Сетевое издание
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,940

РАДИОЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ Т-ЛИМФОЦИТОВ У ПОТОМКОВ, ОТЦЫ КОТОРЫХ ПОДВЕРГЛИСЬ ХРОНИЧЕСКОМУ РАДИАЦИОННОМУ ВОЗДЕЙСТВИЮ

Ахмадуллина Ю.Р. 1, 2 Аклеев А.В. 2, 1
1 ФГБОУ ВПО «Челябинский Государственный Университет»
2 ФГБУН «Уральский научно-практический центр радиационной медицины Федерального медико-биологического агентства»
В данной работе представлены результаты исследования влияния хронического облучения гонад отцов (диапазон индивидуальных доз в год зачатия ребенка составил 0,003 – 0,5 Гр) на радиочувствительность лимфоцитов периферической крови в группе потомков первого поколения (возраст в год обследования в среднем составил 40 лет). Результаты показали, что спонтанная частота лимфоцитов с микроядрами в группе потомков не отличается от значений в группе их отцов и в группе потомков необлучённых лиц аналогичного возраста. Статистически значимое понижение уровня лимфоцитов с микроядрами после in vitro облучения суспензии клеток в дозе 1 Гр наблюдалось в группе потомков относительно контроля (р=0,002). Однако ни спонтанная частота лимфоцитов с микроядрами, ни индицируемая in vitro 1 Гр частота лимфоцитов с микроядрами не зависела от дозы на гонады отца в год зачатия ребёнка.
гонадная доза
потомки облучённого населения
микроядра
лимфоциты периферической крови
1. Аклеев А.В., Площанская О.Г., Козионова О.С., Дуброва Ю.Е. Анализ мутаций в минисателлитных локусах ДНК лиц из когорты реки Теча // Труды и материалы Третьего международного симпозиума, 20-22 октября 2005 г., г. Челябинск.
2. Медико–биологические и экологические последствия радиоактивного загрязнения реки Теча / под ред. А.В. Аклеева, М.Ф. Киселева. – М. : Медбиоэкстрем, 2001. – 532 с.
3. Сусков И.И., Кузьмина Н.С., Сускова В.С. с соавт. Индивидуальные особенности трансгенерационной геномной нестабильности у детей ликвидаторов последствий аварии на ЧАЭС // Радиационная биология. Радиоэкология. - 2008. - Т. 48. - № 2. - С. 278-286.
4. Fenech M., Morley A.A. Measurement of micronuclei in human lymphocytes // Mutation Response. – 1985. - V. 148. – P. 29-36.
5. Hoyes K.P., Lord B.I., McCann C., Hendry J.H., Morris I.D. Transgenerational effects of preconception paternal contamination with (55)Fe // Radiation research. - 2001. – V. 156. – P. 488-494.
6. Kodaira M., Izumi S., Takahashi N., Nakamura N. No evidence of radiation effect on mutation rates at hypervariable minisatellite loci in the germ cells of atomic bomb survivors // Radiation research. - 2004. – V. 162. - № 4. – Р. 350-356.
7. Plakhuta-Plakutina G.I. Spermatogenesis in dogs during chronic gamma irradiation over years and in the aftereffect period // Kosmicheskaia biologiia i aviakosmicheskaia meditsina. - 1978. - V. 12. - № 6. - P. 50-55.
8. Tolstykh E.I., Degteva M.O., Peremyslova L.M., et al. Reconstruction of long-lived radionuclide intakes for Techa riverside residents: 137Cs // Health Phys. – 2013. – V. 104. - № 5. - P. 481-98.

