Алтаева НҰрсҰлу Закирияевна Ақмола облысының уран өндіретін өңірлерінде тіршілік ететін тышқан тәріздес кемірушілерді цитогенетикалық зерттеу

Биология ғылымдарының кандидаты ғылыми дәрежесін алу үшін

дайындалған диссертацияның
АВТОРЕФЕРАТЫ

Қазақстан Республикасы

Астана, 2010

Диссертациялық жұмыс «Астана медицина университеті» АҚ Радиобиология ғылыми орталығында және ҚР БҒМ Жалпы генетика және цитология институтында орындалған

Ғылыми жетекшілері: медицина ғылымдарының докторы

П.Қ. Қазымбет
биология ғылымдарының докторы

Р.Ж. Жапбасов

Р.Қ. Қарақұлов

Т.С. Балмұқанов

Жетекші ұйым: ҚР ҒжБМ Ботаника және

фитоинтродукция институты

Диссертация «____» ________ 2010 жылы сағат ____ «Астана медицина университеті» АҚ Д 09.17.04 диссертациялық кеңесінде қорғалады. Мекен жайы: 010000, Астана қаласы, Бейбітшілік көшесі 49 «А»
Диссертациямен «Астана медицина университеті» АҚ кітапханасында танысуға болады. Мекен жайы: 010000, Астана қаласы, Бейбітшілік көшесі 49 «А»

Автореферат «__» __________ 2010 жылы таратылды.

Диссертациялық кеңестің

ғылыми хатшысы,

медицина ғылымдарының докторы Д.С. Тәжібаева

Солтүстік Қазақстан аймағы уранның 34 кен орындары және 19 кәсіпорындары орналасқан уранның эндогенді кен орындарының негізгі орталығы болып саналады. Бұл жерлердегі уран өндіру жұмыстарының нәтижесінде, жалпы радиоактивті белсенділігі 168,4 мың Кu, көлемі 61 млн. тонна радиоактивті қалдықтар жинақталған [Kazymbet P.K., Seisebaev A.T., 2002].

Жүргізілген радиоэкологиялық жұмыстардың негізінде Солтүстік Қазақстанның уран өндірілетін өңірлерінде радиоактивті ластанған жерлер анықталған [Қазымбет П.Қ. 2006; Имашева Б.С., 2008; Бахтин М.М., 2008]. Биогеоценоздардың радиоактивті заттармен ластануы ағзалардың мекен ету ортасындағы жаңа абиотикалық фактор болып саналады. Сондықтан иондаушы сәулелердің әсерінің генетикалық салдарын анықтау үшін табиғи популяциялар мен экожүйедегі генетикалық процестерді зерттеу керек [Дубинин Н.П., 1989; Зайнуллин В.Г., 1998; Бигалиев А.Б., Бигалиев А.А., 2007]. Өсімдік және жануар популяциялары үшін қоршаған ортаның радиоактивті ластануының әсерін зерттеу, табиғи бірлестікте пайда болатын генетикалық салдарлардың мөлшерін анықтауда негізгі роль атқарады [Шевченко В.А., Печкуренков В.Л., Абрамов В.И., 1992].

Жануарларды зерттегенде алынған ғылыми нәтижелер техногенді факторлардың адамзат үшін қауіптілігін бағалауға мүмкіндік береді [Fregda K., Persson F., Stenseth N., 1980; Nagasawa H., Little J.B., 1992; Аклеев А.В., Киселев М.Ф., 2001]. Сүтқоректілердің тест-объектілерінің құрамына кіретіндігі жөніндегі негізгі ережелер Радиациялық қауіпсіздік жөніндегі Халықаралық комиссия жариялымында жарыққа шыққан [Публикация 91 МКРЗ, 2004]. Сонымен қатар, жануарлар экожүйенің маңызды элементтерінің бірі болып табылғандықтан, иондаушы сәулелердің ағзаға және жануарлар популяциясына генетикалық әсерін зерттеу жалпы биогеоценоз үшін теориялық және практикалық маңызы зор [Криволуцкий Д.А.,1983].

