДНК ЛИЦ, ПРОЖИВАЮЩИХ В ПРИБРЕЖНЫХ СЕЛАХ РЕКИ ТЕЧА
© 2007 г. А. В. Аклеев1' 2, Ю. Е. Дуброва3, О. Г. Площанская1' 2, О. С. Козионова1' 2*
1 Уральский научно-практический центр радиационной медицины, Челябинск, Россия 2 Челябинский государственный университет, кафедра радиационной биологии, Челябинск, Россия 3 Кафедра генетики, Университет г. Лейчестер, Великобритания
Проведена оценка частоты мутаций в восьми минисателлитных локусах ДНК: B6.7, CEB1, CEB15, CEB25, CEB36, MS1, MS31 и MS32 клеток периферической крови людей, проживавших в прибрежных селах реки Теча, в зависимости от индивидуальных доз облучения. Частота минисателлитных мутаций в мужских половых клетках достоверно выше, чем в женских; четкой дозовой зависимости в увеличении частоты мутаций не обнаружено. Не найдено зависимости частоты мутаций от мощности дозы облучения в год зачатия потомка. Не обнаружено связи между частотой мутаций у потомков и дозой их внутриутробного облучения на красный костный мозг и мягкие ткани.
ДНК, нестабильность генома, минисателлитные мутации, гонадные дозы, мощность облучения, внутриутробное облучение.
В настоящее время имеются предпосылки для использования показателя частоты мутаций в ми-нисателлитной ДНК половых клеток в качестве индикатора радиационного воздействия, в т.ч. хронического. Известно, что облучение индуцирует мутации в клетках экспериментальных животных, в том числе в половых клетках, что может оказать влияние на жизнедеятельность потомков [1]. Одним из наиболее обоснованных подходов для оценки данного эффекта могут быть эпидемиологические данные. Однако имеет место значительная неопределенность популяци-онных генетических эффектов у человека и их противоречивость с экспериментальными исследованиями на животных. Поэтому исследование частоты индуцированных мутаций в гаметах по-прежнему остается актуальным. Традиционные исследования в этой области чаще выполняются с использованием локусов, определяющих морфологические или биохимические признаки, которые в геноме высших животных являются, как правило, малокопийными или даже уникальными. В этом случае для оценки радиационного эффекта требуется анализ большого количества генетического материала. Если речь идет об эффектах ионизирующего излучения в малых дозах,
* Адресат для корреспонденции: 454076 Челябинск, ул. Воровского, 68-а, УНПЦ РМ; тел.: (351) 232-79-26; факс: (351) 232-79-13; e-mail: mgk@urcrm.chel.su.
то потребуется привлечение десятков тысяч животных. В этой связи актуален поиск альтернативных путей оценки частоты мутаций в половых клетках. В настоящее время представляется весьма перспективным подход с использованием в качестве генетических маркеров многократно повторяющихся последовательностей ДНК, таких, как минисателлитные локусы.
Под минисателлитной последовательностью подразумевают тандемно повторяющуюся последовательность с коровым элементом в 9-100 bp, которая имеет общий размер до 20 kb [2]. Мини-сателлиты могут быть как мономорфными, так и полиморфными. Мономорфный минисателлит имеет равное число повторов у всех представителей данной популяции, а у полиморфного миниса-теллита число повторов в последовательности варьирует между индивидами. Полиморфные мини-сателлиты известны как VNTR (variable number of tandem repeats) [3]. VNTR принадлежат к наиболее нестабильным локусам в геноме человека, поэтому для них характерны как крайне высокая изменчивость (большое число аллелей, гетерози-готность большинства организмов по данным локусам), так и скорость мутирования.
Попытка применения минисателлитных последовательностей в качестве маркеров воздействия различных повреждающих агентов связана с тем, что данные локусы являются наиболее не-
Таблица 1. Характеристика изученных групп1
Матери Отцы Контрольная группа Основная группа Всего
Контрольая 53 (110) 22 (40) 75 (150)
группа
Основная 10 (18) 53 (101) 63 (119)
группа
Всего 63 (128) 75 (141) 138 (269)
Примечание: 1 в скобках дано число потомков.
тории радионуклидами. В настоящей работе впервые оценена зависимость частоты минисателлит-ных мутаций от индивидуальных гонадных доз облучения родителей, проживавших в бассейне реки Теча, которая подверглась радиоактивному загрязнению в результате деятельности ПО "Маяк". Расчеты доз произведены с использованием специальной дозиметрической системы TRDS-2000 [12]. Целью данной работы была оценка влияния хронического радиационного воздействия на частоту возникновения мутаций в минисателлитных локусах ДНК половых клеток человека.
стабильными локусами в человеческом геноме. Для некоторых минисателлитных последовательностей частота мутирования составляет 13% на гамету [4].
Ранее неоднократно проводилась оценка влияния ионизирующего излучения на частоту возникновения мутаций в различных минисателлитных локусах ДНК человека [5-11]. Однако до сих пор не изучена зависимость "доза-эффект". Как правило, зависимость частоты мутаций оценивалась от уровня поверхностного загрязнения терри-
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА
Исследование проводили с использованием семейных троек - "отец-мать-ребенок", причем если в семье было два и более ребенка, то в анализе такая семья принималась за две и более семейные ячейки с одинаковыми родителями, но разными детьми.
