Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы: отдалённые пострадиационные эффекты иммунной системы .20
1.1. Иммунный статус у лиц, подвергшихся радиационному воздействию, в отдалённые сроки 20
1.1.1. Последствия атомных бомбардировок в Японии .20
1.1.2. Последствия аварии на Чернобыльской АЭС .26
1.1.3. Отдалённые эффекты у населения прибрежных сёл реки Течи .32
1.1.4. Состояние иммунитета у персонала атомных предприятий и пациентов после лучевой терапии 35
1.2. Механизмы радиационной модификации системного иммунитета в отдалённые сроки .38
1.2.1. Нарушения иммунного гомеостаза 39
1.2.2. Апоптоз лимфоцитов и клеток-предшественников .43
1.2.3. Регуляция иммунных ответов 47
1.2.4. Структура и репертуар антиген-распознающего рецептора Т-лимфоцитов (TCR) .53
1.2.5. Изменения презентации антигена 55
1.2.6. Радиационно-индуцированное преждевременное старение иммунной системы .58
1.2.7. Другие механизмы формирования особенностей иммунитета в отдалённые сроки после облучения .60
1.3. Значение иммунитета в развитии отдалённых радиационно индуцированных эффектов .65
1.3.1. Противоопухолевые иммунные ответы 66
1.3.2. Значение пострадиационной модификации иммунитета в развитии отдалённых эффектов ионизирующей радиации 74
1.4. Генетические механизмы радиочувствительности иммунной системы .79
1.4.1. Генетическая предрасположенность к злокачественным опухолям 79
1.4.2. Влияние генетического полиморфизма на радиационные эффекты 80
1.4.3. Влияние ионизирующей радиации на экспрессию генов 85
Глава 2. Материал и методы исследования 92
2.1. Краткая характеристика радиационной ситуации в бассейне реки Течи .92
2.2. Основные характеристики обследованных групп .94
2.3. Методы исследования 105
2.3.1. Иммунологические исследования 105
2.3.2. Определение интенсивности апоптоза и некроза лимфоцитов 111
2.3.3. Определение количества TCR-мутантных лимфоцитов 113
2.3.4. Определение количества лимфоцитов с блоком клеточного цикла .113
2.3.5. Определение пролиферативной активности лимфоцитов .114
2.3.6. Цитогенетические исследования 115
2.3.7. Оценка оксидативного статуса .117
2.3.8. Молекулярно-генетические исследования 120
2.3.9. Оценка клеточного состава периферической крови 122
2.3.10. Методы статистической обработки данных .123
Глава 3. Иммунный статус у жителей прибрежных сёл реки течи в отдалённые сроки после хронического радиационного воздействия .125
3.1. Функциональное состояние системного иммунитета у жителей прибрежных сёл реки Течи в отдалённом периоде 126
3.2. Иммунный статус у людей, перенесших хронический лучевой синдром, в отдалённые сроки 139
3.3. Функциональное состояние системного иммунитета в отдалённые сроки у людей, подвергшихся внутриутробному облучению .147
3.3.1. Особенности системного иммунитета у лиц, облучённых внутриутробно и в раннем постнатальном периоде развития 147
3.3.2. Сравнительный анализ показателей системного иммунитета в отдалённые сроки после внутриутробного и постнатального облучения .161
Глава 4. Механизмы отдалённых изменений иммунитета вследствие хронического радиационного воздействия 174
4.1. Особенности системного иммунитета у облучённых людей с повышенным уровнем хромосомных аберраций в отдалённые сроки после хронического радиационного воздействия .172
4.2. Иммунный статус у облучённых лиц с повышенным уровнем TCR-мутаций .182
4.3. Иммунный статус у облучённых лиц с повышенной долей лимфоцитов с блоком клеточного цикла 191
4.4. Оксидативный статус людей, подвергшихся хроническому радиационному воздействию, в отдалённом периоде .200
4.5. Апоптоз лимфоцитов и иммунный статус у облучённых людей 202
Глава 5. Ассоциативные связи показателей системного иммунитета у облучённых людей с генетическими факторами 216
5.1. Влияние полиморфизма генов, регулирующих иммунный ответ, на показатели системного иммунитета у облучённых людей .217
5.2. Особенности системного иммунитета у облучённых лиц, имеющих однонуклеотидные полиморфизмы генов, ассоциированных со злокачественными новообразованиями 230
5.3. Транскрипционная активность генов, регулирующих иммунные ответы, у облучённых людей в отдалённые сроки 249