Жануарлар популяциясының техногенді-ластанған аймақтарда ұзақ уақыт мекендеуі, олардың тұқым қуалау аппаратының өзгеруіне әкелуі мүмкін. Сондықтан, иондық радиацияның тұрақты төменгі дозасымен сәулеленген популяцияларды бақылаудың ғылыми практикалық маңызы зор. Өйткені, жануарлардағы мутагендік факторлардың әсерінен пайда болған микроэволюциялық өзгерістер популяциялық деңгейде зерттеу құнды болып саналады [Ильенко А.И., Крапивко Т.П.,1989; Жапбасов Р.Ж., 2006].

Радиобиологиялық және цитогенетикалық ғылыми әдебиеттердегі мағлұматтарға талдау жасағанда уран өндірісінің аумақтарында мекендейтін сүтқоректілер популяцияларының хромосомаларының сипаттамалары толық зерттелмегені анықталды.

Уран рудасын шығару және қайта өңдеу, радиоактивті қалдықтарды сақтау шараларымен қалыптасқан күрделі радиоэкологиялық жағдайдың табиғи сүтқоректілер популяциясы үшін потенциалды қауіптілігі диссертациялық жұмыс тақырыбының маңыздылығы мен өзектілігін дәлелдейді.

Жұмыстың мақсаты

Ақмола облысының уран өндіретін аймағында мекендейтін тышқан тәріздес кемірушілердің тіршілік ету ортасының радиациялық жағдайын зерттеу және оларға әсер ететін техногендік ластанудың цитогенетикалық салдарын бағалау.

1 Тышқан тәріздес кемірушілер тіршілік ететін жерлердің радиоэкологиялық жағдайын зерттеп, гамма-сәулесінің эквивалентті доза қуатын, альфа-, бета- бөлшектер ағымы тығыздығын өлшеу.

2 Зерттелген аймақтағы топырақ, өсімдік, су үлгілерінде радионуклидтердің мөлшерін анықтау, тіршілік ететін тышқан тәріздес кемірушілердің мүмкін болатын дозалық жүктемесін анықтау.

3 Тышқан тәріздес кемірушілердің сүйек миы жасушаларындағы геномдық мутациялар мен хромосомалық аберрациялардың кездесу жиілігін зерттеу.

4 Тышқан тәріздес кемірушілердің қан эритроциттерінде микроядролардың кездесу деңгейін бағалау.

Жұмыстың ғылыми жаңалықтары

Степногор тау-химиялық комбинатының радиоактивті қалдықтар жинақталып сақталатын қоймасының маңында тышқан тәріздес кемірушілердің тіршілік ету ортасын бақылау тобының тышқандары тіршілік ететін «таза» жерлермен салыстырғанда гамма–сәулесінің эквивалентті дозасының қуаты 6 есеге дейін, бета-бөлшектерінің ағым тығыздығы 15 есеге дейін жоғары болатындығы анықталды.

Бұл жерлердегі топырақ, су және өсімдік үлгілерінде ²³⁸U, ²²⁶Ra, ²³²Th және ²¹⁰Pb концентрациясы «таза» аймақпен салыстырғанда 2 еседен 52 есеге дейін жоғары болды.

Бақылау тобының тышқандарымен салыстырғанда радиоактивті-ластанған жерлерде мекендейтін тышқандардың сіңірген дозасының мөлшері 10-нан 19 есеге дейін жоғары болу мүмкіндігі анықталды.

Алғашқы рет Ақмола облысының уран өндіретін өңірінде мекендейтін тышқандар (Allactaga major Kern. және Allactaga saltator Eversman.) цитогенетикалық зерттелуге алынып, сүйек миы тініндегі цитогенетикалық тұрақсыздықтың деңгейі негізінен гипердиплоидты, полиплоидты және хромосомаларында аберрациялары бар жасушалардың сандарының артуымен байланысты болатындығы айқындалды.

Тышқандардың қан жасушасындағы цитогенетикалық тұрақсыздықты зерттеу барысында техногенді факторлардың әсерін айқындайтын микроядролардың кездесу жиілігінің жоғарылайтындығы байқалды.

