CC BY
24
УДК 575.224.2:621.0399(470.323)
УРОВЕНЬ СПОНТАННОГО МУТАГЕНЕЗА В КУРСКОЙ ОБЛАСТИ В РАМКАХ ОЦЕНКИ ГЕНЕТИЧЕСКИХ ПОСЛЕДСТВИЙ ЧЕРНОБЫЛЬСКОЙ
КАТАСТРОФЫ
© 2017 Г. В. Комкова 1, М. А. Железнова 2, Е. В. Трубникова 3, В. П. Иванов 4
1 канд. биол. наук., врач-лабораторный генетик, ассистент galina. comkova@yandex. ru
Курская областная клиническая больница, Курский государственный медицинский университет
2 врач-лабораторный генетик Курская областная клиническая больница
3 докт. биол. наук, доцент, заведующий, доцент tr_e@list.ru
Курский государственный университет, Курский государственный медицинский университет
4 докт. мед. наук, профессор, завкафедрой, главный научный сотрудник
IvanovV.P.-1944@mail.ru
Курский государственный медицинский университет Курский государственный университет
В работе представлены данные исследования уровня спонтанного мутагенеза в Курской области в рамках оценки генетических последствий чернобыльской катастрофы. Обследованы жители трех районов в зависимости от степени радиационного воздействия. Показано, что диапазон частоты хромосомных аберраций превышает среднестатистический показатель частоты хромосомных аберраций контрольной группы.
Ключевые слова: хромосомные аберрации, лимфоциты периферической крови, спонтанный мутагенез, радиационное загрязнение
След Чернобыльской катастрофы затронул и территорию Курской области. Постановлением Правительства Российской Федерации от 18.12.1997 г. № 1582 «Перечень населенных пунктов, находящихся в границах зон радиоактивного загрязнения вследствие катастрофы на Чернобыльской АЭС» на территории Курской области определены 166 населенных пунктов с плотностью загрязнения почвы цезием-137 более 1 Ки на км2. Общая площадь радиационного загрязнения составила 1 324 км2. В зону загрязнения вошли г. Железногорск, Железногорский, Фатежский, Поныровский, Дмитриевский и Хомутовский районы [Староверов и соавт.].
Оценка степени радиационной опасности для людей, оказавшихся в ситуации вынужденного проживания на радиационно-загрязненных территориях, остается актуальной и на сегодняшний день. Несомненно, живые системы, в том числе и человеческий организм, реагируют на влияние внешней среды, и, чем интенсивнее данное воздействие, тем «глубже» и серьезнее для организма будут последствия.
«Золотым стандартом» изучения вредного воздействия окружающей среды для человека до настоящего момента является учет хромосомных аберраций в лимфоцитах периферической крови.
В этой связи особенно актуальной становится проблема мониторинга и охраны генотипа от воздействия окружающей среды, которую нельзя решать без знания уровня спонтанного мутагенеза.
Методология настоящего исследования включала в себя двухступенчатый подход. В первую очередь для анализа последствий радиационного воздействия аварии на Чернобыльской АЭС в 1986 году на генофонд курской популяции был проведен анализ уровня спонтанного мутагенеза в пяти «зараженных» районах Курской области: Поныровском районе (п. Поныри), Золотухинском р-не (п. Золотухино), Дмитриевском р-не (г. Дмитриев), Фатежском р-не (с. Бычки) и Железногорском р-н (с. Овсянниково) [Иванов и соавт. 1994, 1994а, 2001, 2001а, 2001 б; Мандрик и соавт. 1994, 2004].
Далее ретроспективно, с разницей в пять лет, для подсчета общепопуляционных значений уровня хромосомных аберраций лимфоцитов периферической крови человека были обследованы три группы лиц в соответствии со стандартными рекомендациями:
1) проживающие на территории, подвергшейся радиационному воздействию после аварии на ЧАЭС (Поныровский район Курской области);
2) проживающие в 30-км зоне Курской АЭС (Октябрьский район Курской области);
3) проживающие в относительно экологически благополучном районе Курской области ( Курский район ) - контрольная группа.
Отбор обследованных лиц проводился с учетом факторов, которые могли оказать влияние на частоты цитогенетических показателей. Всего обследовано 442 человека в возрасте от 25 до 55 лет. В основном это медицинский персонал центральных районных больниц, работники сельского хозяйства и непроизводственной сферы.
Единицей наблюдения являлся каждый индивидуум; учитывались количество клеток с аберрациями, количество аберраций, в том числе хроматидного (фрагменты, обмены) и хромосомного (фрагменты, обмены) типов.
