РАДИАЦИОННАЯ БИОЛОГИЯ. РАДИОЭКОЛОГИЯ, 2007, том 47, № 6, с. 667-672
РАДИАЦИОННАЯ ГЕНЕТИКА
УДК [577.2:539.1.04]+577.346
ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НА ФОРМИРОВАНИЕ АБЕРРАЦИЙ ХРОМОСОМ В ЛИМФОЦИТАХ КРОВИ ЧЕЛОВЕКА ПРИ ИМПУЛЬСНОМ И СТАЦИОНАРНОМ РЕЖИМАХ ОБЛУЧЕНИЯ
НА РЕАКТОРЕ БАРС-6
© 2007 г. А. В. Севанькаев, О. И. Потетня, В. И. Потетня, Е. В. Корякина*,
О. В. Поздышкина, В. С. Пятенко
ГУ Медицинский радиологический научный центр РАМН, Обнинск
Приведены суммарные результаты 5 повторных экспериментов сравнительного исследования действия излучения импульсного реактора БАРС-6 в импульсном и стационарном режимах облучения на лимфоциты человека. Подтверждена более высокая (30-40%) эффективность непрерывного режима облучения (длительность облучения 1 ч), чем однократного импульсного со сверхвысокой мощностью дозы (1-2.5) х 108 сГр/мин (длительность облучения 65 мкс) при одинаковых дозах. Показано, что величина эффекта не зависела от выдерживания клеток при 20°С или 0°С во время облучения. Обсуждается влияние состояния репаративной системы клеток и конформации хроматина на полученные результаты.
Лимфоциты человека, аберрации хромосом, нейтроны, импульсный реактор, у-нейтронное излучение, сверхвысокая мощность дозы, температура облучения.
Уникальные возможности импульсного реактора БАРС-6, работающего как в стационарном режиме, так и в режиме генерации одиночных импульсов со сверхвысокой мощностью дозы, позволяют исследовать влияние ранних этапов радиационного поражения клеток на формирование конечных, в частности, цитогенетических повреждений.
В предыдущей работе [1] нами показана более высокая эффективность непрерывного режима облучения (длительность облучения 1 ч), чем однократного импульсного со сверхвысокой мощностью дозы (1-2.5) х 108 сГр/мин (длительность облучения 65 мкс) при одинаковых дозах. Различие составило в среднем около 40% как по общей частоте аберраций, так и по суммарному количеству дицентриков и центрических колец. Однако в выполненной в аналогичных условиях на том же импульсном реакторе БАРС-6 работе [2] не было выявлено различий в выходе аберраций хромосом в лимфоцитах периферической крови человека, а на клетках костного мозга мышей более эффективным оказался импульсный режим воздействия. В то же время в работе [3] на клетках китайского хомячка были получены результаты, аналогичные нашим.
* Адресат для корреспонденции: 249036 Обнинск, Калужская обл., ул. Королева, 4, МРНЦ; e-mail: ek-koryakina@ mrrc.obninsk.ru.
В данной работе приведены результаты 5 повторных экспериментов по сравнительному исследованию действия у-нейтронного излучения реактора БАРС-6 в импульсном и стационарном режимах на лимфоциты крови человека. Кроме того, для изучения влияния репарации во время радиационного воздействия на цитогенетические эффекты импульсного и непрерывного у-ней-тронного излучения эксперименты были проведены в условиях выдерживания клеток при температуре 20°С или 0°С.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА
Условия облучения лимфоцитов без температурной модификации, а также дозиметрическое сопровождение экспериментов подробно описаны ранее [1, 4].
При облучении лимфоцитов при 0°С или комнатной температуре пластмассовые пробирки (диаметр 1.5 см, высота 10 см) с 3 мл цельной крови помещали в пластмассовые цилиндрические сосуды, диаметром 10 см и высотой 12 см, заполненные соответственно льдом или водой. Центры пробирок находились на окружности, радиус которой был на 1.5 см меньше радиуса сосуда. В эти же сосуды устанавливали аналогичные пробирки с дозиметрическим раствором FBX [5], симметрично пробиркам с кровью и относительно оси направления излучения от активных зон реактора.
При облучении в обоих режимах образцы в воде и во льду размещали в одних и тех же позициях на расстояниях 10.2, 12, 13.5 и 15 м от активных зон реактора. Это позволило провести адекватное сравнение цитогенетической эффективности импульсного и стационарного режимов излучения реактора БАРС-6, так как изменялись только две характеристики радиационного воздействия -мощность дозы и температура во время облучения, а спектр и соотношение DrJD1 были постоянны. Как и в предыдущих экспериментах, в каждой позиции облучения размещали дозиметры-свидетели - активационные никелевые детекторы для измерения флюенса быстрых нейтронов и термолюминесцентные дозиметры ИКС-А для измерения у-составляющей поглощенной дозы [4]. Облучение в импульсном (длительность облучения 65 мкс) и стационарном (длительность облучения 55-60 мин) режиме проводили с интервалом в 24 ч с использованием крови одного и того же донора. Число делений в активных зонах было примерно одинаковым для обоих режимов облучения в парных экспериментах.
Пробирки с кровью находились при фиксированной температуре 0°С или 20°С в течение 4 ч до облучения, во время облучения и 2-3 ч после него (время доставки образцов из лаборатории и обратно и подготовки реактора к облучению).