Сүйек кемігінде және қан жасушаларында айқындалған цитогенетикалық өзгерістер тышқан тәріздес кемірушілерді (Allactaga major Kern., Allactaga saltator Eversman.) қоршаған ортаның техногенді ластану дәрежесін айқындайтын биоиндикатор ретінде пайдалануға болатындығын көрсетеді.

Практикалық құндылығы

Уран өндіретін өңірлердің маңында мекендейтін тышқандардың тіршілік ету ортасын радиоэкологиялық тұрғыда зерттегенде алынған мәліметтер, осы аймақта жүргізілетін қоршаған орта объектілерін радионуклидтерден тазарту шараларына пайдаланылады. Сонымен қатар алынған нәтижелерді радиоактивті-ластанған аймақтарда тұратын адамдарда болатын кейінгі салдарларды болжау үшін қолдануға болады.

Тышқандарды цитогенетикалық тұрғыда зерттеу:

• 
  радиоактивті ластанудың кейінгі генетикалық салдарларын айқындауға;
  
• 
  қолайсыз ортаға ағзаның бейімделу процестері туралы мәліметтерді толықтыруға мүмкіндік береді.
  

1 Төменгі дозадағы иондық радиацияның тұрақты әсер ету ортасында тіршілік ететін тышқандарда цитогенетикалық тұрақсыздық деңгейі спонтандық деңгейден дәйекті түрде жоғары болды.

2 Уран өндіретін өңірде мекендейтін тышқан тәріздес кемірушілердің қан жасаушы тініндегі гиподиплоидты, гипердиплоидты хромосомалардың, хромосомалық аберрациялардың және перифериялық қан жасушасындағы микроядролардың кездесу жиілігін биоиндикаторлық мақсатқа пайдалануға болады.

3 Тышқан тәріздес кемірушілерді зерттеуде алынған мәліметтер иондаушы сәулелердің тірі ағза популяцияларына цитогенетикалық қауіп-қатер әсерін анықтап, генетикалық салдарлар туралы болжам жасауға мүмкіндік береді.

Диссертациялық жұмыстың нәтижелері «Астана медицина университеті» биология кафедрасында оқу үрдістеріне, «Медициналық Радиобиология Ғылыми Орталығы» ғылыми зертханасына енгізілді.

Диссертациялық жұмыстың негізгі нәтижелері II және III Халықаралық ғылыми-тәжірибелік «Уран өндіретін өңірлердегі медициналық – биологиялық және экологиялық проблемалар» атты конференцияда (Астана, Қазақстан, 2005; 2007); «Медицинадағы жаңа технология» атты жас ғалымдардың ғылыми конференциясында (Астана, Қазақстан, 2006); «Қазіргі таңдағы Қазақстанда инновациялық даму және ғылымның қажеттілігі» атты Республикалық ғылыми-тәжірибелік конференцияда (Алматы, Қазақстан, 2007); «Семей сынақ полигоны. Радиациялық зардаптары мен таратпау мәселелері» атты III Халықаралық ғылыми - тәжірибелік конференцияда (Курчатов, Қазақстан, 2008); «Эндо- және экзоэкологиялық әсерлердің ағзаның ішкі ортасына саногенді және патогенді әсерлері» Еуразиялық симпозиумда (Шолпан-Ата, Қырғыз Республикасы, 2009); 51 ші халықаралық қатынасумен өткізілген жас ғалымдар конференциясында (Астана,Қазақстан, 2009); «Медициналық білім берудің мәселелері, ғылым және практика» атты халықаралық ғылыми-тәжірибелік конференцияда (Астана, Қазақстан, 2009); «Геном мен қоршаған ортаның байланысы, генетикалық токсикология» атты 15 Александр Холландердің халықаралық конкурсінде (Астана,Қазақстан, 2009); «Иондық сәуленің медициналық және экологиялық әсерлері» атты V халықаралық ғылыми – тәжірибелік конференцияда (Томск, Ресей, 2010) баяндалды.