Культивирование лимфоцитов периферической крови обследованных лиц проводилось общепринятым методом, предложенным Hungerford и Moorhed с небольшими модификациями. Соблюдались единые условия забора крови, культивирования и фиксации. Забор крови производился в стерильные флаконы, содержащие гепарин в соотношении 1:20. Культивирование крови проводилось в течение 48-50 часов при температуре 370С. За 2 часа до фиксации в культуральную смесь вводили раствор колхицина в конечной концентрации 0,5 мкг/мл. Фиксацию культур проводили общепринятым методом. Препараты готовили раскапыванием осадка клеточной суспензии на влажные охлажденные стекла; после высушивания окрашивали азур-эозином и шифровали. От каждого обследуемого лица анализировали до 100 метафаз [Методические рекомендации 1974; Бочков и соавт. 1974].
Банк данных формировался по программе KARAT и обрабатывался статистически с использованием программ STATGRAPHICS KS 3.0 и GEN1 [Трубников 1992].
Анализ результатов исследования включал традиционные методы стандартной статистики с оценкой среднего количества клеток с аберрациями, хромосомных аберраций (включая все типы) и их ошибок. Оценка достоверности проводилась с помощью t-критерия Стьюдента.
При анализе полученных данных критерием радиационного воздействия считали достоверное повышение общей частоты хромосомных аберраций, в том числе
Комкова Г. В., Железнова М. А., Трубникова Е. В., Иванов В. П.
Уровень спонтанного мутагенеза в Курской области в рамках оценки генетических последствий чернобыльской катастрофы
аберраций хромосомного типа (парные фрагменты и хромосомные обмены), по сравнению с контролем и среднепопуляционным уровнем РФ. Одиночные фрагменты и хроматидные обмены учитывались как индуцированные химическими мутагенами.
Первые данные об уровне спонтанного мутагенеза были получены при изучении цитогенетических эффектов при низких дозах радиационных загрязнений на территории 5 районов Курской области: Поныровского, Фатежского, Золотухинского, Дмитриевского и Железногорского (табл. 1).
Таблица 1
Частота хромосомных аберраций среди жителей районов Курской области, подвергшихся радиационному загрязнению после аварии на ЧАЭС
Обследованный район Частота ХА Контроль по РФ 1>Критерий Стьюдента
Поныровский р-н (п. Поныри) 1,62 % ±0,16 1,25 % ± 0,13 1,76
Золотухинский р-н (п. Золотухино) 2,18 %± 0,28 3*
Дмитриевский р-н (г. Дмитриев) 2,46 %± 0,28 2,95*
Фатежский р-н (с. Бычки) 2,72 %± 0,32 4,2*
Железногорский р-н (с. Овсянниково) 2,5 %± 0,39 3*
* различия статистически достоверные (р<0,05)
Как видно из представленных данных, диапазон частоты хромосомных аберраций варьировал от 1,62% до 2,72% и значительно превышал среднестатистический показатель по Российской Федерации на период сравнения (1,25 на 100 клеток; 1=1,96 - 4,2). В этой связи полученные данные могут рассматриваться как проявление слабого эффекта воздействия радиации на территории Курской области [Бочков и соавт. 2001].
Таблица 2
Частота хромосомных аберраций среди жителей трех районов Курской области (Поныровского, Октябрьского и Курского)
Группа обследованных лиц Количество аберраций, % (Ы±ш) Число аберраций на 100 клеток
Одиночные фрагменты, % (М±ш) Хроматидные обмены, % (М±ш) Парные фрагменты, % (М±ш) Хромосомные обмены, % (М±ш)
1 1,34±0,16 0,64±0,11 0,06±0,05 0,52±0,09 0,04±0,03
2 0,99±0,14 0,54±0,11 0,04±0,03 0,37±0,08 0,02±0,02
3 0,71±0,14 0,31±0,10 0,03±0,03 0,26±0,07 0,03±0,03
1 ( 1-2 ) 1,65 0,73 0,83 1,23 1,40
1 ( 2-3 ) 1,37 1,56 0,20 0,96 0,28
1 ( 1-3 ) 2,99* 2,36* 1,03 2,20* 1,03
Всего 0,97±0,08 0,49±0,06 0,04±0,03 0,38±0,05 0,03±0,02
*отмечены достоверные различия.
1 - Поныровский район
2 - Октябрьский район
3 - Курский район
В контрольной группе (жители Курского района) частота хромосомных аберраций составила 0,71%± 0,14. В группе лиц, проживающих в Поныровском районе, территория которого подверглась радиационному воздействию после аварии на Чернобыльской АЭС, этот показатель оказался почти в 2 раза выше: 1,34%±0,16 (1=2,99), а в группе лиц, проживающих в 30-км зоне Курской АЭС (Октябрьский район), он немного превышал контроль: 0,99%±0,14, статистически значимых различий не установлено (1=1,37).