Введение

Эксперименты на животных показывают, что хроническое облучение гонад самцов может приводить к нестабильности генома в клетках их потомков [5; 7]. Исследования генетических эффектов, проведенные в популяциях облучённых людей, не позволяют сделать однозначных выводов о радиационно-индуцированной нестабильности генома в соматических клетках их потомства. Исследования частоты мутаций в мини-сателлитных последовательностях и аберрантных клеток крови потомков, отцы которых выжили после атомной бомбардировки Хиросимы и Нагасаки, не показали различий по сравнению с группой контроля [6]. Однако повышенная частота хромосомных аберраций в лимфоцитах крови отмечена у потомков ликвидаторов ЧАЭС [3]. При изучении хронического радиационного облучения мужчин, проживавших на территориях р. Теча, была выявлена повышенная частота мутаций в мини-сателлитных локусах ДНК их половых клеток в диапазоне индивидуальных преконцептивных гонадных доз от 0,3 до 624 мГр, однако четкой зависимости от дозы не наблюдалось [1].

Цель исследования: изучить спонтанную частоту и радиочувствительность лимфоцитов у потомков первого поколения, отцы которых подверглись хроническому радиационному воздействию.

Материалы и методы

Схема исследования

В данной работе проводилось сравнение исходной поврежденности и радиочувствительности Т-лимфоцитов периферической крови у облучённых мужчин (далее отцы) с указанными показателями у их необлучённых потомков первого поколения (далее потомки). Методом оценки поврежденности и радиочувствительности Т-лимфоцитов стал микроядерный анализ.

Отцы подверглись хроническому внешнему и внутреннему облучению вследствие проживания в период 1950 –1959 гг. на загрязненных радионуклидами территориях р. Теча. Доза внешнего облучения сформировалась за счет γ-излучающих радионуклидов (главным образом, 137Cs, 85Zr, 85Nb, 103Ru), находившихся в донных отложениях и пойменных почвах. Основными источниками внутреннего облучения в первые сроки после загрязнения реки стали 90Sr, 89Sr, 137Cs и другие изотопы, поступавшие в организм с речной водой и продуктами местного производства [2].

Для оценки повреждающего влияния ионизирующего излучения на лимфоциты периферической крови отцов использовалась доза облучения красного костного мозга (ККМ), которая в значительной степени сформировалась за счет инкорпорированного в костной ткани 90Sr. Изучение изменения частоты клеток с микроядрами в зависимости от дозы облучения ККМ является важным показателем, который может отражать степень радиационного повреждения стволовых кроветворных клеток. Для оценки вклада радиационного фактора в формирование лимфоцитов с микроядрами в группе потомков использовалась доза на гонады отца в год зачатия ребенка. Дозы были рассчитаны в биофизической лаборатории ФГБУН УНПЦ РМ на основе дозиметрической системы TRDS 2009 [8].

Группу потомков составили биологические дети облучённых на реке Теча отцов. Основными критериями включения потомков в исследуемую группу были следующие.

  1. Отец потомка проживал в одном из населённых пунктов, расположенных на побережье реки Теча, в период с 1950 по 1959 г.
  2. Биологические матери потомков облучённых отцов не проживали на загрязненных радионуклидами территориях и не подвергались воздействию ионизирующего излучения на территориях р. Теча и Восточно-Уральского радиоактивного следа.
  3. Обследуемый потомок облученного отца родился и проживал на незагрязненных радионуклидами территориях, а, следовательно, не подвергался хроническому радиационному воздействию.

Отсутствие аварийного облучения матерей исключает участие облучённой ядерной и цитоплазматической ДНК в формировании нестабильности генома потомков. Также этот критерий исключает возможность опосредованного влияния облучённого материнского организма на развитие зародыша и плода, а также внутриутробное и постнатальное облучение потомка за счет поступления 90Sr через плаценту и с молоком матери. Таким образом, в исследования были включены потомки облучённых отцов, не подвергавшиеся ни внутриутробному, ни постнатальному облучению, а, следовательно, это позволило изучить роль облучения гонад отцов в развитии радиационно-индуцированной нестабильности генома клеток крови их потомков.

В группу сравнения (контроль-отцы и контроль-потомки) вошли лица, проживавшие на незагрязненных радионуклидами территориях Челябинской области в близких социально-экономических условиях и имеющие одинаковый характер медицинского обслуживания.