Глава 6. Биологические маркеры лейкозов у людей, подвергшихся хроническому радиационному воздействию .258
6.1. Особенности динамики клеточного состава периферической крови у облучённых людей, заболевших впоследствии острыми лейкозами 259
6.2. Особенности динамики клеточного состава периферической крови у облучённых людей, заболевших впоследствии хроническим миелолейкозом 273
Заключение .294
Выводы .327
Практические рекомендации .331
Список сокращений и условных обозначений .333
Список основных терминов .338
Список литературы .342
Приложение 384
- Последствия атомных бомбардировок в Японии
- Влияние ионизирующей радиации на экспрессию генов
- Сравнительный анализ показателей системного иммунитета в отдалённые сроки после внутриутробного и постнатального облучения
- Особенности динамики клеточного состава периферической крови у облучённых людей, заболевших впоследствии хроническим миелолейкозом
Последствия атомных бомбардировок в Японии
По результатам многолетних исследований лиц, переживших атомные бомбардировки в Японии и подвергшихся острому облучению в высоких дозах, предполагается, что индукция ИР отдалнных эффектов ассоциирована с иммунными механизмами [195]. Согласно результатам наблюдений в Хиросиме и Нагасаки, даже через несколько десятилетий у облучённых людей сохранялись изменения в ИС. Так, при исследовании реактивности ЛПК к аллогенным антигенам в смешанных культурах лимфоцитов (СКЛ) у пострадавших от атомной бомбардировки было выявлено значительное снижение ответа СКЛ с увеличением дозы облучения. Данный эффект объяснялся нарушением функций тимуса и был особенно выраженным у облучённых лиц, возраст которых превышал 15 лет на время облучения. У людей, переживших атомные бомбардировки, также были отмечены функциональные отклонения в ответе Т-лимфоцитов на фитогемаглютинин (ФГА) [300]. Дальнейшие исследования [196, 346] показали, что острое облучение в высоких дозах оказывало длительное негативное действие на функциональный потенциал Т-клеточных популяций, задействованных в продукции ИЛ-2, который влияет на пролиферацию и развитие Т-клеток.
В отдалённые сроки в периферической крови у лиц, облучённых в дозах более 1,5 Гр, было также отмечено снижение доли зрелых CD3+ лимфоцитов, в основном, за счёт наивных Т-хелперов (CD4+CD45RA+). Доля CD4–CD8–+ лимфоцитов у этих людей была значительно повышена. Предполагается, что эта Т-клеточная субпопуляция может дифференцироваться по пути, несвойственному CD4+ или CD8++ лимфоцитам [187]. Дальнейшие наблюдения показали, что доля CD4+ клеток оставалась длительное время сниженной у лиц с высокими дозами. Аналогичная закономерность имела место и в отношении наивных CD4+CD45RA+ лимфоцитов, тогда как доля CD8+ клеток измененялась незначительно [188].
Таким образом, острое облучение в больших дозах приводило к длительному нарушению способности облучённых лиц поддерживать пул наивных CD3+ клеток. Показано, что способность CD3+ лимфоцитов пролиферировать in vitro после стимуляции такими токсинами Staphylococcus aureus, как SEB, SEC-2, SEC-3, SEE и TSST-1 у облучённых лиц прогрессивно снижалась с увеличением дозы излучения. Пролиферативная активность CD3+ лимфоцитов коррелировала со снижением доли наивных CD4+CD45RA+ клеток, но не CD4+CD45RA– клеток памяти [193].
Важно отметить, что CD3+ лимфоциты у облучённых лиц, имевших в анамнезе инфаркт миокарда, недостаточно реагировали на токсины Staphylococcus aureus, при этом у них отмечалось сниженное количество наивных CD4+CD45RA+ клеток [193]. Доля CD4+ лимфоцитов также значительно снижалась с повышением дозы и наличием этого патологического состояния в анамнезе. Кроме того, распространённость инфаркта миокарда была существенно выше у облучённых людей с меньшей долей CD4+ лимфоцитов [189]. Предполагается, что инфаркт миокарда у переживших атомную бомбардировку мог быть отчасти вызван снижением иммунного ответа на определённые инфекции, которые могут быть этиологическими факторами сердечно-сосудистых заболеваний (ССЗ). Также получены доказательства устойчивого радиационно-индуцированного дисбаланса Th1/Th2, промотирующего хроническое воспаление [300].
