Визначення індивідуальної радіочутливості людини на основі цитогенетичних показників - Автореферат

Вона має важливе фундаментальне значення, оскільки повязана з механізмами радіаційно-індукованого мутагенезу і канцерогенезу, основними процесами життєдіяльності клітини, такими, як репарація ДНК та забезпечення генетичної стабільності клітин (Little J.B., 2003; Prise K. et al., 2006; Valerie K. et al., 2007). Унікальні властивості лімфоцитів периферичної крові (ЛПК), а саме: висока радіочутливість, подібність цитогенетичних ефектів в умовах опромінення in vivo/in vitro низький спонтанний рівень хромосомних перебудов, мобільність в кровяному руслі тощо, дозволяють використовувати їх як інформативну тест-систему для біологічної дозиметрії/індикації променевих уражень та для оцінки генетичних ефектів дії різноманітних чинників довкілля на організм людини. Зазвичай ІР людини на основі цитогенетичних показників оцінюють за спонтанним рівнем аберацій хромосом в ЛПК, що є інтегральним показником дії на організм людини різних генотоксичних чинників довкілля (Бочков Н.П. і співавт., 2001; Пелевіна І.І. і співавт., 2001). В останні роки розробляється новий підхід до оцінки ІР, що полягає в реєстрації цитогенетичних ефектів за умов дії “провокативного” in vitro опромінення соматичних клітин людини і лежить в основі хромосомного G2-тесту, який пропонується для виявлення гіперчутливих до радіації осіб серед онкологічних хворих (Sanford K. et al., 1990; Scott D. et al., 1999; Baria K. et al., 2001; Bayens Особи з підвищеним рівнем структурних пошкоджень генома відносяться до групи підвищеного канцерогенного ризику, а підвищена частота радіаційно-індукованих аберацій хромосом може слугувати тестом для виявлення осіб зі схильністю до розвитку радіаційно-індукованих захворювань, в тому числі злоякісних новоутворень.Аналіз аберацій хромосом виконували з візуальним груповим каріотипуванням і враховували: частоту аберантних клітин, загальну частоту аберацій хромосом, частоту аберацій хроматидного та хромосомного типів. Зважаючи на те, що радіаційно-індуковані цитогенетичні ефекти впливають величина дози радіації, період клітинного циклу, постпроменеві умови культивування (Севанькаєв А.В., 1987, Дьоміна Е.А., 2006), в рамках даної роботи на власних даних побудовані калібрувальні криві “стадія - ефект” і “доза - ефект” для аналізу та коректного порівняння одержаних цитогенетичних показників. Виконано детальне дослідження радіочутливості хромосом ЛПК умовно здорових осіб (n = 6) за дії г-опромінення (в діапазоні доз 1,0 - 3,0 Гр) протягом клітинного циклу. Аналіз цитогенетичних даних, одержаних при опроміненні в різних періодах клітинного циклу, вказує, що в цілому розподіл радіаційно-індукованих аберацій хромосом відповідає теоретичному розподілу Пуасона, за вийнятком даних, одержаних при більш пізній фіксації культур (на 58 год). Дослідження спонтанного рівня та спектра аберацій хромосом в лімфоцитах периферичної крові в групі обстеження показало, що загальна частота аберацій хромосом в середньому складала 2,49У дисертації наведено теоретичне узагальнення та нове практичне вирішення поставленого наукового завдання, що заключається в оцінці ІР людини на основі цитогенетичних показників, індукованих тестуючим опроміненням ЛПК умовно здорових осіб. В результаті грунтовного цитогенетичного дослідження розроблено алгоритм визначення показників ІР умовно здорових осіб та оцінено вплив процесів репарації на її формування. На основі досліджень залежностей “стадія - ефект”, “доза - ефект” “час - ефект” для виходу аберацій хромосом при г - опроміненні культури ЛПК розроблено алгоритм оцінки ІР умовно здорових осіб, який полягає в тому, що за дії тестуючого опромінення в найбільш радіочутливому G2-періоді клітинного циклу ЛПК визначаються цитогенетичні показники, рівень яких, відповідно до сучасних фундаментальних уявлень радіобіології, відображає величину ІР організму. Він включає наступні умови: тестуюче г-опромінення культур ЛПК в дозі 1,5 Гр (потужність дози 1,0 Гр/хв) та його термін - пізній G2-період першого мітозу (46 год культивування); метафазний аналіз аберацій хромосом в першому післяпроменевому мітозі (фіксація культур на 52 год від початку культивування). Показано, що значення коефіцієнту міжіндивідуальної варіації радіочутливості хромосом в G2-періоді істотно перевищує одержане значення внутрішньоіндивідуальної варіації цитогенетичних показників ІР (34,5 і 6,1% для загального числа аберацій хромосом відповідно), що свідчить про високий ступінь відтворюваності досліджених показників.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У дисертації наведено теоретичне узагальнення та нове практичне вирішення поставленого наукового завдання, що заключається в оцінці ІР людини на основі цитогенетичних показників, індукованих тестуючим опроміненням ЛПК умовно здорових осіб. В результаті грунтовного цитогенетичного дослідження розроблено алгоритм визначення показників ІР умовно здорових осіб та оцінено вплив процесів репарації на її формування.

