ЦИТОГЕНЕТИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ ВЛИЯНИЯ МАЛЫХ ДОЗ РАДИАЦИИ
НА ОНКОЛОГИЧЕСКУЮ ЗАБОЛЕВАЕМОСТЬ ЦНС
В ЭКОЛОГИЧЕСКИ НЕБЛАГОПОЛУЧНЫХ РАЙОНАХ
Адамның хромосом аппаратына иондаушы сәуленің мутагенді әсері белгілі болғаннан Семей полигон аймағындағы нейроонкологиялық науқастарда хромосом аберрацияларын зерттеу және микроядролық анализ әдістерін қолдану тағайындалды. Осы науқастар тобының эритроциттеріндегі микроядролық деңгейдің асып көбеюі және хромосомдық, хроматидтік аберрациялардың кездесетінін зерттеулер нәтижесі көрсетіп отыр. Генетикалық аппараттың осындай өзгерістерін зерттеу барысында нейроонкологиялық қана емес, басқа да ісіктердің болатындығы анықталды.
The well known mutagenic effect to chromosomic apparatus of human predermined the choice of ways of micronucler analysis and chromosomic aberrations amond neurooncological diseased people, who live near Semipalatinsk poligon. Researches showed the increase of micronuclei in erythrocytes, chromosomic and chromatide aberration of this group of sick people. Suck kinds of genetic changes make possible to find neurooncological and other tumor diseases.
Последнее десятилетие стало характерным для роста ряда заболеваний, причиной которых является загрязнение окружающей среды. В этом плане Карагандинский регион является неблагополучным ввиду сосредоточения мощного промышленного потенциала, близости ядерного полигона и резко континентального климата. Все указанные факторы воздействуют на организм человека, приводя к изменению защитно-приспособительные механизмы, в том числе и иммунной системы вследствие поражения генетического аппарата, вызывая многочисленные заболевания, включая и онкологические, среди которых немалую долю составляют опухоли головного и спинного мозга [1-5].
Нами проведены клинико-статистические исследования, включавшие эколого-генетическую характеристику человеческой популяции Карагандинской области [6]. Наиболее экологически напряженным признан Каркаралинский регион, включающий также бывший Егиндыбулакский район, находящийся в непосредственной близости от Семипалатинского испытательного полигона. Для сравнения взят Нуринский район, значительно удаленный от полигона, но идентичный по социально-экономическим условиям и этическому составу. Проведенная работа является фрагментом комплексных исследований по изучению здоровья населения и экологической ситуации региона, обусловливающих патологические заболевания мутационного происхождения [7]. Эпидемиологический анализ заболеваемости и смертности населения, проживающего в регионе Семипалатинского испытательного полигона, является необходимым для оценки и прогнозирования возможных изменений в популяции при длительном воздействии малых доз ионизирующего излучения. Нами исследована нейроонкологическая заболеваемость в Карагандинской области в целом и сравнены результаты отдельных регионов за период с 1983 по 1992 гг. Данные по заболеваемости приведены в таблице 1.
Таким образом, в районах, прилегающих к полигону, имеется более высокое нарастание заболеваемости, соответственно: 1,09±0,01 по Казыбекбийскому и 1,11±0,01 по Каркаралинскому районам. Областные показатели сравнимы с Нуринским районом и составляют 0,92 на 10000 чел. При этом отмечается подъем заболеваемости в 1988, 1989, 1991, 1992 гг. Пики заболеваемости становятся понятными, если вспомнить данные по интенсивности взрывов: в 1958–1961, 1963 и 1965 гг., когда проводились наземные взрывы. По данным Б.И.Гусева, периодичность повторения, волнообразности течения опухолей составляет 8–15, 23–25 и затем 33–37 лет. Таким образом, можно прогнозировать с учетом совпадения показателей с расчетными за изучаемый период и дальнейшие годы: с 1991 по 1995 гг., с 1997 по 1999, с 2004 по 2006 гг. и т.д.