Исследовалась связь восстановления субпопуляций CD4+ клеток у людей, переживших атомную бомбардировку, с долговременным снижением разнообразия репертуара Т-клеточных рецепторов (TCR). Используя панель моноклональных антител против 13 семейств TCR V , определили степень, до которой репертуар TCR V конкретного индивида отклонялся от среднего для всей популяции. Пулы CD4+CD45RA+ лимфоцитов облучённых людей демонстрировали зависимое от дозы снижение их числа без изменения репертуара TCR V . Относительное содержание Т-хелперных клеток памяти (CD4+CD45RA–) не снижалось, но их TCR V -репертуар существенно менялся в зависимости от дозы у индивидов, которые были старше 20 лет на время бомбардировки. В норме пул наивных Т-клеток с возрастом сокращается вследствие угасания функции тимуса, тогда как пул Т-клеток памяти остаётся практически неизменным по объёму, но он постепенно утрачивает разнообразие репертуара TCR. Восстановление Т-клеточных популяций после облучения, по мнению авторов, обеспечивалось выработкой новых Т-клеток из тимусных стволовых клеток и пролиферацией сохранившихся зрелых периферических клеток. Сделано предположение, что облучение ускоряет процессы старения ИС [194].
Острое облучение в результате бомбардировок вызывало длительный, зависимый от дозы дефицит наивных CD4+ и CD8+ лимфоцитов. Однако, если относительное содержание CD8+ клеток памяти увеличивалось в зависимости от дозы излучения, то никаких изменений от дозы не наблюдалось для относительного содержания CD4+ клеток памяти [346].
C увеличением возраста отмечалась тенденция к снижению в периферической крови не только количества CD4+ и CD8+ лимфоцитов, но и CD19+ клеток [300]. На основании снижения способности ИС к пострадиационному восстановлению у людей, облучённых в пожилом возрасте, авторы предположили, что вследствие инволюционного изменения функции тимуса старение Т-клеточного звена иммунитета у них ускоряется.
В более позднем исследовании этих же авторов [188] было отмечено значительное повышение доли CD19+ лимфоцитов у лиц с высокими дозами. Повышение касалось как позитивных, так и негативных по СD5 (маркер зрелых B-клеток) лимфоцитов, а также CD23+ и CD23- клеток (CD23 – маркер активированных B-лимфоцитов).
Число CD16+CD56+ лимфоцитов в крови у лиц, переживших атомную бомбардировку, было существенно выше у более пожилых людей по сравнению с более молодыми, но зависимость от дозы была незначительной [300]. Дальнейшие наблюдения также не позволили выявить какого-либо влияния дозы на содержание CD16+CD56+ лимфоцитов в крови [188]. Функциональная активность этих клеток у облучённых лиц существенно не менялась [300].
Через 30 лет после атомных бомбардировок у облучённых людей не было отмечено зависимости уровней сывороточных иммуноглобулинов от дозы излучения [300]. В последующем, через 20 лет, у облучённых женщин (максимальные значения доз достигали 5,6 Гр) регистрировалось значительное увеличение уровней IgA, а у представителей обоих полов – IgM.
С увеличением дозы излучения отмечалось повышение титра ревматоидного фактора в сыворотке крови. Не было отмечено изменений в содержании антиядерных, антитиреоглобулиновых и антитиреоидмикросомальных антител, а также IgG и IgE в сыворотке крови [150].
Возможность индукции радиацией хромосомной нестабильности в ЛПК изучали в клонально размноженных популяциях СD3+ лимфоцитов, несущих идентичные транслокации. Анализ частоты дополнительных транслокаций показал, что клонально размноженные популяции СD3+ клеток, полученные от лиц, переживших атомную бомбардировку, не имели повышенной хромосомной нестабильности [179].
Известно, что HLA-гены являются важными генетическими факторами, контролирующими иммунные ответы. У людей, переживших атомные бомбардировки, была исследована зависимость между выраженностью радиационно-индуцированной иммуносупрессии и HLA-аллелями. Частота аллеля HLA-DQA1 и антигены HLA-DR были типированы у лиц, переживших атомную бомбардировку. Связанных с дозой различий между группами не было обнаружено. Однако у облучённых мужчин, по крайней мере, в одном из двух HLA-DQA1 локусов наблюдалось снижение частоты DQA1 0103 с увеличением дозы излучения[147].
Частота вариантных лимфоцитов с отсутствием экспрессии молекул HLA-A2 или HLA-A24 у гетерозиготных облучённых доноров возрастала с возрастом, но не зависела от дозы. Возможные мутантные клетки с отсутствием экспрессии HLA-A2 или HLA-A24 были выделены и клонально размножены. Молекулярный анализ 164 клонов, полученных от 6 доноров, показал, что 71–100% клеток были дефектными по экспрессии отдельных аллелей HLA-A. При этом 80% клонов состояли из CD4+ клеток, а оставшиеся представляли собой CD8+ лимфоциты. Каждая из 50 мутантных клеток, выделенных in vivo, имела малые делеции в HLA-локусе, тогда как большинство мононуклеарных клеток периферической крови (МКПК) при облучении рентгеновскими лучами in vitro демонстрировали большие делеции [186]. Результаты последующих исследований показали, что CD16+CD56+ клетки ответственны за элиминацию мутантных лимфоцитов, потерявших способность экспрессировать молекулы HLA-I in vivo [192].
