Биологические и эпидемиологические эффекты облучения в малых дозах

Вид материала

Документы

Содержание 3.1. Воздействие - и β-излучателей. Все дозовые группы 3.2. Защитные эффекты малых доз редкоионизирующей радиации 2. Методы и результаты Отношение л /к

Подобный материал:

• Эффекты облучения в твердых телах, 247.82kb.
• Алкоголь… Практически все мы употребляем алкоголь, кто-то очень редко, исключительно, 78.97kb.
• Статья Общие положения > Настоящие Требования к выдаче Свидетельства о допуске к работам, 138.38kb.
• Трии, служит тезис о принципиальной допустимости, приемлемости, а порой даже благотворности,, 411.15kb.
• Курсовая работа тема: «Алкалоиды и история их открытия», 101.03kb.
• Некоторые нерешенные вопросы в исследовании сенсорной системы у человека и ее обусловленности, 144.69kb.
• Тверской Государственный Университет Химико-Биолого-Географический факультет Кафедра, 103.37kb.
• Травы Гекаты в роли целителей, 2705.54kb.
• Дозы излучения и единицы измерения, 180.6kb.
• Болезнь, характеризующаяся непреодолимым влечением к наркотикам (напр., морфину), вызывающим, 19.62kb.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ

<…> {68}


3.1. Воздействие - и β-излучателей. Все дозовые группы

В 33-х дозовых группах обнаружено 17 случаев рака у 1186 облученных животных по сравнению с 29, предсказанных исходя из ЛБК. Выявлено 10 случаев рака в суммарном пуле контрольных групп (1054 животных). <...> Статистические расчеты показывают, что полностью законность ЛБК не устраняется.


3.2. Защитные эффекты малых доз редкоионизирующей радиации


3.2.1. Эффекты хронического приема тритиевой воды у мышей [15, 16]

У линии мышей со спонтанной частотой раков приблизительно 54% (все раковые образования) хронический прием тритиевой воды не увеличивает общий риск канцерогенеза при дозе 0,17 мГр в день. Существенное повышение риска отмечалось для дозы 0,7 мГр в день (показатель относительного риска был увеличен в 1,56 раз; диапазон для всех групп 1,28 — 1,90). В то же время, доза 3,6 мГр в день приводила к статистически значимому уменьшению риска (относительный риск — 0,43; диапазон для всех групп 0,30 — 0,62). Эта доза соответствует накопленной в течение жизни дозе 2,6 Гр (рис. 1).

Как видно из рис. 1, точка, соответствующая относительному риску индукции раков при дозе 3,6 мГр в день, находится приблизительно на 7 стандартных отклонений ниже контрольного уровня. Связь между уровнем дозы и суммарной частотой раков, которая представлена здесь, обнаружена для всех типов раков, упомянутых авторами, с различными уровнями статистической значимости, но со строгой достоверностью для рака легких. Данные указывают на то, что для использованной специфической (particular) линии мышей некоторые механизмы защиты от рака могут быть активированы только тогда, когда достигнут определенный уровень дозы редкоионизирующей радиации.



Рис. 1. Относительный риск индукции всех типов раков у мышей с различными накопленными дозами вследствие приема тритиевой воды.


3.2.2. Эффект -излучения на канцерогенез у мышей [11, 12].

Риск возникновения всех типов раков как функция от дозы -лучей у мышей иллюстрирует рис. 2 [11, 12].




Рис. 2. Относительный риск индукции всех неоплазм (ретикулярных и солидных тканей) у подвергавшихся воздействию -излучения мышей.

Отмечено статистически значимое снижение риска при минимальных дозовых уровнях (100 и 250 мГр), в основном являющееся следствием снижения риска индукции ретикулярных сарком и рака легких (рис. 3 ).



Рис. 3. Относительный риск индукции рака легких у подвергавшихся воздействию -излучения мышей.


В [11, 12] отмечено, что нет единой математической функции, которая могла бы описать связь между дозой и частотой выхода раков для тех типов опухолей, которые были изучены (ретикулярная ткань — солидные опухоли). Защитный эффект относительно низких доз редкоионизирующего излучения против рака легких показан в [11, 12, 15, 16]. Это интригует и гарантирует дальнейшие исследования.