Таблица 1
Нейроонкологическая заболеваемость в изучаемых районах на 10000 населения за 1983–1992 гг., %
Годы
|
Казыбекбийский р-н
|
Каркаралинский р-н
|
Нуринский р-н
|
1983
|
0,61
|
0,65
|
0,59
|
1984
|
0,72
|
0,75
|
0,75
|
1985
|
0,84
|
0,84
|
0,49
|
1986
|
0,94
|
0,92
|
0,76
|
1987
|
0,94
|
0,93
|
0,71
|
1988
|
1,04
|
1,11
|
0,76
|
1989
|
1,19
|
1,30
|
0,81
|
1990
|
1,15
|
1,10
|
0,75
|
1991
|
1,26
|
1,21
|
0,84
|
1992
|
1,39
|
1,36
|
0,93
|
Среднегодов.
|
1,01
|
1,2
|
0,74
|
При изучении гистоструктуры опухолей отмечается увеличение злокачественных опухолей в общей структуре от 18 до 25 %, а в регионе ядерного полигона — до 32–55 % от общего числа больных. Динамика различных форм опухолей показана в таблице 2, где видна частота различных гистологических форм за период с 1987 по 1992 гг.
Таблица 2
Частота различных гистологических форм опухолей ЦНС в динамике
за 1987–1992 гг. по Карагандинской области, %
Гистологическая структура опухолей
|
Число случаев по годам
|
1987
|
1988
|
1989
|
1990
|
1991
|
1992
|
Нейроэктодермальные опухоли
|
43,0
|
50,0
|
49,4
|
42,9
|
41,6
|
45,8
|
Оболочечно-сосудистые опухоли
|
32,2
|
29,2
|
26,9
|
34,9
|
33,9
|
30,8
|
Гипофизные опухоли
|
10,5
|
9,8
|
13,4
|
14,1
|
8,5
|
16
|
Метастатические опухоли
|
8,8
|
98
|
7,8
|
8,1
|
11,9
|
5,0
|
Опухоли спинного мозга
|
5,5
|
1,2
|
3,5
|
0,0
|
7,5
|
2,7
|
Всего
|
100
|
100
|
100
|
100
|
100
|
100
|
Так, по частоте наиболее встречаемыми являются нейроэктодермальные опухоли, в среднем составляющие 44,7 %; на втором месте — оболочечно-сосудистые — 31,1, гипофизные — 12; метастатические — 5,7; опухоли спинного мозга — 3,87 %. Общая структура гистологических форм в зоне полигона практически не отличается по соотношению основных гистроструктур, лишь имеется преобладание в первой группе злокачественных глиом, медуллобластом, во второй — злокачественные менингиомы, в третьей — краниофарингиомы, в группе метастатических опухолей в основном представлены вторичные опухоли при первичном очаге в легких, желудочно-кишечном тракте; опухоли спинного мозга с преобладанием злокачественных форм.
Однако в общей структуре отмечается подъем метастатических опухолей и опухолей спинного мозга за счет внутримозговых форм в 1991 г., нейроэктодермальных и гипофизарных опухолей в 1989 г., а пик опухолей гипофиза приходится на 1990 г. Все это говорит о том, что неодинакова периодичность опухолей разных форм. Но в то же время опять наблюдается пик подъема в 1988, 1989, 1991 гг. по разным формам. Кроме того, проведены исследования по распределению опухолей по полу и возрасту, которые представлены в таблице 3. Из таблицы видно, что злокачественные опухоли чаще поражают мужчин, на что указывает соотношение, равное 1:1,7 и возрастное распределение болезни: в возрасте 1–14 лет превалируют злокачественные глиомы, более представленные в виде медуллобластом (78 %) и злокачественным астроцитом (22 %); в этой возрастной группе не встречаются метастатические и оболочечно-сосудистые опухоли. В возрастных подгруппах 15–25 и 26–35 лет снижается частота всех опухолей. Увеличение количества злокачественных форм приходится на возрастной период 36–55 лет, достигая пика, причем увеличение идет за счет всех форм. Продолжает оставаться высоким уровень в старшей возрастной группе. Опухоли представлены глиобластомами, глиосаркомами и метастатическими опухолями головного и спинного мозга.