В исследовании [148] впервые было показано, что на развитие определённого заболевания у облучённого индивида могут оказывать влияние генетические факторы. Результаты исследования позволили предположить, что гены HLA-II регулируют один или более компонентов ИС, ассоциирующихся с риском развития сахарного диабета у более молодых и облучённых в наибольших дозах индивидов.
В другом исследовании было установлено, что уровни C-реактивного белка (СРБ) и ИЛ-6, которые рассматривались как маркеры воспалительного ответа у облучённых людей, значительно возрастали с увеличением дозы (на 28% и 9,3% на 1 Гр, соответственно). Повышение уровней CРБ и ИЛ-6 было связано со снижением доли CD4+ клеток в крови [149]. Скорость оседания эритроцитов и уровни ИФН, ФНО и ИЛ-10 у лиц, переживших атомные бомбардировки, в отдалённые сроки также значительно повышались с увеличением дозы излучения [150]. Многолетнее наблюдение за пережившими атомные бомбардировки позволило сделать заключение, что острое радиационное воздействие на фоне инволюционных изменений иммунитета, вызванных старением, повышает воспалительный статус у облучённых людей [151].
Влияние ионизирующей радиации на экспрессию генов
Сегодня очевидно, что существуют немутационные пути модификации клеточных фенотипов, известные как эпигенетические. Эпигенетические механизмы приводят к длительным изменениям экспрессии генов, и включают: изменения метилирования ДНК; модификацию хроматина посредством ацетилирования, фосфорилирования, убиквитинирования гистонов и экспрессию некодирующих РНК, которые меняют стабильность и плотность транскрипта [112]. Глобальные изменения генной экспрессии представляют собой один из ключевых компонентов биологического ответа клетки на радиационное воздействие. Транскрипционные ответы на радиацию затрагивают разнообразные гены и вовлекают множество сигнальных путей.
По-видимому, нет универсального паттерна ответа клетки на облучение и не все гены меняют уровень экспрессии в результате радиационного воздействия однотипно [121]. Большинство исследований, посвящённых пострадиационному изменению экспрессии генов, проводятся с целью разработки биомаркеров радиационного воздействия на лимфоцитах человека [303]. Важно отметить, что до настоящего времени мало исследованы пострадиационные изменения транскрипционной активности генов, регулирующих ИС. Имеются данные об изменении экспрессии генов в ЛПК у работников атомной промышленности, которые подвергались хроническому низкоинтенсивному действию радиации. Транскрипционные изменения были отмечены в 78 генах, вовлечённых в процессы репарации ДНК и регуляцию клеточного цикла [123]. Транскрипционные реакции МКПК здоровых людей, облучённых в результате аварии на ЧАЭС в дозах от 0,2 до 49 мЗв, были исследованы через 11–13 лет после облучения. Наиболее часто экспрессируемыми при разных дозах облучения были гены рецептора серин-треониновой протеинкиназы, рецептора трансформирующего фактора роста (TGF), EB13 и CD40-лиганда, транскрипционная активность которых регистрировалась более чем у 50% облучённых людей [76].
Как отмечалось, экспрессия генов регулируется на многих уровнях эпигенетическими модификациями, например, метилированием ДНК. У облучённых людей в отдалённые сроки отмечалось нарушение метилирования CpG-островков промоторов генов, контролирующих клеточный цикл и работу антиоксидантных систем. В группе работников реакторного производства ПО «Маяк» (доза внешнего -излучения составляла 0,96-4,10 Гр) спустя десятилетия после начала облучения отмечено значительное повышение доли людей с гиперметилированием CpG-островков промоторов генов GSTP1, TP53 и SOD3 [26]. Среди ликвидаторов аварии на ЧАЭС отмечено значительное увеличение числа лиц с аномальным метилированием CpG-островка гена GSTP1 [25].
Также установлено, что ИР модулирует экспрессию микроРНК, которая участвует в регуляции экспрессии генов [97]. В другом исследовании показано, что рентгеновское излучение способно нарушать не только уровень экспрессии микроРНК, но и процессы ремоделирования хроматина и метилирования ДНК, в которые вовлечена микроРНК [81].