Диссертациялық жұмыс тақырыбы бойынша баспада 14 жұмыс жарық көрді. Жұмыс № ҒТБ-0345 «Радиациялық –токсикалық әсерлердің ұзақ уақыт жағдайындағы Қазақстанның солтүстік өңіріндегі халықтың денсаулығын медициналық және әлеуметтік тұрғыда бағалау» ғылыми зерттеу жұмысының жоспарына сәйкес орындалған.

Диссертациялық жұмыс кіріспеден, әдеби шолудан, зерттеу материалдары мен әдістерін сипаттаудан, өзіндік зерттеулерден, қорытынды, тәжірибелік ұсыныстардан, қолданылған әдебиеттер тізімінен тұрады. Диссертацияның көлемін компьютермен терілген 100 бет құрайды. Жұмыс 28 сурет және 12 кестемен көркемделген.

Жергілікті жерлерді радиометриялық зерттеу жұмыстары, тышқан тәріздес кемірушілерді цитогенетикалық зерттеу, зерттеу нәтижелерін талдау және сараптау, мәліметтерді жинақтау, оны өңдеу, тұжырым мен қорытындыны жазу толығымен авторға тиесілі.

Қоршаған ортада тіршілік ететін жануарларға генетикалық зерттеулер жүргізгендегі ең негізгі мәселе – ол зерттеулер жүргізетін тест объектіні таңдап алу болады. Тәжірибе жүргізілетін жан-жануарлар бақылау және тәжірибе аймақтарында тіршілік етуі және олардың биологиялық және тіршілік ету сипаттамалары бірдей болуы шарт. Степногор тау-химиялық комбинатының (СТХК) радиоактивті қалдықтарды сақтайтын қоймасының маңайында тіршілік ететін сүтқоректілердің ішінен жоғарыда айтылған талаптарға сәйкес екі түрлі тышқан тәріздес кемірушілер бар. Олар үлкен тышқан (Allactaga major Kern.) және секіргіш –тышқан (Allactaga saltator Eversman.). Барлығы 136 жануарларға цитогенетикалық зерттеу жүргізілді. СТХК радиоактивті қалдықтарды сақтайтын қоймасының санитарлы аймағының сыртында (100-200 м), солтүстік-шығыс бағытында 42 үлкен тышқан (Allactaga major Kern), 37 секіргіш тышқан (Allactaga saltator Eversman.), бақыланатын аймақта 26 үлкен тышқан (Allactaga major Kern) және 31 секіргіш тышқан (Allactaga saltator Eversman.) түнгі уақытта автомобильдің жарығы мен торды пайдалану арқылы 2005-2006 жылдары маусым-шілде айларында ұсталынды. Бақыланатын топтың жануарлары ^{өндіріс орындарынан тыс, Степногор қаласынан 10 20 км алшақтықта орналасқан, қалыпты радиациялық фонды, географиялық көрсеткіштері бойынша ұқсас аймақтан ұсталынды.} Ауланған тышқандардың мекендейтін жерлерінде -сәулесінің эквивалентті дозасының қуаты, - және -бөлшектерінің тығыздық ағымдары «РКС-01-Соло» дозиметр-радиометрмен өлшеніп, топырақ, өсімдік және су үлгілері зертханалық зерттеу жұмыстарына алынды ^{(кесте 1)}.

Топырақ үлгілері тышқан тәріздес кемірушілер тіршілік ететін Степногор тау-химиялық комбинатының (СТХК) радиоактивті қалдықтар сақтайтын қоймасының санитарлы қорғалатын аймақтан тыс (100-200 м) солтүстік-шығыс бағытынан, олардың індерінен және бақылау тобының тышқандары тіршілік ететін «таза» жерлерден алынды. Зертханада топырақ, өсімдік және су үлгілері даярлау кезеңінен өткізіліп, олардағы радионуклидтерді анықтауға бағытталған радиоспектрометриялық және радиохимиялық талдау жұмыстары СТХК және Ұлттық ядролық орталықтың ядролық физика Институтының қызметкерлерімен бірігіп іске асырылды. Топырақ, өсімдік және су үлгілерінің радиоспектрометриялық талдау жұмыстарына альфа-, бета-, гамма-детекторлары бар спектрометрлік комплекс «Прогресс» және таза германий детекторы бар «Canberra» құрылғылары қолданылды.