4. ОБСУЖДЕНИЕ

Рассмотрены данные 34-х экспериментов на животных по выявлению раков, вызванных инкорпорированными - и -излучателями. <...> Обнаружены существенные несоответствия между наблюдаемой и предсказанной исходя из ЛБК частотой канцерогенеза. Это свидетельствует, что ЛБК, в целом, не позволяет надежно предсказать риск возникновения радиогенного рака, по крайней мере для экспериментов, проанализированных в данной статье. Рассматриваемые результаты согласовываются с обнаружением пороговых доз для облучения радием («радиевые живописцы») [10] и для воздействия торотраста, накопленного пациентами [1].

Кроме того, сходства в очевидной защите от рака, наблюдаемые в нескольких экспериментах, где животные облучались редкоионизирующей радиацией в малых дозах, поднимают фундаментальный вопрос: «Являются ли эти наблюдения и их высокая статистическая значимость только делом случая?» Адаптация живых организмов к низким дозам и низким уровням доз радиации хорошо известна [2]. Очевидное сокращение риска рака для некоторых линий млекопитающих, [генетически] склонных к канцерогенезу, отмеченное после облучения в низких дозам, заслуживает исчерпывающего исследования.

Нужно помнить, однако, что анализ, представленный здесь, охватывает только некоторую долю всех экспериментов на животных по индукции рака малыми дозами излучения. Вышеупомянутые наблюдения и заключения получат развитие, поскольку анализ экспериментальных данных продолжается.


ЛИТЕРАТУРА

1. Andersson, M., Storm, H.H. (1992) Cancer incidence among Danish Thorotrast-exposed patients. J. Natl. Cancer Inst. 84, 1318-13 25.

2. BELLE Newsletter (March 1999) Special issue on the Adaptive Response Induced by Low Levels of Radiation. 7/3, March

3. Griffith W.C., Lundgren D.L., Hahn F.F., Boecker B.B., McClellan R.O. (1983) An Interspecies Comparison of the Biological Effects of an Inhaled, Relatively Insoluble Beta Emitter. Life-Span Radiation Effects Studies in Animals: What Can they Tell Us? Proc. of the 22^nd Hanford Life Sciences Symposium, pp. 501-520.

4. Mays C.W. and Finkel M.P. (1980) RBE of  vs  particles in bone sarcoma induction. Proc. of the 5^th Congress of the Intern. Rad. Prot. Society. Jerusalem, 1980.

5. Mays, C.W.; Llyod, R.D.; Taylor, G.N.; Wrenn, M.E. (1987) Cancer incidence and lifespan vs particle dose in beagles. Health Phys. 52, 617, 624.

6. Mewhinney J.E., .Griffith W.C., Hahn F.F., Snipes M.B., Boecker B.B., McClellan R.0. (1983) Incidence of Bone Cancer in Beagles after Inhalation of ⁹⁰SrCl₂ or ²³⁸PuO₂: Implications for Estimation of Risk to Humans. Life-Span Radiation Effects Studies in Animals: What Can they Tell Us? Proc. of the 22^nd Hanford Life Sciences Symposium, pp. 535-555.

7. Sanders, C.L.; Sanders, G.A. (1993) Low level ²³⁹Pu0₂ Lifespan Studies. Annual Report, Battelle Pacific Northwest Laboratories, 23-30.

8. Taylor, G.M.; Mays, C.W.; Lloyd, R.D.; Gardner, P.A.; Talbot, L.R., McFarland, S.S.; Pollard, T.A.; Atheston, D.R.; Van Moorhem, D.; Brammer, D.; Brammer, T.W.;

9. Ayoroa, C. Taysum, D.H. (1983) Comparative toxicity of 226Ra, 239Pu, 241Am, 249Cf and 252Cf in C57BL/Do black and albino mice. Radiat. Res. 95, 584-601.

10. Thomas R.G. (1994) The U.S. radium luminisers: A case for policy of below regulator concern. Radiol. Prot., 14, 141-153.

11. Ullrich R.L. and Storer J.B. (1979a) Influence of -Irradiation on the Development of Neoplastic Diseases in Mice. I. Reticular Tissue Tumors. Rad. Research 80:303-316.

12. Ullrich R.L. and Storer J.B. (1979b) Influence of y Irradiation on the Development of Neoplastic Diseases in Mice. II. Solid Tumors. Radiat. Res. 80, 317-324.

