Характеристика метаболических, иммунологических, цитогенетических показателей, репарационной способности днк у детей, подвергшихся радиационному воздействию в результате аварии на чаэс

Исследование системы ПОЛ-АОС у облученных детей. В механизме биологического действия ионизирующей радиации ведущая роль принадлежит образованию свободных радикалов. При изучении системы ПОЛ-АОС у детей, подвергшихся острому воздействию ¹³¹I и проживающих на радиоактивно загрязненных йододефицитных территориях, было показано, что уровень МД в сыворотке крови облученных детей находился в пределах нормы и не отличался от показателя в контроле, уровень ГП превысил верхнюю границу нормы и показатель в контроле, а уровень ОАО находился в диапазоне нормальных значений и несколько превысил значение в контроле. Статистически значимые различия во всех случаях отсутствовали. Корреляционных зависимостей между звеньями системы ПОЛ-АОС не установлено.

При сопоставлении средних показателей системы ПОЛ-АОС в группах радиационного риска с различным уровнем дозовой нагрузки на ЩЖ (286 и 53 сГр) статистически значимых различий не выявлено. Однако установлено, что при дозе 53 сГр все показатели системы ПОЛ-АОС находились либо на нижней границе нормы (МД), либо были снижены (ГП, АОА). Нами было высказано 2 гипотезы по поводу полученных данных: 1) отсутствие активации свободнорадикальных реакций при дозах инкорпорации радиоизотопов йода ЩЖ менее 100 сГр; 2) в условиях длительного хронического комбинированного радиационного воздействия наступают срыв и последующая декомпенсация в работе системы ПОЛ-АОС. С увеличением дозовой нагрузки на ЩЖ до 200 сГр и более прослеживалась четкая активация всех звеньев ПОЛ, что было подтверждено более высоким уровнем продуктов ПОЛ в сыворотке крови детей с большими дозовыми нагрузками. Корреляционный анализ подтвердил положительную корреляционную зависимость между величиной ПД ¹³¹I ЩЖ и показателями системы ПОЛ-АОС.

Исследование системы ПОЛ-АОС в зависимости от характера патологии ЩЖ у облученных детей (ДНЗ; АИТ) по сравнению с группой контроля (облученные и необлученные дети без патологии ЩЖ) показало:

1) в группе облученных детей без патологии ЩЖ средние значения показателей МД, ГП, АОА плазмы являлись самыми низкими, находились на нижней границе нормы или ниже уровня нормальных значений;

2) у детей с ДНЗ показатели антиоксидантного статуса соответствовали значениям ПОЛ-АОС у облученных детей без патологии ЩЖ;

3) наиболее выраженные нарушения в системе ПОЛ-АОС зарегистрированы у детей с патологией ЩЖ аутоиммунного генеза: тенденция к активизации патологических процессов свободнорадикального типа, повышение уровня продуктов ПОЛ и одновременная активизация неферментативного звена АОС в ответ на облучение. В то же время адекватный ответ со стороны АОС отсутствовал.

Из сказанного следует, что облученные дети являются группой риска по развитию тиреоидной патологии аутоиммунного генеза, в развитии которой одну из ведущих ролей занимает активизация патологических реакций свободнорадикального окисления.

Цитогенетические исследования у детей. У 35 пациентов (16 девочек и 19 мальчиков), подвергшихся воздействию радиоизотопов йода и проживающих на радиоактивно загрязненных территориях (плотность загрязнения почвы по ¹³⁷Cs 18 Кu/км²), в лимфоцитах периферической крови определяли уровень аберраций. Средний возраст детей на момент облучения составил 3,1 года, средний возраст на момент обследования — 16,4 года. Трое из обследованных детей были облучены in utero, другие — постнатально. У 21 из 35 пациентов обнаружена патология ЩЖ: у 9 детей — АИТ, у 1 ребенка — ДТЗ, у 9 человек — ДНЗ, у 2 детей — ДУЗ. В контрольную группу был включен 21 ребенок без патологии ЩЖ (11 девочек, 10 мальчиков), рожденных и проживающих в радиационно чистом контрольном районе. Средний возраст детей контрольной группы составил 12 лет.