Как отмечалось, экспрессия генов после облучения может быть также модифицирована через эпигенетические изменения хроматина. Установлено, что ИР оказывает влияние на модель метилирования гистонов [262]. Более того, появляется всё больше данных о вовлечении модификации хроматина в ответ на сигналы о повреждении ДНК [177].
Показано, что при облучении малыми дозами нарушаются многочисленные сигнальные пути. Гены, белковые продукты которых участвуют в этих сигнальных путях, важны для поддержания стабильности генома, регулируют гибель клеток, их дифференцировку и пролиферацию, репликацию ДНК, рекомбинацию и репарацию, а также иммунный ответ [82, 123, 257]. Получены убедительные данные о том, что облучение приводит к различным функциональным изменениям ЛПК человека, вовлекая различные сигнальные пути. Анализ профиля генной экспрессии в ответ на действие ИР показал, что активируются сигнальные пути р53, АТМ и МАРК, а также гены, регулирующие клеточный цикл и синтез провоспалительных цитокинов [123].
Изучение глобальной экспрессии генов в трёхмерной модели ткани человека EPI-200, имитирующей структуру и функцию эпидермиса человека, показало вовлечённость различных сигнальных путей после облучения протонами с низкой ЛПЭ в высокой (2,5 Гр) и малой дозе (0,1 Гр). Ген TP53 доминировал в клеточном ответе при дозе 2,5 Гр, тогда как HNF4A имел наибольшие уровни экспрессии при ответе клеток на малые дозы радиации [233].
Анализ экспрессии генов методом микрочипов и количественной полимеразной цепной реакции (ПЦР) показал, что транскрипционная активность генов при облучении in vitro зависит от дозы излучения [118]. Существует предположение, что при высоких дозах, скорее всего, отвечают гены, вовлечённые в апоптоз и пролиферацию клеток, в то время как малые дозы влияют на гены, участвующие в сигнальной трансдукции, межклеточной сигнализации и реакциях на повреждение ДНК [118]. Показано, что гены CCR4, GNG1, которые относятся к сигнальным путям цитокинов и хемокинов, иммунным и воспалительным процессам, дифференциально экспрессируются уже при дозе 0,05 Гр [306]. Высокие дозы облучения и вызванное ими повреждение ДНК вовлекают p53-сигнальный путь и апоптоз [348]. Сравнительное исследование экспрессии генов в ответ на протонное излучение с низкой ЛПЭ при дозах 2,5 Гр и 0,1 Гр с использованием трёхмерной модели эпителиальной ткани подтверждает различие реакций на высокие и низкие дозы. Однако показано, что доза 0,1 Гр рентгеновского излучения оказывает влияние на гены, участвующие не только в регуляции клеточного цикла, но и процесса апоптоза [218].
Набор активируемых или супрессированных генов отличается после облучения в малых и больших дозах как in vivo, так и in vitro. Временное изменение экспрессии генов после облучения в высоких и малых дозах также различное, а транскрипционные изменения генов при малых и больших дозах отличаются не только количественно, но и качественно [320]. Воздействие малой дозы (100 мГр) индуцирует изменения экспрессии генов в головном мозге мыши подобные возрастным и изменениям при болезни Альцгеймера [213].
Установлено, что транскрипционный ответ многих генов зависит и от мощности дозы, тогда как у части генов такой зависимости не определяется [78]. В другом исследовании [183] показано, что острое и хроническое радиационное воздействие малыми дозами in vivo оказывает влияние на метилирование ДНК не только в зависимости от мощности дозы, но и от типа ткани и пола. Также наблюдается зависимость экспрессии генов от ОБЭ излучения и времени после облучения [314]. Некоторые данные указывают на то, что ОБЭ излучения модулирует радиационные эффекты в процессе метилирования ДНК [137].
Хотя прямые доказательства влияния изменённой пострадиационной экспрессии генов на развитие отдалённых эффектов у человека отсутствуют, исследования in vitro и анализ экспрессии генов у экспериментальных животных обеспечивает важную информацию о генетических путях, участвующих в развитии ЗНО после облучения. Получены доказательства роли ДНК-метилтрансфераз и метилирования ДНК в индукции РИНСГ в стволовых клетках мышиного эмбриона [275]. В другом исследовании показана очевидная роль эпигенетических изменений в развитии РИНСГ не только у самих облучённых мышей, но и у их потомства [127]. Облучение самцов дозой 2,5 Гр рентгеновского излучения приводило к уменьшению метилирования ДНК у их потомков. У потомков также наблюдался пониженный уровень необходимой для метилирования ДНК лимфоидной специфической геликазы. Эпигенетические изменения в мужских половых клетках, индуцированные излучением, вызывали также нарушения тимуса у потомков облучённых мышей. Выявленные эффекты атрибутировались повышающей регуляцией микроРНК miR 29 и miR 29b в отцовских половых клетках, что приводило к понижению уровня ДНК-метилтрансферазы 3a.