13. White, R.G.; Raabe, O.G.; Culbertson, M.R.; Parks, N.J.; Samuel, S.J.; Rosenblatt L.S. (l994) Bone sarcoma characteristics and distribution in beagles injected with radium 226. Radiat. Res., 137, 361-370.

14. White, R.G., Raabe O.G., Culbertson M.R., Parks N.J., Samuels S.J., Rosenblatt L.S. (1993) Bone sarcoma characteristics and distribution in Beagles fed Strontium-90., Radiat. Res. 136, 178-189.

15. Yamamoto O., Seyama T., Terato H., Saito T., Kinomura A. (1995) Oral administration of Tritiated water (HTO) in mouse. II. Tumour development. Int. J. Radiat. Biol. 68, 1,47-54.

16. Yamamoto O., Seyama T., Terato H., Saito T., Kinomura A. (1998) Oral administration of tritiated water (HTO) in mouse. III Low dose-rate irradiation and threshold dose-rate for radiation risk. Int. J. Radiat. Biol. 73:5, 535-54.


Значимо ли исСЛЕДОВАНИЕ минисателлитов как инструмента мониторинга ПРИ облучениИ в МАЛЫХ дозах? {69}

Le Guen B.¹, Livshits L.A², Malyarchuk S.G.² et al.

1. Институт защиты при ядерном центре, Франция

2. Институт молекулярной биологии и генетики НАН Украины, Киев


Le Guen B., Livshits L.A., Malyarchuk S.G. et al. Further investigations into the validity of minisatellites as a new tool to monitor low-dose radiation exposure? In: “The Effects of Low and Very Low Doses of Ionizing Radiation on Human Health”, ed. by WONUC. 2000. Elsevier Science B.V. P. 287–293.


Le Guen B.¹, Livshits L.A², Malyarchuk S.G.², Lukyanova E.M.³, Antipkin Y.G.³, Arabskaya L.P.³, Kravchenko S.A.², Matsuka G.H.² Petit E.⁴, Giraudeau F.⁴, Gourmelon P.¹, Vergnaud G.^4,5

(1) Institut de Protection et de Surete Nucleaire IPSN, BP n°6, F-92265- Fontenay aux Roses Cedex, France

(2) Institute of molecular biology and genetics Nat. Acad. Sci. of Ukraine, 150, Zabolotnogo str., Kiev, 252627, Ukraine

(3) Institute of Pediatrics, Obstetrics & Gynecology Acad. Med. Sci. of Ukraine, 13, Manuilskogo str., Kiev, Ukraine

(4) Institut de Genetique et Microbiologie, Bat. 400, Universite Paris-Sud 91405 ORSAY IECH, France

(5) Centre d'Etudes du Bouchet, BP3, 91710 Vert le Petit, France


Corresponding authors : Dr B. Le Guen, M.D., M.Sc.

Electricite De France- Gaz De France (EDF-GDF),LAM/SCAMT, Immeuble Becquerel, 6, Rue

Ampere, BP 114, 93203 Saint Denis Cedex 01,France

Phone : + 33 1 43 69 75 02, Fax: + 33 1 43 69 75 00, e-mail: Bernard.Le-Guen(a).edfpdf.fr


РЕЗЮМЕ

Недавно было предложено определение гипермутабильных минисателлитов (hypermutable minisatellites) в качестве потенциального маркера при исследовании ДР у человека, независимо от того, появляются ли такие минисателлиты естественным путем, или же они являются следствием внешних воздействий. После аварии на ЧАЭС в 1986 г. проводились исследования эффектов хронического воздействия радиации в низких дозах на человека, и результаты показывают двухкратное повышение частоты мутаций минисателлитов в зародышевой (germ) линии. Однако значимость работ по Чернобылю характеризуется слабостью или полным отсутствием соответствующих контрольных популяций.

В представленной работе обследованы 163 украинские семьи с детьми, рожденными перед аварией [43] или после апреля 1986 г. в незагрязненных областях (южная Украина, 120 детей). Изучены генотипы на предмет наличия 7-ми гипермутабильных минисателлитных локусов. Данные сравнивались с контрольной группой из Великобритании. Естественная частота мутаций в зародышах для гипермутабильных минисателлитов была идентична в обеих контрольных популяций. Это исключает возможность вариаций в средней скорости (частоте) мутаций, обусловленных этническими причинами или образом жизни и, поэтому, подтверждает исходные заключения.