Таблица 3
Распределение злокачественных опухолей ЦНС по полу и возрасту, %
Гистоструктура опухолей
|
Пол
|
Возраст по годам
|
М
|
Ж
|
1–14
|
15–25
|
26–35
|
36–41
|
46–55
|
56 и старше
|
Нейроэпителиальные опухоли
|
41,4
|
27,2
|
12,5
|
4,7
|
6,0
|
17,7
|
18,1
|
9,5
|
Оболочечно-сосудистые опухоли
|
9,1
|
6,0
|
0,0
|
1,7
|
1,7
|
2,6
|
4,7
|
3,4
|
Метастатические опухоли
|
12,0
|
4,3
|
0,0
|
0,9
|
0,4
|
3,4
|
8,6
|
3,3
|
Всего
|
62,5
|
37,5
|
12,5
|
7,3
|
8,1
|
22,7
|
31,4
|
16,8
|
Смертность от нейроонкологических заболеваний составила от 0,06 до 0,2 на 10000 чел., что равняется 1–3 % от общей смертности по Казахстану. Летальность за изучаемые годы — соответственно в 1987 г. — 31,4, в 1988-м — 40,3, в 1989-м — 25,3, в 1990-м — 21,2, в 1991-м — 33,8, в 1992 г. — 18,3 %. В структуре умерших большую часть составляли злокачественные формы. Так, в 1987 г. злокачественные формы составляли 50 %, в 1988 г. — 29, в 1989 г. — 75, в 1990 г. — 50, в 1991 г. — 75 и в 1992 г. — 28 % от общего числа больных, умерших в стационаре.
Структура опухолей ЦНС по локализации выглядела следующим образом: супратенториальные опухоли составляли 68 %, субтенториальные опухоли — 13,7, опухоли гипофизарной зоны — 7,1, опухоли черепно-мозговых нервов — 2, опухоли спинного мозга — 8, на другие локализации пришлось 2 %. Была прослежена зависимость появления опухолей ЦНС от длительности проживания в регионе полигона для взрослых пациентов, родителей детей, т.е. связь с уровнем радиации в отдельные годы и полученной дозой облучения. Так, было выявлено, что риск заболеваемости повышается от 14 до 28 % (при сроках от 10 лет), при длительности проживания 30–40 лет (табл. 4).
Таблица 4
Длительность проживания нейроонкологических больных (для взрослых) или родителей
(для детей) в зоне Семипалатинского ядерного полигона, %
Распределение по полу
Кол-во лет
|
10 лет
|
20 лет
|
30 лет
|
40 лет
|
50 лет
|
Мужской
|
20,4
|
18,2
|
27,8
|
25,0
|
13,1
|
Женский
|
4,55
|
6,82
|
29,5
|
31,8
|
11,6
|
В среднем
|
14,9
|
15,1
|
28,6
|
28,8
|
12,7
|
Факторы, определяющие нейроонкологическую заболеваемость, распределились следующим образом: год рождения пациента в период с 1943 по 1962 гг. — 54 %; отягощение семейного анамнеза онкозаболеванием — 25; отягощение семейного анамнеза врожденной патологией — 6; проживание в местности с повышенным выпадением осадков — 12; производственные или медицинские вредности — 3 %. Наряду с этим у 60 % больных проведен генеалогический анализ, показавший среди родственников большой процент онкологических заболеваний и аутосомно-рецессивный тип передачи наследования предрасположенности к нейроонкологическим заболеваниям.
Наши исследования показали рост числа нейроонкологических заболеваний за последнее десятилетие как в абсолютных числах, так и в относительных показателях, зависимость заболеваемости от экологических факторов. Полученные данные по основным эпидемиологическим показателям могут быть информационной базой для разработки мероприятий по профилактике и раннему выявлению, а также своевременному лечению опухолей головного и спинного мозга.