Исследования на мышах, облучённых тяжёлыми ионами 56Fe показало значительный вклад эпигенетических механизмов не только в развитие РИНСГ, но и в увеличение заболеваемости мышей миелобластным лейкозом. Было исследовано влияние малых доз на эпигенетические нарушения костномозговых мононуклеарных клеток, ГСК и ГКП. Облучение в дозах 0,1; 0,2 и 0,4 Гр вызывало серьёзные нарушения метилирования ДНК, но не приводило к накоплению АФК, повреждений ДНК, включая разрывы их нитей. Более того, не наблюдалось признаков ускоренного старения и апоптоза ГСК и ГКП [235].
Сравнительный анализ показателей системного иммунитета в отдалённые сроки после внутриутробного и постнатального облучения
Принимая во внимание морфофункциональные особенности антенатального и раннего постнатального периодов, был проведён анализ показателей системного иммунитета отдельно у людей, которые подвергались облучению внутриутробно и лиц, подвергшихся радиационному воздействию, начиная с раннего постнатального возраста до 5 лет. Необходимо отметить, что представители первой группы 1950–1960-х гг. рождения (93 человека) подвергались хроническому радиационному воздействию как внутриутробно, так и в постнатальном периоде. Лица, включённые во вторую группу (78 человек), родившиеся в период с 1945 по 1949 гг. (до начала сбросов радиоактивных отходов в реку Течу), облучались только в постнатальном периоде онтогенеза, который пришёлся на время максимального радиационного воздействия. Как отмечалось выше, дозы постнатального облучения ККМ в сравниваемых группах были сопоставимыми (таблица 6, глава «Материал и методы исследования»).
Как видно из таблицы 29 у лиц, подвергшихся хроническому радиационному воздействию in utero, отмечены более высокие значения абсолютного (p=0,003) и относительного (p=0,02) количества моноцитов в крови в сравнении с людьми, облучавшимися в постнатальном периоде онтогенеза. Обращало на себя внимание более низкое среднее значение относительного содержания палочкоядерных нейтрофилов (p=0,03) в крови у лиц, облучённых in utero, относительно людей, подвергшихся радиационному воздействию в постнатальном периоде.
У внутриутробно облучённых лиц в отдалённые сроки регистрировались более низкие значения показателей спонтанной (p 0,001) и индуцированной (p 0,001) интенсивности внутриклеточного кислородзависимого метаболизма нейтрофилов и моноцитов (р 0,001 для НСТ-теста моноцитов в спонтанном и индуцированном вариантах), более низкие показатели активности фагоцитоза моноцитов (p=0,020) относительно людей, облучение которых началось в возрасте старше 5 лет (таблица 32).
Как следует из таблицы 34, у людей, период внутриутробного развития которых пришёлся на начало радиоактивных сбросов в реку Течу, отмечались более низкие показатели содержания ИЛ-1 (p=0,006), ИЛ-2 (p 0,001), ИЛ-6 (p 0,001) и ИЛ-10 (p=0,004) в сыворотке крови по сравнению с лицами, не подвергавшимися радиационному воздействию in utero.
Корреляционный анализ проводили в группе лиц, облучённых in utero, для статистически значимо различающихся показателей иммунитета от величин накопленной дозы облучения ККМ, тимуса и периферических органов ИС (таблица 35). Видно, что даже в отдалённые сроки у внутриутробно облучённых людей отмечалась зависимость выявленных изменений иммунологических показателей от дозы облучения. Важно отметить, что на развитие изменений иммунитета оказывало влияние облучение не только тимуса и периферических органов ИС, но и ККМ.
Наиболее часто регистрировалась зависимость показателей иммунитета от доз постнатального облучения как тимуса и периферических органов иммуногенеза, так и ККМ. Показатели индуцированного НСТ-теста моноцитов обнаруживали слабую положительную корреляцию (R=0,22; 0,045), а уровни сывороточных ИЛ-1 (R=0,45; p=0,006) и ИЛ-10 (R=0,48; p=0,003) – умеренную положительную корреляцию с дозами постнатального облучения ККМ. Обращало на себя внимание, что с постнатальными дозами облучения тимуса и периферических органов ИС умеренно положительно коррелировали индуцированная интенсивность внутриклеточного кислородзависимого метаболизма моноцитов (R=0,27; p=0,012), а также уровни сывороточных ИЛ-1 (R=0,43; p=0,01) и ИЛ-10 (R=0,43; p=0,008). Вместе с тем, уровень сывороточного IgM имел статистически значимую умеренную отрицательную зависимость от дозы внутриутробного облучения ККМ (R=-0,38; p=0,028). Выявленные зависимости параметров иммунитета от доз облучения свидетельствовали о существенном вкладе радиационного фактора в их развитие у внутриутробно облучённых людей в отдалённые сроки.