Во всех обследованных группах наблюдалась одинаковая структура хромосомных аберраций: приблизительно равное соотношение аберраций хромосомного и хроматидного типов, что не является характерным для химического (техногенного) воздействия. Тот факт, что удельный вес аберраций хромосомного типа в структуре повышен, указывает на то, что больший вклад в хромосомные поломки вносит радиационный фактор. На это же указывает уровень парных фрагментов в 1-й группе (0,52%±0,09), который достоверно превышал аналогичный показатель в контроле (0,26%±0,07) (1=2,20).
При анализе полученных данных обращал на себя внимание и тот факт, что в 1-й группе обследованных наблюдалось повышение частоты аберраций хроматидного типа (одиночные фрагменты) - 0,64%±0,11, по сравнению с контрольной группой -0,31±0,10 (1=2,36, при р<0,05). Это дало основание полагать, что население Поныровского района, возможно, испытывает на себе не только повышенное влияние радиационного фона, но и воздействия химически активных веществ, находящихся в воде, пище, почве и т.д.
В результате повторного анализа уровня хромосомных аберраций среди жителей Поныровского района с интервалом в 5 лет достоверных изменений не установлено (1,62%±0,16 и 1,34%±0,16 соответственно, при 1=1,20), хотя заметна тенденция к снижению.
Для более детальной характеристики популяционной выборки Курской области было проведено сравнение уровня хромосомных аберраций при сегрегации по полу. Средний возраст мужчин составил 41,09±1,81 лет, женщин - 41,41±1,08 лет. Было установлено, что частота клеток с аберрациями хромосом среди мужчин составляет 1,12%±0,17; среди женщин - 0,89%±0,09, однако статистически значимых различий выявлено не было (1=1,25). При сравнении различных типов аберраций (одиночных фрагментов, парных фрагментов, аберраций обменного типа) достоверных различий также не установлено (11= 0,16; 12=0,77; 13=0,69 соответственно).
Распределение жителей всех рассматриваемых районов, имеющих различный уровень хромосомных аберраций, представлено на рисунке.
□ 0 -1,5% ХА П1,5 -3,0% ХА □> 3,0% ХА
Комкова Г. В., Железнова М. А., Трубникова Е. В., Иванов В. П.
Уровень спонтанного мутагенеза в Курской области в рамках оценки генетических последствий чернобыльской катастрофы
Из диаграммы видно, что наибольшее число обследованных (73%) имело низкий уровень хромосомных аберраций - от 0% до 1,5%; 17,3% - средний уровень - от 1,5% до 3,0% и всего 9,7% жителей имели высокий уровень хромосомных аберраций. Вместе с этим необходимо отметить, что в отдельных случаях было выявлено повышение частоты аберраций хромосом до 7-11% [Иванов и соавт. 2004, 2006].
Рассматриваемые данные были получены в 2012 г. С тех пор популяционный уровень спонтанного мутагенеза среди жителей Курской области никто не анализировал.
В настоящее время одной из главных проблем человечества остается проблема загрязнения окружающей среды и ее негативное влияние на состояние здоровья населения. Мутагенные воздействия на организм человека, спровоцированные воздействием малых доз радиации, могут приводить не только к росту заболеваемости и различным нарушениям репродуктивной функции, но и к изменению генетического аппарата, вызывая разного рода мутации. Накопленный большой фактический материал в научной литературе и наши собственные исследования свидетельствуют о мутагенном воздействии техногенных факторов химической, физической и биологической природы.
Регистрация возникающих под влиянием антропогенных факторов изменений в структуре генофонда и прогноз темпов его перестройки проводится цитогенетическим мониторингом, что позволяет определить степень воздействия различного рода факторов как физической, так и химической природы, нарушающих цитогенетическую стабильность.
В связи с этим изучение адаптивных возможностей организма человека в условиях многолетнего воздействия низких доз радиации желательно проводить на всех уровнях организации: популяционном, организменном, клеточном и молекулярном.
Создание, апробация и внедрение схемы обследования жителей Курской области, проживающих на территориях, подвергшихся радиационному воздействию, имеет важное значение, так как позволяет проводить реальные профилактические и реабилитационные мероприятия.
Библиографический список
Бочков Н. П. База данных для анализа количественных характеристик частоты хромосомных аберраций в культуре лимфоцитов периферической крови человека /Н. П. Бочков, А. Н. Чеботарев, Л.Д.,Катосова, В. И. Платонова // Генетика. 2001. Т. 37, Вып. 4. С. 549-550.