Среди множества проблем, связанных с механизмом воздействия мутагенных факторов на организм человека, постепенное значение приобретают вопросы прогнозирования и предотвращения последствий этих воздействий [8–10]. Одним из наиболее депрессивных экологических участков являются районы, прилегающие к Семипалатинскому ядерному полигону. В настоящее время практически отсутствуют эпидемиологические исследования в этих районах, где бы изучались динамика и распространенность нейроонкологической патологии. Показатели динамики нейроонкологических заболеваний характеризуют мутационный процесс в популяции и являются составной частью генетического мониторинга.
Тяжелая экологическая ситуация диктует необходимость поиска и разработки методов, с помощью которых возможно четко и быстро определить мутагенность и канцерогенность воздействующих факторов. Одним из наименее трудоемких является микроядерный тест, т.е. подчет эритроцитов, содержащих ядерные структуры (микроядра), в мазке периферической крови. Увеличение числа клеток с микроядрами сопровождается подавлением митотической активности, что является удобным скрининговым методом для определения цитогенотоксичности и мутагенности различных химических веществ и физических факторов. При микроядерном анализе для канцерогенов и ионизирующей радиации в литературе описана четкая зависимость «доза–эффект». По данным различных авторов, спонтанный уровень эритроцитов с микроядрами у здоровых людей колеблется от 1,0±0,01 до 0,4±0,1 % [11]. Также доступным методом оценки состояния генетического аппарата является метод исследования хромосомного набора.
Материалы и методы
В качестве объекта исследования служили больные с доброкачественными, переходными и злокачественными нейроонкологическими опухолями, а также здоровые люди, проживающие в районе Семипалатинского ядерного полигона. В наших исследованиях использовался микроядерный анализ в эритроцитах периферической крови и изучались хромосомные аберраций в лимфоцитах периферической крови.
Микроядерный анализ. Для определения количества микроядер в эритроциатах получают тонкий мазок крови на предметном стекле, фиксируют его в метаноле и окрашивают в растворе гематоксилин-эозина. Анализируют под микроскопом 10000 эритроцитов [12, 13].
Методика культивирования лимфоцитов периферической крови для исследования хромосомных аберраций [5]. Во флаконы разливают по 0,5 мл цельной крови добавляют 6 мл питательной среды RPМП-640, 1,5 мл сыворотки и фитогемаглютинин по 0,1 мл (DifcoM). Культивирование проводят при 37 0С в течение 56 ч. Для накопления клеток в стадии метафазы в культуру крови за 1,5 ч до окончания культивирования вводят колхицин (0,5 мкг/мл). По окончании культивирования центрифугированием получают осадок клеток, который подвергают гипотонической обработке. Фиксацию клеток производят в трех сменах смеси метанол — уксусная кислота (3:1). Полученную в последней порции фиксатора клеточную взвесь наносят каплями на охлажденное влажное предметное стекло. Окраску препарата производят раствором красителя Гимзы.
Результаты и обсуждение
С целью определения состояния генетического аппарата больных с нейроонкологическими опухолями из районов, прилегающих к Семипалатинскому ядерному полигону, нами проведен анализ микроядер в эритроцитах. Среди обследованных были 15 больных с доброкачественными, 30 больных со злокачественными и 30 больных с переходными опухолями. В качестве контроля служили 50 здоровых людей из этих же районов и 15 нейроонкологических больных из благополучного региона. Исследования проводились дважды с интервалом в 1–1,5 месяца. Повторные исследования показали стабильность полученных результатов. Результаты исследований приведены в таблице 5.