Таким образом, в результате исследования было установлено, что отдалённые изменения системного иммунитета у жителей прибрежных сёл реки Течи, период внутриутробного развития которых пришёлся на время максимальных сбросов, были выражены в значительно большей степени, чем у лиц, проживавших в тех же населённых пунктах и облучавшихся в сопоставимых дозах в раннем постнатальном периоде онтогенеза. У лиц, облучённых in utero, было отмечено снижение окислительного потенциала нейтрофилов и моноцитов, фагоцитарной активности моноцитов, а также компенсаторное повышение абсолютного и относительного числа моноцитов в крови.
Снижение уровней ряда сывороточных цитокинов как провоспалительного (ИЛ-1, ИЛ-2, ИЛ-6), так и противовоспалительного (ИЛ-4, ИЛ-10) профиля относительно группы лиц, облучённых в постнатальном периоде, также свидетельствовало о более низкой функциональной активности ИКК у людей, облучённых внутриутробно, что согласовывалось с концепцией большей радиочувствительности тканей эмбриона, плода и детского организма. У людей, облучённых внутриутробно, также было отмечено значительное превышение уровней сывороточных IgA, IgM и IgG над таковыми у людей, облучённых только в раннем постнатальном периоде.
Результаты исследования показателей системного иммунитета в отдалённые сроки после начала хронического радиационного воздействия позволили констатировать длительное сохранение иммунологических нарушений после внутриутробного и раннего постнатального облучения. Характер иммунологических изменений у лиц, облучённых внутриутробно и в раннем постнатальном периоде онтогенеза, имел некоторую специфику по сравнению с людьми, облучение которых началось в более старшем возрасте. Изменения показателей иммунитета у лиц, подвергшихся хроническому радиационному воздействию in utero и в постнатальном периоде, касались, в основном, врождённого иммунитета и В-звена адаптивного иммунитета. Изменения со стороны В-звена иммунитета, заключавшиеся в повышении уровней сывороточных IgM, IgG, и IgA, можно предположительно рассматривать как проявления неспецифического хронического воспаления, индуцированного ИР. Повышение количества моноцитов в крови у лиц, облучённых in utero, скорее всего, выступало в качестве компенсаторно приспособительной реакции в ответ на снижение у них интенсивности внутриклеточного кислородзависимого метаболизма нейтрофилов и моноцитов.
Период внутриутробного развития организма является критическим в отношении формирования отдалённых иммунологических эффектов вследствие хронического радиационного воздействия в широком диапазоне доз облучения ККМ. Наиболее выраженные изменения со стороны иммунной системы отмечены у тех жителей прибрежных сёл реки Течи, период внутриутробного развития которых пришёлся на время сбросов жидких радиоактивных отходов в реку и максимального радиационного воздействия. Это согласовывалось с концепцией высокой радиочувствительности клеток и тканей эмбриона, плода и детского организма [32] и могло быть вызвано повреждением пула ГСК в период максимального радиационного воздействия (1950-1956 гг.). Для некоторых иммунологических показателей, преимущественно, врождённого звена иммунитета даже в отдалённые сроки сохранялись зависимости от доз облучения ККМ, тимуса и периферических органов ИС.
Результаты настоящего исследования свидетельствовали не только о высокой радиочувствительности ИС к хроническому низкоинтенсивному радиационному воздействию, но и о долговременном характере иммунных нарушений. Выявленные в отдалённые сроки после хронического облучения нарушения иммунитета регистрировались на фоне инволюционных изменений в нескольких исследованных группах людей, различающихся по радиочувствительности.
Особенности динамики клеточного состава периферической крови у облучённых людей, заболевших впоследствии хроническим миелолейкозом
ХМЛ в настоящее время рассматривается в качестве типичного радиационно-индуцированного лейкоза, который развивается с высокой вероятностью после облучения [323]. Целью исследования был ретроспективный анализ КСПК у жителей прибрежных сёл реки Течи, у которых впоследствии развился ХМЛ.
