Книги по разным темам Pages:     | 1 | 2 | Известия Самарского научного центра Российской академии наук, том 13, №1(7), 2011 УДК 574.2:504.75.05+577.346: 576.08 ГЕНОТОКСИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ В БУККАЛЬНОМ ЭПИТЕЛИИ ГОРНЯКОВ, РАБОТАЮЩИХ В УСЛОВИЯХ ОБЛУЧЕНИЯ ПРИРОДНЫМИ ИСТОЧНИКАМИ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ й 2011 Д.А. Петрашова1, Н.К. Белишева1, И.И. Пелевина2, Н.А. Мельник3, Ф. Зользер4 1 Кольский научный центр РАН, г. Апатиты 2 Институт химической физики им. Н.Н. Семенова РАН, г. Москва 3 Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского научного центра РАН, г. Апатиты 4 Университет Южной Богемии, Чешская Республика Поступила в редакцию 12.10.2011 Представлены результаты исследования цитогенетических нарушений в клетках буккального эпителия горняков, подвергающихся хроническому облучению природными источниками ионизирующего излучения. Установлено, что генотоксичные эффекты в буккальном эпителии горняков проявляются в существенном снижении частоты встречаемости клеток без видимых нарушений, возрастании числа клеток с некротическими изменениями и в возрастании в 26 раз числа двуядерных клеток по сравнению с контрольной группой.

Ключевые слова: горняки, ионизирующая радиация, буккальный эпителий, цитогенетические нарушения Подземная разработка руды, содержащей для человека является радон [12], который мотакие природные радионуклиды, как уран, то- жет распространяться на значительные расрий, радий, представляет определенную опас- стояния и создавать в рудничной атмосфере ность для здоровья горных рабочих вследствие высокие концентрации. По данным Научного смешанного облучения различными видами комитета ООН от 5 до 20% всех онкологичеионизирующего излучения: вдыхание/глотание ских заболеваний связано с воздействием на пылевых частиц, содержащих радий (альфаорганизм радона. Международное агентство по испускающий элемент, продукт распада ураизучению раковых заболеваний отнесло радон на), вдыхание радона и продуктов его распада к числу канцерогенов первой группы, поэтому (источник альфа-, бета-, гамма- и нейтронного генотоксичность радона широко изучается в излучения), внешнее облучение тела (гаммаразных странах мира [1, 6, 10, 13, 16]. В целом, радиация от руды, альфа-радиация от радона и радон обладает кластогенным, генотоксичет.д.); вдыхание пыли смешанных частиц раским эффектом, индуцирует хромосомные диоизотопов. Но наиболее опасным фактором аберрации широкого класса и влияет на поли морфизм генов.

Петрашова Дина Александровна, кандидат биологиДля выявления генотоксических эффекческих наук, научный сотрудник отдела медикотов ионизирующих источников излучения биологических проблем адаптации человека в Арктике. Е-mail: petrashova@admksc.apatity.ru наиболее широкое распространение получил Белишева Наталья Константиновна, доктор биоломикроядерный тест, используемый при кульгических наук, руководитель отдела медикотивировании клеток периферической крови в биологических проблем адаптации человека в Арктиусловиях цитокинетического блока, что создаке. Е-mail: natalybelisheva@mail.ru ет уникальную возможность проанализировать Пелевина Ирина Ивановна, доктор биологических навесь спектр изменений, характеризующих неук, профессор, главный научный сотрудник. Е-mail:

pele@chph.ras.ru стабильность генома [2, 4, 5]. Однако в опреМельник Наталья Александровна, кандидат техничеделенных случаях генотоксические эффекты ских наук, доцент, заведующая аккредитованной репредпочтительнее изучать на буккальном эпигиональной лаборатории радиационного контроля. Eтелии, который позволяет при минимальном mail: melnik@chemy.kolasc.net.ru инвазивном вмешательстве получать инфорЗользер Фридо, доктор биологических наук, руководитель отделения радиобиологии и токсикологии мацию о генетических изменениях в клетках факультета здоровья и социальных исследований. Eчеловека [9]. Этот метод впервые был предлоmail: zoelzer@zsf.jcu.cz жен в 1983 г. [14] и в настоящее время получил Профессиональные и экологически обусловленные заболевания широкое распространение при массовом мони- вакуолизацию ядра, нарушения типа ядерных торинге генотоксических эффектов факторов почек и апоптозные тельца. Для статистичеокружающей среды [3, 9], в том числе, при ской обработки результатов использовали паоценке степени генотоксичности производст- кет программ STATISTICA 6.