Возрастно-половая и дозиметрические характеристики исследуемых групп приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Характеристика обследуемых групп

Группа

Пол, женщины/мужчины

 

Возраст, лет, M±δ (min-max)

 

Доза на ККМ, Гр, M±δ (min-max)

 

Максимальная мощность дозы на ККМ, Гр/год, M±δ (min-max)

Доза на гонады отца в год зачатия, Гр, M±δ (min-max)

Отцы

0/33

69,1±4,2

(63-76)

1,23±0,65

(0,08- 2,6)

0,32±0,20

(0,02- 0,6)

0,11±0,11

(0,003- 0,5)

Потомки

28/24

40,4±5,0

(27-52)

0

0

0

Контроль-отцы

0/28

69,8±6,1

(61-80)

0

0

0

Контроль-потомки

39/11

38,1±7,2

(24-55)

0

0

0

Микроядерный анализ

Образцы крови были взяты после получения информированного согласия доноров. Подготовительные работы и постановка культуры клеток выполнялась в стерильных условиях. Забор крови производился утром, натощак из локтевой вены в шприц с гепарином.

В культуральные флаконы добавляли 0,7 мл крови, 3,3 мл RPMI 1640 (ПанЭко, Россия), 20%-ную сыворотку крупного рогатого скота (РАА Laboratories, Австрия), 7 мкг/мл ФГА (ПанЭко). Флаконы с кровью инкубировали в CO2– инкубаторе при 37,5 °С 72 часа. Через 29 часов от начала инкубации часть проб подвергали острому γ-облучению в дозе 1 Гр (60Со, мощность дозы 0,0017 Гр/с). Через 48 часов от начала инкубации во все пробы добавляли 70 мкл рабочего раствора цитохолазина Б в DMSO (США). Цитохолазин Б блокирует цитокинез клеток, что позволило накопить более 1000 двухъядерных лимфоцитов в препаратах. Фиксация препаратов проводилась в смеси этанол : ледяная уксусная кислота в соотношении 3:1. На следующем этапе готовили препараты и окрашивали их по Романовскому-Гимза (ПанЭко) в течение 2 часов [4].

Анализ частоты лимфоцитов с микроядрами проводился в двух образцах от каждого пациента: без облучения - спонтанный уровень и с облучением в дозе 1 Гр. Оценивалось количество двухъядерных лимфоцитов с микроядрами на 1000 двухъядерных лимфоцитов. Итого в пробах от каждого пациента анализировалось 2000 клеток.

Методы статистической обработки

Для описания частоты лимфоцитов с микроядрами использовались среднее арифметическое и стандартное отклонение. Для сравнения частоты лимфоцитов с микроядрами между исследуемыми группами использовался t-критерий Стьюдента.

Связь между дозовыми показателями и частотой лимфоцитов с микроядрами определяли с помощью ранговой корреляции по Пирсону. Статистический анализ проводили в программных пакетах SPSS Statistic 17.0, Excel 2010.

Результаты и обсуждение

В таблице 2 показано, что в группе облучённых отцов средний спонтанный уровень частоты лимфоцитов с микроядрами составил 14,2‰ и в группе потомков – 12,1‰. Сопоставимый уровень клеток с микроядрами был установлен и в контрольных группах: в группе отцов - 13,6‰ и в группе потомков - 12,0‰. Статистически значимых различий в спонтанной частоте лимфоцитов с микроядрами между исследуемыми группами отцов и их потомков, а также между исследуемыми группами и соответствующим контролем не отмечено (р≥0,05).

После дополнительного облучения in vitro в дозе 1 Гр произошло 9–13-кратное увеличение частоты клеток с микроядрами во всех четырёх изучаемых группах по сравнению со спонтанным уровнем. При этом наиболее выраженное увеличение отмечено в контрольных группах отцов и потомков. При сравнении показателей, полученных для родительского поколения, было установлено, что частота лимфоцитов с микроядрами после облучения in vitro в дозе 1 Гр составила 122,1‰ в группе отцов и 138,7‰ – в группе необлучённых отцов (р=0,1). Между группами потомков отмечены более выраженные различия: 130,0‰ – в группе потомков облучённых отцов и в контрольной группе - 158,5‰ (р=0,002).