Частота аберрантных клеток у облученных детей составляла 2,22 ± 0,38 %, что не превышало спонтанного уровня (2–3 %) и не отличалось от контроля (1,16 ± 1,1 %) (р > 0,05). Хроматидные аберрации выявлены у всех 35 облученных и были представлены одиночными хроматидными фрагментами. Частота хроматидных аберраций в группе облученных (0,61 ± 0,61) не отличалась от контроля (0,01 ± 0,01, р > 0,05). В то же время частота аберраций хромосомного типа у облученных, составлявшая 0,3400 ± 0,0016, превысила показатель в контроле — 0,003 ± 0,002 (р < 0,01). Аберрации хромосомного типа были представлены дицентриками и кольцами, инверсиями и транслокациями, парными хромосомными фрагментами и делециями. Прямая корреляционная зависимость средней степени выраженности установлена между аберрантными клетками и одиночными фрагментами (r = 0,6, p < 0,01), парными фрагментами и делециями (r = 0,5, p < 0,01). Между аберрантными клетками и дицентриками (кольцами) установлена прямая тесная корреляционная связь (r = 0,7, p < 0,01). С инверсиями и транслокациями корреляционная зависимость была слабой (r = 0,01, p > 0,05).

Таким образом, у детей, подвергшихся воздействию радиоизотопов йода и проживающих на радиоактивно загрязненных территориях, даже в отдаленные сроки после аварии в лимфоцитах периферической крови обнаружены парные хромосомные фрагменты и делеции, дицентрики и кольца, инверсии и транслокации, что свидетельствовало о геномной нестабильности в потомках многократно поделившихся соматических клеток, структурно-функциональном непостоянстве генетического материала (что предположительно может вызвать внеплановую экспрессию/супрессию генов, генные и хромосомные мутации, нарушение геномного баланса и клеточные дисфункции). Обнаруженные дицентрики и кольца в лимфоцитах крови облученных как цитогенетические маркеры радиационного воздействия доказывали воздействие на геномы клеток мутагенного фактора радиационной природы.

В ходе исследования нами было установлено, что дицентрики, кольца, инверсии и транслокации регистрируются в лимфоцитах периферической крови облученных детей при ПД радиойода ЩЖ 50 сГр и более, тогда как при дозах менее 50 сГр и в контроле маркеры радиационного воздействия не были обнаружены. Корреляционный анализ не выявил зависимости частоты аберраций от поглощенной дозы радиойода ЩЖ детей, по крайней мере в диапазоне доз от 8 до 370 сГр. Сравнительный анализ цитогенетических нарушений установил, что группу высокого риска по развитию опухолей составляют лица, чья ЩЖ инкорпорировала радиоизотопы йода в дозе 50 сГр и более в связи с сохраняющейся у них высокой активностью мутационного процесса в соматических клетках. Частота и спектр аберраций в лимфоцитах периферической крови не отличались у детей с различными видами неопухолевой тиреоидной патологии аутоиммунного (АИТ и ДТЗ) и йододефицитного генеза (ДНЗ и ДУЗ) при сопоставлении с внутренним и внешним контролем.

Корреляционный анализ показал наличие отрицательной связи средней степени выраженности между частотой аберрантных лимфоцитов периферической крови детей и индексом репарационной активности ДНК. Полученные данные доказывают: чем выше частота аберрантных клеток, тем в большей степени угнетена репарационная система ДНК геномов в ответ на внешнее воздействие (УФО и гамма-облучение, причем в первом случае наблюдаемая взаимосвязь являлась статистически значимой, во втором случае определена на уровне четких однонаправленных тенденций: r = –0,43, р < 0,05; r = –0,34, р > 0,05). Корреляционной зависимости между индексом репарационной активности ДНК при внешнем воздействии и частотой аберраций хроматидного типа (одиночные фрагменты) не установлено, однако выявлена четкая отрицательная корреляционная связь средней силы выраженности между аберрациями хромосомного типа и индексом репарационной активности ДНК. Показано, что чем более высокий уровень аберраций хромосомного типа (парные хромосомные фрагменты и делеции, дицентрики и кольца, инверсии и транслокации) в лимфоцитах периферической крови пациентов был зарегистрирован, тем в большей степени угнетена репарационная активность ДНК при внешнем гамма-воздействии (–0,41 ± 0,04, p < 0,05).