венных токсикантов [8]. Регистрация смешанных видов ионизиЦель исследования: оценка генотокси- рующего излучения (альфа-, бета-, гамма- и ческих и цитотоксических эффектов природ- нейтронное излучение) проводилась в шахте ных источников ионизирующего излучения, сотрудниками аккредитованной региональной включающих радон и дочерние продукты его лаборатории радиационного контроля ИХраспада, на буккальном эпителии горняков, ТРЭМС КН - РАН по аттестованным методипребывающих под землей в условиях смешан- кам на сертифицированном оборудовании: раного ионизирующего излучения. диометр-спектрометр МКС-А-03-1Н; радиоМатериал и методы. Материалом ис- метр гамма-излучения ДКГ-07Д Дрозд следования служили образцы буккального ФВКМ.412113.026; аэрозольный альфа-радиоэпителия горняков, работающих под землей на метр РАА-20П2 Поиск; альфа-радиометр производстве, связанном с добычей и обога- РАА-3-01 Альфа-АЭРО.

щением лопаритовых руд (Ловозерский р-н, Результаты и обсуждения. ИсследоваМурманская обл.) и контрольной группы здо- ния, проведенные в шахте Ловозерского райровых испытуемых, проживающих в г. Апати- она (п. Ревда) по измерению содержания приты Мурманской обл. Группы испытуемых со- родных радионуклидов, входящих в ряды 232Th 238 стояли из 10 и 8 курящих мужчин, соответст- и U, K, на поверхности рудного тела и в венно, в возрасте от 25 до 40 лет. Лопаритовая различных шахтных отсеках показали, что, при руда, наряду с ценными металлами (Ti, Ta, Nb отсутствии техногенных радионуклидов (137Cs, и др.) содержит примеси природных радио- Sr и др.), мощность экспозиционной дозы 232 нуклидов (238U, Th, Ra), являющихся ис- (МЭД) на поверхности выхода рудного тела точником смешанных видов ионизирующего достигала 1,9 мкЗв/ч, в то время как гамма-фон излучения, заряженные частицы которого осе- и МЭД, измеренные на всем протяжении шахдают на пыли и взвесях, содержащихся в ты, находились в пределах 0,5-1,5 мкЗв/ч.