Таблица 2 – Частота лимфоцитов с микроядрами в группах обследуемых лиц

Группа

Частота лимфоцитов с микроядрами, ‰

M±δ (min-max)

спонтанная

после in vitro облучения в дозе 1 Гр

Отцы

14,2±8,2 (2-38)

122,1±39,4 (58-216)

Контроль-отцы

13,6±5,7 (3-23)

138,7±39,0 (49-214)

Потомки

12,1±7,0 (2-37)

130,0 ±41,1 (40-250), р=0,002

Контроль-потомки

12,0±6,0 (2-28)

158,5±34,5 (72-254)

Примечание: р – статистически значимые различия по сравнению с группой контроль-потомки, t-критерий Стьюдента.

Корреляционный анализ зависимости спонтанной частоты клеток с микроядрами и частоты клеток с микроядрами после дополнительного облучения in vitro в дозе 1 Гр (рис. 1) показал наличие достоверной корреляционной связи для групп облучённых отцов (k=0,5; р=0,01) и потомков облучённых отцов (k=0,3, р=0,047). В группе контрольных отцов (k=0,3; р=0,08) и контрольных потомков (k=0,3; р=0,06) корреляционная связь была на уровне тенденции.

Рисунок 1. Корреляционная связь частоты лимфоцитов с микроядрами после in vitro облучения в дозе 1 Гр и спонтанной частоты лимфоцитов с микроядрами (группа облучённых отцов и их потомков)

В таблице 3 показано, что не отмечено зависимости спонтанной и индуцированной частоты лимфоцитов с микроядрами от дозы и мощности дозы на ККМ облучённых отцов.

Таблица 3 – Корреляционная связь частоты лимфоцитов с микроядрами от дозы и мощности дозы на ККМ в группе отцов

Частота микроядер, ‰

Доза на ККМ, Гр

Мощность дозы на ККМ, Гр/год

Спонтанная

k=0,08

p =0,7

k=0,2

p =0,3

После in vitro облучения в дозе 1 Гр

k= -0,01

p =0,9

k= -0,01

p =0,9

Из рисунка 2 можно видеть, что частота лимфоцитов с микроядрами (спонтанная и после in vitro облучения в дозе 1 Гр) в группе потомков не зависела от дозы облучения гонад отцов в год зачатия ребёнка.

Рисунок 2 – Зависимость частоты лимфоцитов с микроядрами у потомков от преконцептивной гонадной дозы отца

Заключение

Спонтанная частота лимфоцитов периферической крови с микроядрами в группе потомков первого поколения облучённых отцов не отличается от данного показателя в группе их облучённых отцов и в группе потомков необлучённых отцов аналогичного возраста. Было обнаружено статистически значимое снижение уровня лимфоцитов с микроядрами после in vitro обучения в дозе 1 Гр в группе потомков относительно контрольной группы потомков (р=0,002), но при этом частота лимфоцитов с микроядрами не зависела от гонадной дозы отцов в год зачатия потомков. Частота клеток с микроядрами в группе облучённых отцов не зависела от дозы и мощности дозы облучения красного костного мозга.

Рецензенты:

Левина С.Г., д.б.н., профессор, декан естественно-технологического факультета ФГБОУ ВПО «Челябинский государственный педагогический университет», г. Челябинск.

Тахауов Р.М., д.м.н., профессор, директор Северского биофизического научного центра ФМБА России, профессор кафедры общественного здоровья и организации здравоохранения Сибирского государственного медицинского университета Минздрава России, г. Северск.


Библиографическая ссылка

Ахмадуллина Ю.Р., Ахмадуллина Ю.Р., Аклеев А.В., Аклеев А.В. РАДИОЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ Т-ЛИМФОЦИТОВ У ПОТОМКОВ, ОТЦЫ КОТОРЫХ ПОДВЕРГЛИСЬ ХРОНИЧЕСКОМУ РАДИАЦИОННОМУ ВОЗДЕЙСТВИЮ // Современные проблемы науки и образования. – 2013. – № 6. ;
URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=11529 (дата обращения: 03.12.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074