Исследования иммунитета у детей были проведены во всех группах радиационного риска. При исследовании гуморального иммунитета статистически значимых изменений концентраций IgG, IgA, IgM не найдено, однако выявлена тенденция к увеличению синтеза IgG и IgA у детей всех групп радиационного риска.

Средние уровни ЦИК были повышены по сравнению с контрольным показателем у лиц, подвергшихся воздействию радиоизотопов йода и проживающих на радиоактивно загрязненных территориях с плотностью загрязнения почвы ¹³⁷Сs более 15 Кu/км², детей ликвидаторов последствий аварии на ЧАЭС и детей, эвакуированных из 30-километровой зоны и зоны жесткого контроля.

Для двух последних групп различия носили статистически значимый характер. Подъем уровней ЦИК у детей этих групп сопоставим с увеличением концентраций IgG и IgA и вероятнее всего отражает активное течение иммунных реакций, что характерно для хронических соматических и аутоиммунных процессов.

Различные отклонения функционального состояния фагоцитов выявлены у 91 % облученных детей. Дефекты бактерицидной функции обнаружены у 53 %, поглощения микроорганизмов — у 29 %; хемотаксиса моноцитов — у 65 % и нейтрофилов — у 39 % детей. Отсутствие активации кислородного метаболизма нейтрофилов в стимулированном НСТ-тесте зарегистрировано у 29 % детей. У 59 % детей нарушения функционального состояния фагоцитов являются сочетанными. Корреляционной взаимосвязи степени фагоцитарных дисфункций и зоны проживания детей (1-я зона — плотность загрязнения по ¹³⁷Cs до 15 Кu/км², 2-я зона — плотность загрязнения по ¹³⁷Cs более 15 Кu/км²) не установлено, однако выявлена зависимость между фагоцитарной дисфункцией и патологией ЩЖ. Отмечено, что у детей с ДНЗ степень дисфункции фагоцитов резко возрастала. Установлено, что параллельно увеличению числа выявленных дисфункций фагоцитов растет число клеточных и гуморальных иммунных дефектов: нейтро-, моно- и лимфопенических состояний, гипоиммуноглобулинемии, дефицита клеток регулирующих субпопуляций.

Тенденция к лейко- и лимфопении установлена у детей, подвергшихся воздействию радиоизотопов йода и проживающих на территории с плотностью загрязнения почвы ¹³⁷Сs до 15 Кu/км²; детей, подвергшихся воздействию радиоизотопов йода и проживающих на территории с плотностью загрязнения почвы ¹³⁷Сs от 15 до 45 Кu/км²; детей, эвакуированных из 30-километровой зоны и зоны жесткого контроля.

Статистически значимое снижение абсолютного количества лимфоцитов зарегистрировано у детей, подвергшихся воздействию радиоизотопов йода и проживающих на территории с плотностью загрязнения почвы ¹³⁷Сs до 15 Кu/км² (1,793 ± 0,231 х 10⁹/л, р < 0,05); у детей, подвергшихся воздействию радиоизотопов йода и проживающих на территории с плотностью загрязнения почвы ¹³⁷Сs более 15 Кu/км² (1,728 ± 0,114 х 10⁹/л, р < 0,01), и у детей ликвидаторов последствий аварии на ЧАЭС (1,592 ± 0,384 х 10⁹/л, р < 0,05) по сравнению с контролем (2,573 ± 0,297 х 10⁹/л). Тенденция к лимфопении (абсолютное количество лимфоцитов 2,076 ± 0,170 х 10⁹/л, р > 0,05) обнаружена также у детей, облученных in utero.

Для большей информативности мы не только рассматривали полученные данные как самостоятельные значения, но и определяли отношение этих показателей к соответствующему контролю (контрольное значение принималось за 1). Такой подход способствовал стандартизации степени отклонения показателя от возрастной нормы.