Бочков Н.П., Журков B.C., Кулешов Н.П. Культура лимфоцитов как тест-объект для изучения генетических последствий у лиц, контактирующих с мутагенами // Докл. АН СССР. 1974. Т.218. 2. С. 463-465.
Иванов В.П.,Мандрик И.А.,Железнова М.А., Комкова Г.В. Оценка уровня спонтанного мутагенеза среди жителей промышленного района г. Курска // Актуальные проблемы профессиональной и экологической патологии: материалы конф. Курск, 1994. С. 70-71
Иванов В.П., Гребеник Л.А., Быканов Г.П., Комкова Г. В., ЖелезноваМ.А. Анализ состояния генетического аппарата человека и его использование в оценке экологической напряженности различных зон современной городской популяции // Медико-социальные и экологические проблемы Курского региона: материалы учредительных сессий Курского центра МАИ и АЕН. Курск, 1994а. С. 147-168
Иванов В.П., Мандрик И.А., Комкова Г.В., Амелина И.В., Воронина В.Н. Оценка влияния инбридинга на уровень спонтанного мутагенеза в субпопуляциях Курского региона // Окружающая среда и здоровье: материалы юбилейной научно-практической конференции, посвященной 100-летию кафедры общей гигиены с экологией СП 11 МУ имени академика И.П. Павлова, 14-16 ноября 2001 года. СПб., 2001. С. 44-45
Иванов В.П., Мандрик И.АП., Комкова Г.В., Амелина И.В., Воронина В.Н. К оценке уровня спонтанного мутагенеза среди жителей некоторых районов Курской области // Там же. С. 46-47.
Иванов В.П., Мандрик И.А., Комкова Г.В., Железнова М.А. Влияние инбридинга на уровень спонтанного мутагененза в Курском регионе // Материалы VIII Междунар. науч. конф. Белгород, 2004. С. 76-78.
Иванов В.П.., Мандрик И.А., Комкова Г.В., Амелина И.В., Воронина В.Н., Чаплыгина Т.Н. Оценка спонтанного уровня хромосомных аберраций среди жителей Поныровского, Октябрьского и Курского районов Курской области // Актуальные проблемы экологии. Экспериментальной и клинической медицины: материалы конф. Орел, 2001. С. 18
Мандрик И.А, Иванов В.П., Комкова Г.В., Железнова М.А. Результаты цитогенетического мониторинга среди жителей Курской области // Медико-биологические аспекты мультифакториальной патологии: сб. материалов Рос. науч. конф. с междунар. участием. Курск 25-27 января 2006 г. Курск, 2006. Т. 1. С. 57-60.
Мандрик И.А., Иванов В.П., Комкова Г.В., Железнова М.А. Результаты многолетнего исследования спонтанного мутагенеза на территории г. Курска и Курской области // Материалы съезда «Генетика в XXI веке: современное состояние и перспективы развития». М., 2004. Т. 2. С. 490
Мандрик И.А., Железнова М.А., Комкова Г.В. Оценка уровня хромосомных аберраций у жителей Курского региона в зависимости от неблагоприятных факторов среды // Современные вопросы медицинской науки и практики: сб. науч. тр. Курск, 2004а. С. 245-246 .
Мандрик И.А.,Железнова М.А.,Иванов В.П.,Катосова Л.Д.,Филиппова Т.В. Количественные и качественные характеристики хромосомных аберраций при радиационных загрязнениях территории проживания // I Всероссийский съезд медицинских генетиков. М., 1994. С.100.
Методические рекомендации / ЦИУВ. М.: Медицина, 1989. 113 с.
Староверов Н.Ф., Ковальчук М.Л., Агеева И.Б. След Чернобыля в Курской области [Электронный документ] / ФГУЗ «Центр гигиеныа и эпидемологии в курской области» г. Курск // Современные проблемы экологии человека и гигиены окр.среды и обеспечении сан.-эпид. благополучия населения: материалы науч. конф. URL: http://ksmumpf.ru/publ/konferencija/sovremennye_problemy_ehkologii_cheloveka_i_gigieny _okrsredy_i_obespechsan_ehpidblagopoluch_naselenija/sled_chernobylja_v_kurskoj_oblasti/ 13-1-0-100 (дата обращения: 13.09.2017).
Трубников В.И. Прикладная математическая генетика психических болезней: автореферат дис. ... докт. биол. наук / Российская Академия мед. наук. Науч. медико-генетический центр РАМН. М., 1992. 16 с.