Культивирование клеток и приготовление препаратов хромосом проводили как описано ранее [1]. При метафазном анализе учитывали все типы аберраций хромосом, распознаваемых без кариотипирования. На каждую точку от каждого донора анализировали не менее 100 метафаз. В общей сложности в 5 повторностях проанализировано 12900 метафаз при облучении на реакторе БАРС-6 в обоих режимах и 1400 метафаз при у-облучении. Препараты зашифровывались, и анализ препаратов проводили "слепым" методом.
Для статистической обработки данных использовали различные методы, реализованные в пакетах прикладных программ для ЭВМ: Статистика 6.0, SPSS 10.0, S-PLUS 2000.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Цикл наших исследований на импульсном реакторе БАРС-6 по сравнительному изучению ци-тогенетических эффектов в лимфоцитах крови человека при двух режимах облучения: воздействия одиночных импульсов со сверхвысокой мощностью дозы ((1-2.5) х 108 сГр/мин) и в "обычном" стационарном (<0.5 Гр/мин) - проводился на протяжении 2002-2005 гг. В табл. 1 представлены результаты 5 проведенных за это время повторных экспериментов для двух режимов облучения в виде отношений суммарной частоты аберраций хромосом и частоты дицентриков при облучении в
одинаковых дозах, точнее, находившихся на одинаковых расстояниях от активных зон. Данные для каждой пары экспериментов нормированы на число делений в активных зонах, величины которых также приведены в табл. 1. Представленные результаты демонстрируют, что во всех 5 экспериментах цитогенетическая эффективность стационарного режима облучения по суммарной частоте АХ систематически выше однократного импульсного с высокой мощностью дозы (за исключением одной точки в эксперименте 2002 г., где эффекты были одинаковы). Как видно, аналогичные результаты получены и для частоты основного класса аберраций в клетках при облучении в пресинтетической стадии клеточного цикла - асимметричных межхромосом-
ных обменов, в частности, дицентриков: во всех экспериментах при импульсном воздействии наблюдается меньший выход аберраций этого типа.
Статистический анализ с использованием множественной линейной регрессии и логистической регрессии показал, что по числу поврежденных клеток, по суммарной частоте аберраций хромосом и по частоте дицентриков наблюдается достоверное отличие стационарного режима облучения от однократного импульсного. Различия в эффективности двух режимов облучения, оцениваемое по средней для 5 экспериментов величине попарных отношений цитогенетических показателей, составило 1.43 ± 0.06 для суммарной частоты аберраций и 1.45 ± 0.07 для частоты дицентриков.
В ходе каждого эксперимента в каждой дозо-вой точке размещали детектор нейтронов из никеля, регистрирующий в основном нейтроны, идущие из активных зон реактора без рассеяния. На рис. 1, а, б представлены суммарные по 5 экспериментам данные по общей частоте аберраций хромосом для двух режимов облучения в зависимости от показаний никелевого детектора, приведенных в виде кермы прямого (без учета рассеянного) нейтронного потока. Данные аппроксимированы линейной и линейно-квадратичной зависимостями выхода аберраций. Из соотношения линейных коэффициентов уравнений регрессии видно, что стационарный режим облучения в 1.23 раза (по линейной модели) и в 1.36 раза (по линейно-квадратичной модели) более эффективен, чем импульсный. Различия коэффициентов значимы по /-критерию Стьюдента (р < 0.001).
Аналогичные результаты получены при регрессионном анализе частоты дицентриков. Различия линейных коэффициентов регрессии, как и в предыдущем случае, также высоко значимы. Отношения эффективностей стационарного и импульсного режимов облучения по этому тесту составляют 1.31 (по линейной модели) и 1.65 (по линейно-квадратичной модели).
ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НА ФОРМИРОВАНИЕ АБЕРРАЦИИ ХРОМОСОМ
669
Таблица 1. Результаты серии экспериментов по облучению лимфоцитов крови человека в стационарном и импульсном режимах на импульсном реакторе БАРС-6, нормированные на число делений в активных зонах
2002 г. 2003 г. 2003 г. 2004 г. 2004 г. 2005 г.
апрель апрель декабрь г = 20°С г = 0°С март
R1, м 180/1862 155/162 165/170 159/165 159/165 188.3/200
ХАХ3 дицен- ХАХ3 дицен- ХАХ3 дицен- ХАХ3 дицен- ХАХ3 дицен- ХАХ3 дицен-
трики трики трики трики трики трики
6.0 (ПЭ4) 6.0 6.5 8.0 8.5 10.0 10.2 11.0 (РЬ5) 12.0 13.5 15.0 18.0
Отношения частот АХ в одинаковых позициях облучения
0.98 1.08
1.35
1.08
2.12 1.46
1.10 1.23
1.42
1.18
2.34 1.18
1.24
1.22
1.42
1.22
1.32 1.76
1.33
1.18
1.26
1.47
1.25 1.33
1.33
1.23
1.62
1.32
2.13 1.53
1.26
1.48
1.88
1.16
2.79 1.65
1.18 1.15
2.06 1.34
1.55 1.43
2.10 1.26
1.11 1.16
1.85 1.04
1.05 1.28
2.22 1.65
1.40 1.64 1.57
Средние отношения частот АХ _| 1.35 | 1.41 | 1.36 | 1.30 | 1.53 | 1.70 | 1.43 | 1.58 | 1.29 | 1.55 | 1.54 | 1.61
Примечание. 1 Расстояние от центра активной зоны. 2 Число делений в активных зонах в стационарном/импульсном режимах. 3 АХ - аберрации хромосом. 4 ПЭ - облучение в полиэтиленовом домике. 5 РЬ - облучение в свинцовом домике.
Таким образом, сделанный в предыдущей работе [1] вывод о большей цитогенетической эффективнос
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.