Тенденция к лейкопении зарегистрирована у лиц, подвергавшихся воздействию радиоизотопов йода (подгруппы 1а, 1б, группы 3, 4), и детей ликвидаторов последствий аварии на ЧАЭС. Тенденция к лимфопении в большей степени проявляется при оценке абсолютного количества лимфоцитов.

Сопоставление относительного и абсолютного количества лимфоцитов у облученных детей установило высокую степень корреляции этих показателей (r = 0,912; р < 0,001), так же как и степень корреляции абсолютного количества лимфоцитов и лейкоцитов (r = 0,871; р < 0,001). Степень корреляции относительного количества лимфоцитов и абсолютного количества лейкоцитов существенно ниже (r = 0,617; р < 0,01), то есть абсолютное количество лимфоцитов в большей степени определено снижением лимфопоэза, чем лейкопоэза.

Нарушения Т-клеточного звена иммунитета установлены у детей тех же групп радиационного риска, что и лимфопения (подгруппы 1а, 1б, группы 3, 4), и выражались снижением абсолютного числа клеток с маркерами СD3, СD4, CD8. Причем если у детей, облученных in utero, изменения Т-клеточного звена иммунитета отмечены только на уровне тенденций, то в группе детей, подвергшихся воздействию радиоизотопов йода постнатально, нарушения регулирующих звеньев иммунитета статистически значимо отличались от показателей контрольной группы. У детей, рожденных от облученных родителей, депрессия Т-клеточного звена иммунитета не выявлена.

Увеличение относительного числа Т-хелперов/индукторов у облученных детей по отношению к показателям в контрольной группе не выявлено. Среднее абсолютное количество Т-хелперов/индукторов во всех группах радиационного риска ниже, чем в контрольной группе (0,961 ± 0,141 х 10⁹/л), при этом статистически значимые различия получены для детей, подвергшихся воздействию радиоизотопов йода и проживающих на территории с плотностью загрязнения почвы ¹³⁷Сs до 15 Кu/км² (0,489 ± 0,092 х 10⁹/л, р < 0,05), и для детей, эвакуированных из 30-километровой зоны и зоны жесткого контроля (0,363 ± 0,132 х 10⁹/л, р < 0,01).

У детей, подвергшихся воздействию радиоизотопов йода и проживающих на территории с плотностью загрязнения почвы ¹³⁷Сs более 15 Кu/км², и детей, эвакуированных из 30-километровой зоны и зоны жесткого контроля, абсолютное количество цитотоксических клеток/супрессоров (CD8⁺-лимфоцитов) снижено (р < 0,01) по сравнению с контрольной группой, а относительное количество этих клеток не отличалось от показателей в контроле (p > 0,05) для всех групп. Кроме того, зарегистрирован чрезвычайно широкий диапазон колебаний показателя для детей, подвергшихся воздействию радиоизотопов йода и проживающих на радиоактивно загрязненных территориях (подгруппы 1а и 1б), и детей, рожденных от облученных родителей (подгруппы 2а и 2б и 5-я группа), с чрезвычайно низкой нижней границей.

В результате пропорциональных изменений показателей регуляторных субпопуляций не отмечено преобладания ни супрессорного, ни хелперного потенциала. У детей, подвергшихся воздействию радиоизотопов йода и проживающих на территории с плотностью загрязнения почвы ¹³⁷Сs более 15 Кu/км², зарегистрировано некоторое повышение последнего.

Таким образом, нарушения Т-клеточного звена иммунитета зарегистрированы у детей тех же групп радиационного риска (подгруппы 1а и 1б, 3-я группа), что и лимфопения, и выражались снижением абсолютного числа клеток с маркерами СD3, СD4, CD8. Изменения Т-клеточного звена иммунитета в большей степени выявлены у детей, облученных радиоизотопами йода на этапе постнатального развития, по сравнению с детьми, облученными внутриутробно. У детей подгрупп 2а, 2б и 5-й группы радиационного риска (потомков облученных родителей) аналогичных нарушений иммунитета не обнаружено.