В исследование включён 21 случай первичного ХМЛ (код по МКБ-9 – 205.1), зарегистрированных в когорте реки Течи [40] за период с 01.01.1953 по 31.12.2007 гг. на территории Челябинской и Курганской областей. Все случаи ХМЛ, включённые в анализ, были морфологически верифицированы. Большинство диагнозов ХМЛ (14 случаев, 66,7%) были установлены в отдалённом периоде (после 1970 года), 6 случаев (28,6%) – в периоде восстановления гемопоэза (1957–1970) и только один случай ХМЛ (4,8%) был диагностирован в периоде максимального радиационного воздействия (1954 год).
Группы сравнения формировались методом «копия-пара» по полу, возрасту (±3 года), дозе облучения ККМ (±0,05 Гр) и включали 21-го облучённого человека, у которых не было ЗНО, лейкозов, аутоиммунных и других заболеваний, которые оказывают влияние на КСПК. Члены групп сравнения были также представлены жителями прибрежных сёл реки Течи, которые проживали в сходных социально-экономических условиях и имели аналогичный характер медицинского обслуживания. Они также как и члены исследуемой группы регулярно наблюдались в клинике ФГБУН УНПЦ РМ ФМБА России. Основные параметры сравниваемых групп представлены в таблице 89. Видно, что среди лиц с ХМЛ преобладали женщины; ХМЛ регистрировался, преимущественно, у лиц пожилого возраста. Средний достигнутый возраст на время диагностики ХМЛ составил 56,14±3,49 (возрастной диапазон: 13–77 лет). Среднее значение накопленной дозы в ККМ, рассчитанной с использованием дозиметрической системы реки Течи TRDS-2009, у пациентов с ХМЛ составляло 0,71±0,12 Гр.
Диапазон индивидуальных значений доз был достаточно широк и включал людей как с малыми, так и с промежуточными, и высокими дозами (рисунок 15). Среди пациентов с ХМЛ преобладали лица с промежуточными дозами (0,1–1 Гр), которые составили 52% (11 случаев). Доля лиц, имевших большие дозы (более 1,0 Гр), составила 29% (6 случаев), а малые (менее 0,1 Гр) – 19% (4 случая).
Распределение облучённых диц, впоследствии заболевших ХМЛ, по мощности дозы облучения ККМ в период максимального радиационного воздействия (1951 год), представлено на рисунке 16. Видно, что только в 1 случае мощность дозы облучения ККМ превышала пороговое значение для угнетения гемопоэза – 0,4 Гр/год [310].
В 1957–1970 гг. (период восстановления гемопоэза) относительное и абсолютное количество сегментоядерных нейтрофилов у облучённых лиц, у которых впоследствии развился ХМЛ, сохранялось повышенным (р=0,002) по сравнению с группой облучённых лиц, не имевших ХМЛ. У лиц с ХМЛ в этот период также отмечались более высокие средние значения абсолютного числа лейкоцитов (р=0,046), относительного (р=0,003) и абсолютного (р=0,002) числа всех нейтрофильных гранулоцитов (таблица 91).
Относительное (p=0,001) и абсолютное (p=0,003) количество эозинофилов в крови, а также содержание тромбоцитов (p=0,042) у облучённых лиц, у которых впоследствии развился ХМЛ, в периоде восстановления гемопоэза было существенно ниже, чем у облучённых в сопоставимых дозах лиц, но не имевших ХМЛ (рисунок 18).
Важно отметить, что существенной динамики числа сегментоядерных нейтрофилов в крови у облучённых лиц с ХМЛ и без ХМЛ в течение периодов максимального радиационного воздействия и восстановления гемопоэза не отмечалось; их уровень в основной группе оставался стабильно повышенным относительно группы сравнения.
В отдалённом периоде (после 1970 года), когда регистрировалось наибольшее число случаев ХМЛ, относительное количество нейтрофильных гранулоцитов в крови у лиц с ХМЛ оставалось выше (р=0,032), чем у облучённых людей без ХМЛ. Как и в периоде восстановления гемопоэза, у них сохранялось снижение относительного (р=0,009) и абсолютного (р=0,002) числа эозинофилов по сравнению с облучёнными людьми без ХМЛ (таблица 92). Принципиально отличали состояние КСПК в отдалённом периоде у облучённых лиц с последующим развитием ХМЛ более низкие средние значения относительного (р=0,014) и абсолютного (р=0,014) числа лимфоцитов в крови относительно группы сравнения.
Динамика КПСК после 1970 года в сравниваемых группах имела однотипный характер: отмечалось повышение числа сегментоядерных нейтрофилов (более выраженное в группе сравнения) и эритроцитов, а также снижение количества палочкоядерных нейтрофилов и моноцитов в крови. У лиц с ХМЛ в этот период количество тромбоцитов в крови значительно увеличилось и не отличалось от такового в группе сравнения.