Таблица 5
Данные микроядерных исследований
Исследуемая группа
|
Количество больных
|
Микроядра, %
|
Контрольная группа №1
|
50
|
0,43±0,01
|
Контрольная группа №2
|
15
|
0,34±0,01
|
Доброкачественные опухоли
|
15
|
1,31±0,15
|
Переходные опухоли
|
30
|
2,14±0,07
|
Злокачественные опухоли
|
30
|
3,5±0,15
|
Из таблицы видно, что количество микроядер выше у больных с опухолями из региона полигона, чем в контрольных группах. В то же время у больных с нейроонкологической патологией из контрольной группы № 2 имеет место шесть случаев увеличения количества микроядер в сравнении с нормой, но укладывающиеся в её верхний предел.
По данным Н.Н.Ильинских [12], уровень микроядер у здоровых людей составляет 0,14 %. В то же время, по нашим данным, у контрольной группы имеется превышение этого показателя в 1,3 раза, что говорит о мутагенном влиянии радиационного излучения на популяцию региона в целом. Результаты корреляционного анализа свидетельствует, что образование крупных микроядер тесно связано с геномными нарушениями хромосомного аппарата (т = 0,70; р<0,05), в то время как уровень клеток с мелкими микроядрами коррелирует с частотой нарушений в структуре хромосом (т = 0,60; р<0,05). Установлено, что частота эритроцитов с мелкими микроядрами не зависит от уровня патологии митоза, многогрупповых мета- и анафаз (во всех случаях р<0,05). В то время как уровень клеток с крупными микроядрами тесно связан с патологией митоза и отставанием отдельных хромосом в мета- и анафазах и свидетельствует о том, что крупные микроядра, по-видимому, образованы отставшими хромосомами, а мелкие — в основном структурными аберрациями хромосом. Таким образом, приведенные данные показывают связь между цитогенетическими нарушениями и образованием микроядер.
При сравнении данных микроядерного тестирования у контрольной группы в регионе полигона и Нуринском районе было замечено, что уровень эритроцитов с микроядрами не зависит от природных факторов, а зависит от радиационного фона. Кроме того, у коренных жителей Нуринского района этот показатель в 2–3 раза ниже, чем в Казыбекбийском и Каркаралинском районах, тогда как у мигрантов число клеток одинаково. При сравнении крови родителей, детей и внуков отмечено повышение уровня клеток с микроядрами у детей в большей мере, чем у родителей, со снижением этого показателя у 50 % внучатого поколения. Полученные данные позволили сделать вывод о передаче генетического неблагополучия последующим поколениям. Анализ уровня эритроцитов с микроядрами у лиц, отягощенных в семейном анамнезе онкозаболеваниями, свидетельствует о высокой связи с возникновением семейных случаев раковых заболеваний и наличием у исследуемого нестабильности генома высокой степени. Накоплено большое количество данных о связи между воздействием ионизирующего излучения и хромосомными аберрациями в соматических клетках человека. Поэтому количественная и качественная оценки хромосомных нарушений могут служить критериями онкогенного воздействия излучения на организм человека [14].
Нами обследовано 40 человек из Казыбекбийского и Каркаралинского районов. Из них 23 мужчины, 17 женщин. Выявлено 15 чел. с различной неврологической патологией, 15 чел. — с нейроонкологическими заболеваниями, 10 чел., по данным анкетирования, были абсолютно здоровы. Контакта с профессиональными вредностями не имели, никто из исследуемых не получал лучевую и химиотерапию. Кровь культивировали по описанной методике. После фиксирования препаратов анализировали от 100 до 180 метафаз для каждого индивидуума. Для изучения аберраций хромосом было проанализировано 6000 метафаз. Частота клеток с аберрациями хромосом в контроле составила 2,2 %. У онкологических больных с опухолями ЦНС аберрации составила 2,3 %, а у больных с наследственными заболеваниями ЦНС — 2,4 %. Распределение аберраций по типу отдельных нарушений показало преобладание аберраций хромосомного типа над хроматидными и составило соответственно для опухолей ЦНС и наследственными заболеваниями ЦНС следующие соотношения 65,5 к 35,5 % и 67,04 к 32,95 % (табл. 6).
Таблица 6
Достарыңызбен бөлісу: |