шахтном пространстве, поэтому клетки бук- Гамма-фон за пределами шахты на производкального эпителия являются первым барьером ственной площади рудника и в здании управ[9], возникающим на пути у канцерогенов, по- ления не превышал 0,2 мкЗв/ч. В воздушном ступающих в организм при дыхании, с водой и пространстве всех шахтных отсеков было выс пищей. явлено наличие дочерних продуктов распада Взятие образцов букального эпителия и Ra, 228Ra, 224Ra: радиоактивные газы радон и процедуры приготовления препаратов прово- торон, а также RaА, RaВ и RaС. Кроме того, дили в соответствии с методикой, описанной в была обнаружена значительная эманация раработе [3]. Анализ препаратов проводили с диоактивных газов на поверхности рудного помощью микроскопа AXIOSTAR PLUS (Karl тела на основе оценки коэффициента равновеZeiss, Германия) (об.15 х ок.40), оснащенного сия природных радионуклидов, который нахокамерой CoolSNAPes (Photometrics) с цифро- дился в диапазоне 0,20-0,75. Для средних конвой системой регистрации и обработки изо- центраций радона значения основных продукбражения на базе ПЗС камеры с програмным тов его распада (RaА и RaС) были равны обеспечением (Media Cebernetics, Inc.). Анализ Бк/м3 и 3760 Бк/м3, соответственно. Объемная частоты встречаемости клеток с генетически- радиоактивность радона (222Ra) и торона ми нарушениями и цитотоксическими эффек- (220Ra) в различных местах шахты изменялась тами проводили на отдельно лежащих и рас- в 10-36 раз. Максимальные концентрации рапластанных клеток с подсчетом не менее 1000 дона (до 20000 Бк/м3) были выявлены непоклеток на каждом препарате. Микроядра иден- средственно в забое и в плохо вентилируемых тифицировали как хроматиновые округлые местах. Превышение нормативного суммарнотела с гладким непрерывным краем, размером го значения эквивалентной равновесной объне более 1/3 ядра, лежащих отдельно от основ- емной активности (ЭРОА) Rn и Tn в 2-14 раз ного ядра, не преломляющих свет, с интенсив- (НРБ-99/2009, п.5.3.3.) было зарегистрировано ностью окрашивания и рисунком хроматина, во многих участках шахты, величины которых как у основного ядра, и находящихся в одной варьировали в зависимости от места отбора плоскости с ядром [15]. Кроме того, учитывали проб. Таким образом, можно видеть, что гордвуядерные клетки, ядра с насечкой, кариопик- няки подвергаются хроническому облучению ноз, кариорексис, кариолизис, фрагментацию и смешанными источниками ионизирующего Известия Самарского научного центра Российской академии наук, том 13, №1(7), излучения природного происхождения, гено- Большинство клеток буккального эпитетоксические эффекты которого были изучены лия имеют большую площадь цитоплазмы отна клетках буккального эпителя. При оценке носительно ядра и клетки имеют скорее полицитогенетических изменений клеток буккаль- гональную форму, чем сферическую, за исного эпителия использовали маркеры, приве- ключением базальных клеток. Геномная нестаденные на рисунке 1. бильность или токсическое воздействие на базальные клетки ведет к хромосомным нарушениям или потери хромосом и формированию микроядер (МЯ). Некоторые клетки с геномными нарушениями могут быть элиминированы посредством апоптоза. Дочерние клетки из базального слоя могут дифференцироваться в лшиповатые клетки, которые, в конечном итоге, дифференцируются в плоские и ороговевшие клетки слизистой поверхности, отслаивающиеся с поверхности ротовой полости.

Каждая из этих типов клеток может содержать МЯ, частота встречаемости которых варьирует в широких пределах. Молекулярные механизмы, приводящие к различным событиям клеточной гибели и их взаимоотношения пока не выяснены [9]. На рис. 2 представлены клетки Рис. 1. Схематическая диаграмма различных буккального эпителия без видимых нарушений типов буккальных клеток и возможные меха(1), двуядерные клетки (2), клетки с МЯ (3) и с низмы их возникновения (По N. Holland et. al апоптозом (4).