Для дальнейшего изучения эффектов радиации на локусы минисателлитов в зародышевой линии объединяли данные для семей, в которых отец работал на участке Чернобыля (работники по устранению загрязнения далее указаны как «ликвидаторы»). Определение частоты мутаций в минисателлитах дает одинаковый результат (0,94) для группы контроля и для ликвидаторов.

88 детей были зачаты в то время, когда их отцы работали на участке Чернобыля, а 95 — более чем через 2 месяца после того, как их отцы закончили работу на участке. Указанные дети ликвидаторов подвергались раздельному изучению. Исследование показало, что частота мутантных аллелей в 1,5 раза выше в группе детей, зачатых в период воздействия (но различия статистически недостоверны)

Если данные подтвердятся, то они могут объяснить негативные результаты, полученные при исследовании выживших в Хиросиме и Нагасаки. Мутагенный эффект радиации, определяемый путем мониторинга по минисателлитам в зародышевой линии на мейотической стадии созревания, может быть преходящим как у человека, так и у мышей.


1. ВВЕДЕНИЕ

Бедствие на ЧАЭС сопровождалось выбросом большого количества радиоизотопов, загрязнивших большие области Украины, Белоруссии и России. Живущие на загрязненных территориях, а также ликвидаторы, подверглись наибольшему воздействию.

В настоящее время отсутствуют эффективные стандартизованные биомаркеры по определению эффектов ионизирующей радиации на уровне ДНК после воздействия низких доз.

Недавно в качестве потенциальных маркеров для изучения ДР у людей были предложены гипермутабильные минисателлиты, причем независимо от того, появляются ли они естественным путем или после внешнего воздействия. Минисателлитные последовательности являются классом тандемных повторов, мутирующих, в основном, в зародышевых линиях путем механизмов генной конверсии. В соответствии с имеющейся моделью, ДР в ДНК внутри или рядом с минисателлитными аллелями, ведут после их (ДР) репарации к аллелям различной длины [1]. Некоторые из этих структур в зародышевых клетках имеют высокую естественную мутационную частоту, указывая, что она соответствует «горячим точкам» (hot spots) [включающим] ДР. Восемь таких гипермутабильных минисателлитов были идентифицированы [2].

В различных исследованиях показано, что частота мутаций (скорость мутирования — rate) в зародышевой линии в минисателлитных локусах у мышей повышается после облучения [3, 4, 5]. Увеличение преходяще, и подобная временная индукция указывает на то, что сперматиды чувствительны к облучению.

После аварии на ЧАЭС в 1986 г. проводились сравнительные исследования по эффектам низкоуровневого облучения на человека [6], и их результаты показали двукратное увеличение скорости мутаций в минисателлитах зародышевой линии. Однако эти данные относительно обесценены отсутствием соответствующей контрольной популяции. Английская контрольная группа имеет отличающуюся этническую основу и не подвержена сходным воздействиям (воздух, пища, химические агенты и т.д.). Более того, заключение о чувствительности минисателлитов, сделанное в этих исследованиях, находится в остром контрасте со сходными исследованиями детей, рожденными от выживших в Хиросиме и Нагасаки [7]. Поэтому в представленной работе изучены две популяции: первая — контрольная группа с Украины, а вторая — группа семей, в которых отцы работали ликвидаторами на ЧАЭС.


2. МЕТОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

Обследованы 163 украинские семьи с южной Украины, проживающие на незагрязненных территориях (мать, отец, ребенок) с детьми, рожденными перед (43 ребенка) или после (120 детей) апреля 1986 г. Детей генотипировали по 7 гипермутабильным минисателлитным локусам. Данные сравнивались с контролем из Англии.

88 детей были зачаты во время работы отцов на ЧАЭС, а 95 зачаты через более чем 2 месяца после окончания отцами работ.

Информация по каждой семье: дата рождения, радиационное воздействие и его тип, образ жизни. Все это может отражаться на скорости мутаций и приводить к генетическим нарушениям. В обоих группах анализировались индексы здоровья. Регистрировались дозы, полученные ликвидаторами, а также степень их индивидуальной защиты при работе.