1. На основі досліджень залежностей “стадія - ефект”, “доза - ефект” “час - ефект” для виходу аберацій хромосом при г - опроміненні культури ЛПК розроблено алгоритм оцінки ІР умовно здорових осіб, який полягає в тому, що за дії тестуючого опромінення в найбільш радіочутливому G2-періоді клітинного циклу ЛПК визначаються цитогенетичні показники, рівень яких, відповідно до сучасних фундаментальних уявлень радіобіології, відображає величину ІР організму. Він включає наступні умови: тестуюче г-опромінення культур ЛПК в дозі 1,5 Гр (потужність дози 1,0 Гр/хв) та його термін - пізній G2- період першого мітозу (46 год культивування); метафазний аналіз аберацій хромосом в першому післяпроменевому мітозі (фіксація культур на 52 год від початку культивування).

2. Встановлено високу міжіндивідуальну варіабельність загальної частоти аберацій хромосом, індукованих тестуючим опроміненням ЛПК в групі обстеження, зумовлену варіабельністю одиночних делецій хроматидного типу (CV становить 34,5 та 37, 5% відповідно).

3. Показано, що значення коефіцієнту міжіндивідуальної варіації радіочутливості хромосом в G2-періоді істотно перевищує одержане значення внутрішньоіндивідуальної варіації цитогенетичних показників ІР (34,5 і 6,1% для загального числа аберацій хромосом відповідно), що свідчить про високий ступінь відтворюваності досліджених показників.

4. Вперше встановлено, що розподіл одержаних цитогенетичних показників ІР у референтній вибірці здорових індивідуумів не відповідає закону Гауса. Застосування методів варіаційної статистики виявило існування двох підгруп донорів - з нормальною і підвищеною радіочутливістю хромосом ЛПК (11,6% вибірки) та дозволило визначити граничні значення “норми” цитогенетичних показників ІР в групі обстеження: 12,8 і 63,1 аберацій хромосом/100 метафаз.

5. Визначено, що індивідуальні розбіжності в радіочутливості хромосом формуються за рахунок рівня радіаційно-індукованих одиночних хроматидних делецій та клітин з множинними абераціями. В групі донорів з підвищеною чутливістю хромосом до тест-опромінення значення цих показників більш ніж удвічі перевищують одержані значення в групі донорів з нормальною радіочутливістю (61,0?1,8 делецій на 100 метафаз і 15,8% клітин з множинними абераціями проти 27,0?1,4 і 5,5% відповідно).

6. Встановлено, що в умовах гіпертермічної інактивації ферментів репарації найбільший її модифікуючий ефект виявляється в групі осіб із визначеними нормальними цитогенетичними показниками радіочутливості. У осіб з підвищеною ІР (за даними G2-тесту) репараційний потенціал знижений у 1,6 рази, що вказує на істотний вплив процесів репарації на формування підвищеної ІР.

7. Результати оцінки ІР здорових осіб на основі цитогенетичних показників пропонуються для застосування в комплексних обстеженнях умовно здорового населення з метою визначення осіб, гіперчутливих до дії ІВ та підвищення ефективності первинної профілактики радіогенних патологій.

ПРАКТИЧНІ РЕКОМЕНДАЦІЇ

Пропонується впровадження розробленого методичного підходу до оцінки ІР на основі досліджуваних цитогенетичних показників та методичних рекомендацій у практику закладів охорони здоровя, що здійснюють нагляд за особами, які мають (або мали) контакт із джерелами ІВ, зазнають впливу хронічного опромінення внаслідок дії факторів Чорнобильської катастрофи тощо з метою підвищення ефективності первинної профілактики радіогенних новоутворень.

1. Індивідуальна радіочутливість людини / Дьоміна Е.А., Дружина М.О., Рябченко Н.М. ІЕПОР ім Р.Є. Кавецького НАН України. - К.: Логос, 2006. - 126 с. (написання окремих розділів, оформлення монографії).

2. Цитогенетичний спосіб (G2-assay) визначення індивідуальної радіочутливості людини з метою первинної профілактики радіогенного раку / Дьоміна Е.А., Рябченко Н.М., Дружина М.О., Чехун В.Ф.: Методичні рекомендації. - Київ, 2007. - 28 с. (опрацювання та аналіз даних G2-тесту, оформлення).

3. Дьоміна Е.А., Рябченко Н.М., Кудрявцева А.Г., Войціцький В.М. Оцінка і прогнозування індивідуальної радіаційної чутливості на основі тест-системи лімфоцитів периферичної крові людини // Вісник Київського національного ун-ту ім. Т. Шевченка. Біологія. - 2005. - № 45/46. - С. 62-63 (участь у проведенні досліджень, обговоренні результатів і написанні статті).