У лиц, непосредственно облученных в результате аварии на ЧАЭС в детском возрасте, в отдаленные сроки после катастрофы установлено угнетение В-клеточного звена иммунитета, в то время как у потомков облученных родителей наблюдается активизация В-клеточного звена иммунной системы. Вероятно, в случаях, когда отмечается угнетение В-клеточного звена иммунитета, происходит уменьшение поступления пре-В-клеток в циркуляцию, что может вызвать минимальные нарушения гуморального иммунитета и являться причиной хронических воспалительных заболеваний и одним из факторов развития аутоиммунной патологии.

Статистически значимых различий относительного количества HLA-DR⁺-лимфоцитов, отражающих активизацию гуморального звена иммунитета, не выявлено ни в одной группе. Статистически значимых различий относительного и абсолютного количества СD25⁺-лимфоцитов (клеток с рецепторами для IL-2) у детей всех групп наблюдения по сравнению с контрольной группой не обнаружено (р > 0,05), т.е. выраженного угнетения индукции иммунного ответа не отмечалось. Напротив, установлена тенденция к снижению количества клеток, вовлеченных в лейкоцитарную полипотентную активацию (клетки с маркером СD38), и пролиферирующих клеток (клетки с маркерами СD71). Статистически значимое снижение абсолютного количества этих клеток зарегистрировано у детей, подвергшихся воздействию радиоизотопов йода и проживающих на радиоактивно загрязненных территориях, и у детей, эвакуированных из 30-километровой зоны и зоны жесткого контроля. Не исключено, что выявленные состояния можно считать проявлением декомпенсации иммунных функций. Тенденции к снижению пролиферативной активности лимфоцитов отмечались во всех группах радиационного риска, кроме детей, эвакуированных из 30-километровой зоны и зоны жесткого контроля.

Таким образом, другим общим важным признаком иммунных нарушений, характерным для детей всех групп радиационного риска, следует считать наличие аномального иммуногенеза в виде универсальной и однонаправленной тенденции к снижению количества клеток с маркером полипотентной активации (клетки с маркером СD38) и пролиферирующих клеток (клетки с маркерами СD71). Цитологический феномен низкой пролиферативной активности лимфоцитов периферической крови был характерен для детей всех групп радиационного риска: у большинства детей абсолютное количество лимфоцитов было снижено относительно возрастной нормы.

Выявлена статистически значимая отрицательная корреляционная зависимость между клетками с маркером апоптоза и пролиферирующими клетками (СD71⁺-лимфоцитами) (r = –0,5952; р < 0,01). Нами установлено, что важнейшим признаком нарушения иммуногенеза, характерным для детей всех групп радиационного риска, являлось увеличение выхода в периферическую кровь клеток с маркерами запрограммированной гибели (СD95⁺-лимфоцитов) с параллельным уменьшением пролиферирующих клеток (СD71⁺-лимфоцитов), что, возможно, связано с перепроизводством «неполноценных» клеток и их активным выходом в циркуляцию. По-видимому, это явление следует рассматривать как феномен раннего старения клеток, однако не исключено, что имеет место защитный компенсаторный механизм, позволяющий ускорить выведение из циркуляции клеток с цитогенетическими и/или функциональными нарушениями.

Полученные данные, несмотря на отсутствие манифестных форм иммунодефицитного состояния у наблюдаемых, указывают на наличие аномалий ряда звеньев иммунитета у большинства детей групп радиационного риска, как непосредственно, так и опосредованно подвергшихся радиационному воздействию. По нашему мнению, потенциальными маркерами иммунотропности радиационного воздействия следует считать антигены: CD4, CD8, CD10, CD23, CD16, CD38, СВ71, CD95. В наибольшей степени аномалии различных звеньев иммунитета характерны для детей, подвергшихся облучению радиоизотопами йода и проживающих на радиоактивно загрязненных территориях. Иммунные нарушения, обусловленные действием радиации, могут являться триггерным механизмом развития опухолей и аутоиммунных заболеваний, прежде всего ЩЖ. Поскольку перечисленные иммунные нарушения рассматриваются в качестве предпосылок для неопластических и аутоиммунных процессов, то дети, подвергшиеся острому облучению радиоизотопами йода и продолжающие проживать на радиоактивно-загрязненной территории, дети, облученные in utero, а также дети ликвидаторов аварии на ЧАЭС составляют группы высокого риска развития этих заболеваний.