В качестве основной группы выступали семьи, в которых один или оба родителя подвергались хроническому радиационному воздействию вследствие проживания на побережье реки Теча. Важно от-
Таблица 2. Характеристика проживания семей из когорты реки Теча
Населенный пункт Расстояние от места сброса, км (является пункт отселенным или нет1) Отцы Матери
число отцов число потомков число матерей число потомков
Метлино 7 (Да) 7 15 10 22
Асаново 33 (Да) 10 24 10 21
Малое Таскино 41 (Да) 3 4 3 5
Герасимовка 43 (Да) 4 6 3 4
ГРП 45 (Да) 2 4 1 2
Надырово 50 (Да) 2 4 2 4
Ибрагимово 54 (Да) 2 12 6 18
Исаево 60 (Да) 5 10 10 20
Подсобное хозяйство 70 (Да) 7 12 9 14
треста № 42
Муслюмово 78 (Нет) 5 10 7 11
Курманово 88 (Да) 1 1 1 1
Заманиха 100 (Да) 3 4 3 3
Ветродуйка 105 (Да) 1 1 1 2
Бродокалмак 109 (Нет) 4 6 5 8
Осолодка 125 (Да) 1 1 1 1
Паново 128 (Да) 1 2 1 2
Русская Теча 138 (Нет) 1 1 1 1
Нижнепетропавловское 148 (Нет) 1 2 1 2
Всего 63 119 75 141
Примечание: 1 отселение жителей населенного пункта на незагрязненные территории.
Таблица 3. Демографические и социальные характеристики облученной и контрольной групп на время зачатия потомков
Отцы, % Матери, %
Характеристики контрольная основная контрольная основная
группа группа группа группа
Соотношение полов в группе потомков:
Мужчины 72 (48.0) 52 (43.7) 63 (49.2) 61 (43.3)
Женщины 78 (52.0) 67 (56.3) 65 (50.8) 80 (56.7)
X2, df = 1 0.49 р = 0.4831 0.95 р = 0.3290
Средний возраст родителя 27.9 ± 0.4 27.4 ± 0.4 26.2 ± 0.5 24.8 ± 0.3
на момент рождения ребенка t = 0.80 р = 0.4242 t = 2.48 р = 0.0104
Этнический состав групп родителей:
Славяне 29 (38.7) 33 (52.4) 25 (39.7) 39 (52.0)
Тюрки 46 (61.3) 30 (47.6) 38 (60.3) 36 (48.0)
X2, df = 1 2.58 р = 0.1083 2.07 р = 0.1498
Прос юссиональная занятость родителей, код1:
Управление (1) 3 (4.0) 2 (3.2) 2 (3.2) 6 (8.0)
Образование и здоровье (2) 3 (4.0) 1 (1.6) 5 (7.9) 4 (5.3)
Администрирование (5) 1 (1.3) 1 (1.6) 1 (1.6) 1 (1.3)
Делопроизводство (6) 1 (1.3) 0 3 (4.8) 5 (6.7)
Торговля(7) 0 0 0 3 (4.0)
Охрана и органы правопорядка (8) 0 0 1 (1.6) 0
Сфера обслуживания (9) 1 (1.3%) 0 10 (15.9) 7 (9.3)
Сельское хозяйство (10) 33 (44.0) 36 (57.1) 19 (30.2) 26 (34.7)
Производство (11, 12) 10 (13.3) 3 (4.8) 2 (3.2) 2 (2.7)
Строительство (14) 6 (8.0) 3 (4.8) 0 3 (4.0)
Транспорт (15) 7 (9.3) 10 (15.9) 0 1 (1.3)
Разное (16) 10 (13.3) 7 (11.1) 16 (25.4) 9 (12.0)
Неадекватно описанное (17) 0 0 0 1 (1.3)
Домохозяйки 0 0 4 (6.3) 7 (9.3)
X2, df = 5 5.52 р = 0.3309 4.08 р = 0.5376
Курение:
Некурящие 33 (44.2) 30 (47.6) 62 75
Курящие 42 (55.8) 33 (52.4) 1 0
X2, df = 1 0.17 р = 0.6824 - -
Примечание: 1 код профессиональной занятости взят из [13].
метить, что потомки подвергались также внутриутробному и постнатальному облучению. В качестве группы сравнения выступали семьи, проживающие в тех же административных районах, что и семьи основной группы, но на территориях, не подвергавшихся радиоактивному загрязнению. В группе основных семей присутствовали потомки, которые были рождены до начала облучения. При анализе они вместе с родителями были отнесены к группе контроля. Численность обследованных групп родителей и их потомков представлена в табл. 1.
В табл. 2 представлено распределение обследованных родителей контрольной и основной групп в зависимости от населенного пункта, в котором они проживали, а также дано расстояние от места сброса радиоактивных отходов до соответствующих населенных пунктов.
Сбор сведений о членах семейных ячеек происходил путем анкетирования родительских пар и их детей. Анкетирование проводили для анализа образа жизни, условий труда, возможных факторов профессиональной вредности и вредных привычек у обследованных людей. Заполнение анке-
ты проводили непосредственно перед забором крови. Демографические и социальные характеристики обследованных групп представлены в табл.3.
В качестве предварительного исследования был проведен тест на отцовство. После проведения теста оказалось, что в основной группе трое детей рождены не от тех отцов, кровь которых была взята в исследование. Эти три семейные ячейки были исключены из исследования.
Для каждого из потомков, включенных в исследование, были оценены индивидуальные дозы на гонады родителей и мощность дозы на год зачатия ребенка по TRDS-2000 [14], а также дозы внутриутробного и постнатального облучения на мягкие ткани и ККМ.
Средние значения доз на гонады отцов и матерей составили 102 ± 12 мГр (медиана 57 мГр) и 86 ±9 мГр (медиана 51 мГр) соответственно. Средняя доза внутри
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.