[9]) Рис. 2. Различные типы клеток буккального эпителия: 1 - без видимых нарушений, 2 - двуядерные; 3 - с МЯ; 4 - с апоптозоными телами Таблица. Частоты встречаемости клеток с гено- и цито-токсическими эффектами в контрольной группе и у горняков (%) Mm Уровень Показатели значимости контроль горняки клетки с нормальным ядром 58,705,09 29,233,86 p=0,клетки с микроядрами 0,160,04 0,110,038 p=0,клетки с кариолизисом 27,023,84 49,255,53 p=0,клетки с кариопикнозом 4,261,08 6,811,09 p=0,клетки с кариорексисом 0,380,18 4,721,44 p=0,клетки с вакуолизацией ядра 3,540,67 6,141,68 p=0,клетки с фрагментацией ядра 4,030,55 2,130,87 p=0,клетки с апоптозными тельцами 1,880,37 0,930,29 p=0,клетки с двумя ядрами 0,0160,016 0,420,09 p=0,клетки с ядерными лпочками - 0,090,клетки с насечкой ядра - 0,170,Результаты анализа частоты встречаемо- группе приведены в таблице. Можно видеть, сти клеток с генетическими и цитотоксиче- что число клеток с нормальным ядром в конскими эффектами у горняков и в контрольной трольной группе в 2 раза больше, чем в группе Профессиональные и экологически обусловленные заболевания горняков (p=0,0002). У горняков в 1,8 раз горняков по сравнению с контрольной группой больше клеток с кариолизисом (p=0,0064), в может свидетельствовать о воздействии иони12,4 раза больше клеток с кариорексисом зирующей радиации на процесс цитокинеза, (p=0,0107) и в 26,2 раз больше двуядерных нарушение которого может приводить к появклеток. лению многоядерных клеток. В исследованиях Оказалось, что встречаемость клеток с на клеточных культурах было показано, что микроядрами в контрольной группе и у горня- при возрастании интенсивности нейтронной ков достоверно не различаются (p=0,3675), а компоненты у поверхности Земли в результате число клеток с апоптозными тельцами в 2 раза солнечных протонных событий, число многовыше в контрольной группе, чем у горняков ядерных клеток в клеточных культурах раз(p=0,0561). При объединении всех типы цито- личного онтогенетического и филогенетичелогических и ядерных нарушений, характери- ского происхождения, возрастало синхронно с зующих гибель клеток по типу некроза или возрастанием интенсивности нейтронной комапоптоза, оказалось, что в группе горняков поненты у поверхности Земли [7]. Не исклюпреобладает гибель клеток буккального эпите- чено, что при облучении горняков смешаннылия по типу некроза (66,9% клеток) по сравне- ми источниками ионизирующего излучения, нию с контролем, где некротическим измене- вклад нейтронной компоненты, образующийся ниям подвергается 35,2% клеток при значимо- при взаимодействии альфа частиц с молекуласти различий p=0,0001. То есть у горняков в ми атмосферы, может проявляться в возраста1,9 раз чаще встречается гибель клеток бук- нии числа многоядерных клеток в буккальном кального эпителия по типу некроза. В то же эпителии горняков. Возрастание частоты время в контроле гибель клеток по типу апоп- встречаемости двуядерных клеток в 26,2 раза в тоза встречается в 1,8 раз чаще, чем в группе буккальном эпителии горняков и снижение горняков. Частота встречаемости клеток с при- частоты апоптоза в 1,8 раза по сравнению с знаками апоптоза в контрольной группе со- контрольной группой свидетельствует о низставляет 5,9% против 3,3% в группе горняков кой эффективности работы механизма про(p=0,0771) (рис. 2). граммируемой гибели клеток (апоптоза) у горняков, призванного элиминировать дефектный генетический материал, что служит неблагоприятным прогностическим признаком и свидетельствует о высокой степени генотоксичности смешанных типов ионизирующего излучения в условиях горно-ркдного производства.

Работа поддержана грантом РФФИ и Администрацией Мурманской области, проект № 10-0498809-р_север_а.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Васильева, З.Ж. Связь полиморфизма генов GSTM1 и GSTT1 с количественным уровнем цитогенетических нарушений у рабочих уранового Рис. 2. Сравнительное распределение клеток производства / З.Ж. Васильева, Р.И. Берсимбаев, буккального эпителия без видимых нарушений Б.О. Бекманов, И.Е. Воробцова // Радиац. биоло(1, 2), лизированных (3, 4) и с признаками гия. Радиоэкология. 2010. Т. 50, № 2. С. 148-152.

апоптоза (5, 6) в контрольной группе (светлые 2. Ингель, Ф.И., Перспективы использования микроядерного теста на лимфоцитах крови человека, столбцы) и у горняков (темные столбцы) культивируемых в условиях цитокинетического блока // Экологическая генетика. 2006, Т.IV, №3.

Выводы: мы показали, что в буккальном С. 7-19.

Pages:     | 1 | 2 |    Книги по разным темам