Жалпы саны 40 тышқан тәріздес кемірушілердің сүйек кемігінен метафазалық пластинкалары бар препараттар даярланды. Цитогенетикалық препараттар Ford C.E., Hamerton J.L. (1956) Макгрегор Г., Варли Дж. (1989) және Жапбасовтың (2006) әдістемелерінің негізінде жасалынды. Метафазалық пластинкалар «Видео-Тест-Карио 3,0» компьютерлік жүйесінде талданып, суретке түсірілді. Цитогенетикалық талдаулар мен хромосомалық аберрацияларды зерттеу барысында сүтқоректілердің цитогенетикасына негізделген ғылыми-әдістемелік нұсқауға сәйкес жұмыстар атқарылды. Жалпы саны 96 тышқан тәріздес кемірушілердің құйрық бөлімінен алынған қан жағындысы микроядролық тестке алынды. Препараттар Ильинских Н.Н., Новицкий В.В. және т.б. (1992), Юркин А.Ю. (2002 ж) әдістерімен дайындалды.

Тышқан тәріздес кемірушілердің мүмкін болатын сіңірген дозасын есептеу үшін Д.П. Осановтың (1990) және Ю.А. Маклюк, С.П. Гащактың (2007) тура дозиметрия әдістері қолданылды. Мүмкін болатын сіңірілген дозаны есептеу барысында тышқан тәріздес кемірушілер мекендейтін жерлерде өлшенген гамма-сәулесінің қуаты мен бета-сәулесінің тығыздық ағымының мәліметтері қолданылды.

Салыстыру t-Стьюдент критерийімен анықталды. Сандық талдау Pentium IV сыныптық компьютерінде «Microsoft-Excel» және «Statistica 6,0 for Windows» бағдарламалық өңдеу әдістері бойынша жүзеге асырылды.

Зерттеу нәтижелері мен талқылау

Тышқан тәріздес кемірушілердің тіршілік ету орталарының радиометриялық көрсеткіштері

СТХК радиоактивті қалдықтарды сақтайтын қоймасының солтүстік-шығыс бағытында үлкен тышқандардың (Allactaga major Kern.) және секіргіш тышқандардың (Allactaga saltator Eversman.) ұсталынған жерлерде және олардың індерінде гамма-сәулесінің эквивалентті доза қуаты 0,64 0,80 мкЗв/сағ. ауытқып, бақылау тобының тіршілік ететін жерлерімен салыстырғанда 5-6 есеге (р<0,001) дейін жоғары болды (кесте 2-3). Бұл жерлерде ұсталынған тышқан тәріздес кемірушілердің тіршілік ету орталарында және індерінде бақыланатын «таза» жерлермен салыстырғанда альфа-бөлшектермен ластану анықталып, альфа-бөлшегінің ағым тығыздығы 0,93-тен 1,97 бөлш./см²хмин ауытқыды. СТХК радиоактивті қалдықтарды сақтайтын қоймасының маңындағы үлкен тышқандардың (Allactaga major Kern.) және секіргіш тышқандардың (Allactaga saltator Eversman.) мекендейтін жерлерде және олардың індерінде бақылау тобының тіршілік ететін ортасымен салыстырғанда бета-сәулесінің тығыздық ағымы 12-ден 15 есеге (р<0,001) дейін жоғары болды (кесте 2-3).

Тышқандардың тіршілік ету ортасында топырақтағы, судағы және өсімдіктерде радионуклидтердің мөлшерін анықтау маңызды, өйткені олар жартылай ыдырау кезеңі мен энергиясы әртүрлі радионуклидтердің әсеріне ұшырайды [Таскаев А.И., Тестов Б.В. и др., 1988].