Зонды: Образцы ДНК получали из лимфоцитов периферической крови <…>. Имелось 7 зондов на гипермутабильные минисателлитные локусы: CEB1 (D2S90), CEB 15 (D1S172), CEB 72 (D17S888), CEB 42 (D8S358), CEB36 (D10S473), CEB 25 (D10S180) в хромосоме 20ql3.

Фрагменты ДНК разного размера детектировали визуально с 1 kb DNA ladder (Gibco BRL) на гелях. <…>.


Анализ данных

Так как полосы, детектируемые различными зондами к отдельным локусам, являются независимыми, то все мутации, детектированные с помощью всех зондов, объединяли для расчета. Статистическую обработку осуществляли по прямому тесту Фишера.


Результаты исследования минисателлитов

Частота мутантных аллелей от исходного источника (paternal origin) и статистический анализ для 7-ми минисателлитных локусов представлены в табл. 1.


Таблица 1. Статистический анализ для 7-ми минисателлитных локусов

Зонд	Группа контроля			Ликвидаторы			Отношение л /к ****	Р
	НПП *	НМ **	МЧП ***	НПП *	НМ **	МЧП ***
CEB1	163	23	0,1411	183	28	0,1530	1,08	0,764
CEB15	153	5	0,0327	169	2	0,0118	0,36	0,263
CEB72	161	4	0,0248	168	2	0,0119	0,48	0,439
CEB42	150	1	0,0067	171	2	0,0117	1,75	1
CEB36	160	0	0	181	4	0,0221	—	0,125
CEB25	123	8	0,065	138	3	0,0217	0,33	0,121
B6.7	126	10	0,0794	144	12	0,0833	1,05	1
Всего:	1036	51	0,049	1154	53	0,046	0,94	0,763

* Номера полос (bands) у потомства

** Номера мутаций

*** Частота мутаций на полосу.

**** Ликвидаторы /контроль


Максимальная мутабильность отмечена в локусе CEB1. В контроле частота мутаций для этого локуса составляла 14% в соответствии с данными для европейских популяций [10, 11]. Мутабильность для отдельных локусов (locus per locus), также как и общая частота мутантных аллелей у детей ликвидаторов, не отличались статистически от контроля.

Был исследован средний возраст отцов при рождении детей, имеющих и не имеющих мутантные аллели (для обеих групп). Не обнаружено значимых отличий между средним возрастом отцов в контроле и в группе ликвидаторов. Не выявлено зависимости между возрастом отцов и появлением мутаций в [клетках отцов] (paternal origin). На основе этих данных можно сказать, что не обнаружено значимого эффекта облучения на частоту мутаций в минисателлитных локусах в группе детей ликвидаторов, хотя типы минисателлитов, исследованные нами, почти идентичны таковым в группе из [13]. Надо, однако, подчеркнуть, что в нашей работе только один из родителей подвергался воздействию.

Группа с южной Украины сравнивалась с контрольной группой из Англии и с белорусскими детьми из Могилева, подвергавшимися хроническому облучению [13]. Естественная частота мутаций по гипермутабильным минисателлитам в зародышевой линии идентична в обеих контрольных популяциях (Англия и южная Украина). Это исключает вариации в частоте мутаций в зависимости от этнической принадлежности и образе жизни и, поэтому, поддерживает исходное заключение [16].

Другой целью работы являлось [исследование целесообразности] использования минисателлитов в качестве биомаркера для определения мутаций у детей ликвидаторов, отцы которых работали на ЧАЭС. Частоту мутаций в подобной группе сравнивали с показателем детей, зачатых более чем через 2 месяца после окончания отцами работ в Чернобыле. 88% ликвидаторов начали работу в 1986 г., а 10% — в 1987 г., то есть после аварии. Результаты сравнивали с украинской контрольной группой.

Частота, с которой мутантные аллели передавались детям, имеющим облученных родителей, была одинакова с показателем контрольной группы. Однако когда сравнивали параметры подгрупп, то у детей, зачатых во время работы на ЧАЭС, частота мутаций оказалась в 1,5 раза выше, чем в группе зачатых через более чем 2 месяца после окончания работ. Однако различия были недостоверны¹²².