4. Рябченко Н.М., Дьоміна Е.А. Дослідження радіочутливості організму людини на основі використання тест-системи лімфоцитів периферичної крові // Проблеми радіаційної медицини та радіобіології: Зб. наук.праць. - Київ: НЦРМ, 2005. - Вип. 11. - С. 708-711 (проведення досліджень, участь у обговоренні результатів і написанні статті).

5. Дьоміна Е.А., Рябченко Н.М. Оцінка індивідуальної радіочутливості умовно здорових осіб на основі розробленої схеми цитогенетичного обстеження // Лаб. діагностика.- 2006. - Т. 36, № 2. - С. 30-34 (проведення досліджень, опрацювання результатів, обговоренні результатів і написанні статті).

6. Рябченко Н.М., Дьоміна Е.А. Індивідуальна радіочутливість хромосом лімфоцитів периферичної крові людини та значення процесів репарації у її формуванні // Актуальні проблеми акушерства і гінекології та медичної генетики: Зб. наук. праць. - Луганськ, 2006. - Вип. 13. - С. 239-243 (проведення досліджень, опрацювання результатів, написання статті)

7. Рябченко Н.М., Дьоміна Е.А., Бариляк І.Р. Молекулярно-генетичні механізми формування радіочутливості людини // Вісник Укр. тов. генетиків і селекціонерів. - 2006. - Т.4, № 2. - С. 236-249 (пошук та аналіз літератури за тематикою, опрацювання результатів досліджень, написання статті).

8. Dyomina E.A., Ryabchenko N.M., Druzhina M.O., Berezetskaya N.M., Klyushin D.A. Determination of individual radiosensitivity of relatively healthy donors on the basis of cytogenetic investigations // Current problems of radiation research. Proc. 35th annual meeting of the ERRS. - Kyiv: Inst.of cell diol. and genet.ingineering, 2007. - P. 162 - 168 (участь у проведенні досліджень, аналізі результатів, написанні та оформленні статті).

9. Дьоміна Е.А., Рябченко Н.М. До питання про спонтанний рівень аберацій хромосом у лімфоцитах периферичної крові людини в постчорнобильський період // Х конгрес світ. федерації укр. лікарських товариств. Чернівці, 26 - 28 серпня 2004 р. - Чернівці -Київ-Чікаго, 2004. - С. 613.

10. Дьоміна Е.А., Рябченко Н.М., Дружина Н.А., Клюшин Д.А., Іванкова В.С. Дослідження частоти аберацій хромосом в лімфоцитах периферичної крові мешканців м. Києва, індукованих тестуючим опроміненням in vitro (G2 assay) // Міжнар. конф. “Парадигми сучасної радіобіології. Радіац. захист персоналу обєктів в атомної енергетики”. Київ-Чорнобиль, 27 верес. -1 жовт. 2004 р. - Чорнобиль, 2004. - С. 55.

11. Dyomina E.A., Ryabchenko N.M. Radiosensitivity of human chromosomes estimated on the basis of the application of the test-system of peripheral blood lymphocytes // Chromosome Res. - 2005. - Vol.13, Suppl. 1. - P. 109.

12. Ryabchenko N., Dyomina E., Druzhyna M. Role of reparation in the formation of human individual radiosensitivity // Mat. 34th Sci. Meeting of ESRB. Leichester (UK), 5 - 9 Sept. 2005. - Leichester, 2005. - P. 207.

13. Dyomina E.A., Ryabchenko N.M. Estimation of Human Individual Radiosensitivity in the Post-Chernobyl Period // Mat. ECRR International Congress “Chernobyl - 20 years Later”. Berlin, 3 - 5 April 2006. - Berlin, 2006 - P. 64-65.

14. Рябченко Н.М., Демина Э.А., Иванкова В.С. Индивидуальные различия в радиочувствительности хромосом лимфоцитов человека: роль процессов репарации в их формировании//V Съезд по радиационным исследованиям. Москва, 10-14 апреля 2006. - Москва, 2006.- T. 1. - С. 68.

15. Демина Э.А., Рябченко Н.М. Целесообразность исследования индивидуальной радиочувствительности условно здоровых лиц после Чернобыльской катастрофы // Int.J.Rad. Medicine. - 2006. - No 8(1). - P. 42.

16. Diomina Е.А., Ryabchenko N.M. Individual sensitivity of human lymphocytes chromosomes to radiation: stage-effect dependence // Eropean J. Human Genetics. - 2006. - Vol. 14, Suppl. 1. - P. 171.

17. Рябченко Н.М., Дьоміна Е.А. Визначення індивідуальної радіочутливості людини з метою первинної профілактики радіогенного раку // Тези доп. міжнар. наук.-практ. конф. “Віддалені наслідки впливу іонізуючого випромінювання”. Київ, 26 - 27 квітня 2007 р. - К.: “НІЧЛАВА”, 2007. - С. 178.

18. Ryabchenko N., Dyomina E. Individual radiosensitivity assessment in healthy individuals in post chornobyl period // Proc. 5th Int. Conf. on Environmental Mutagens in Human Populations. Antalia 20 - 24 May, 2007. - Antalia, 2007. - P. 54.