Тышқандардың мекендейтін СТХК радиоактивті қалдықтарды сақтайтын қоймасының солтүстік және шығыс бағытынан алынған топырақ үлгілерінде ²³²Th радионуклидінің мөлшері бақыланатын аймақтан алынған топырақ үлгілерімен салыстырғанда сәйкесінше 4 және 6 есе (р<0,05) жоғары болды. СТХК солтүстік және шығыс бағытындағы топырақ үлгілерінде ²²⁶Ra радионуклидінің мөлшері бақылау аймағымен салыстырғанда 5 есе (р<0,05) жоғары болды. СТХК радиоактивті қалдықтарды сақтайтын қоймасының солтүстік және шығыс бағытындағы топырақ үлгілерінде ²¹⁰Pb радионуклидінің мөлшері бақылау аймағынан алынған үлгілермен салыстырғанда 3 есе (р<0,05) жоғары болса, солтүстік бағытында ²³⁸U мөлшері 2 есе (р<0,05) жоғары болды (1 сурет).

Кесте 2 - Тышқан тәріздес кемірушілер ұсталынған жерлердің радиометриялық көрсеткіштері (жер бетінен 5 см ара қашықтықта )

Кесте 3   Тышқан тәріздес кемірушілердің індеріндегі радиометриялық көрсеткіштер

СТХК радиоактивті қалдықтарды сақтайтын қоймасының шығыс бағытында өсетін өсімдік үлгілерінде ²²⁶Ra мөлшері 2 есе (р<0,05), қойманың солтүстік бағытында ²¹⁰Pb мөлшері 3 есе (р<0,05) бақылау үлгілерімен салыстырғанда жоғары болды. Бұрынғы мәліметтер бойынша басқа өңірлерде радиоактивті қалдықтарды сақтайтын қоймалардың маңында радионуклидтермен ластану 500-700 м – дейін таралатындығы, ал дамбадан 200 м арақашықтықта альфа-белсенді радионуклидтердің ластанбаған топырақпен салыстырғанда 10 есе жоғары болатындығы көрсетілген [Зыкова А.С., Рыжов А.Н. и др.,1985].

Сурет 1 - Тышқан тәріздес кемірушілердің мекен ету ортасынан алынған топырақ үлгілеріндегі радионуклидтердің мөлшері, Бк/кг

Сурет 2 - Тышқан тәріздес кемірушілердің індерінен алынған топырақ үлгілеріндегі радионуклидтердің мөлшері, Бк/кг
Ескерту – х – бақылау аймағымен салыстырғанда айырмашылық айқындылығы

Тышқан тәріздес кемірушілер ауланған жерлерде СТХК радиоактивті қалдықтарды сақтайтын қоймасына таяу орналасқан ашық су қоймасындағы су үлгісіндегі ²³⁸U және ²²⁶Ra мөлшері бақылау үлгілерінен 2 есеге дейін (р<0,05) жоғары болды.

Радиоактивті ластанған жерлерде мекендейтін Allactaga major Kern. иондық сәулеленуден мүмкін болатын сіңірген доза мөлшері 0,059 мГр/тәуліктен 0,074 мГр/тәулікке ауытқыса, бақыланатын топтың жануарларында дозалық жүктеме 0,005 мГр/тәуліктен 0,007 мГр/тәулікке ауытқыды. Бұл көрсеткіш бойынша тәжірибе тобының мүмкін болатын дозалық жүктемесі бақылау тобымен салыстырғанда 10-нан 12 есеге (р<0,05) дейін жоғары болды.

СТХК радиоактивті қалдықтар сақтайтын қоймасының маңында мекендейтін Allactaga saltator Eversman. үшін мүмкін болатын дозалық жүктеме 0,059 мГр/тәуліктен 0,074 мГр/тәулікке ауытқыса, бақылау тобының тышқандары үшін мүмкін болатын дозалық жүктеме 0,003 мГр/тәуліктен 0,007 мГр/тәулікке ауытқыды. Бақылау тобымен салыстырғанда мүмкін болатын сіңірілген дозалық жүктеме мөлшері 10–нан 19 есеге (р<0,05) дейін жоғары болды.

Қорыта айтқанда, тышқан тәріздес кемірушілер мекендейтін СТХК радиоактивті қалдықты сақтайтын қойманың маңын радиометриялық зерттеу барысында осы маңда мекендейтін тышқан тәріздес кемірушілер популяциясы тұрақты иондық сәулелердің әсеріне ұшырайтындығы анықталды.