Главнейшей актуальной задачей стоящей перед учеными генетиками всех стран мира, является экологическая оценка загрязненности окружающей среды и степень ее воздействия на наследственный аппарат организма человека.
В связи с радиоактивным и химическим загрязнением окружающей среды в результате глобальных техногенных катастроф (авария в 1986 году на Чернобыльской АЭС), многолетних испытаний ядерного оружия (Невада, Семипалатинск и Лобнор), неконтролируемого техногенного выброса в биосферу долгоживущих радиоактивных изотопов радиохимическими предприятиями, промышленной добычей высокорадиоактивных полезных ископаемых и захоронением радиоактивных отходов без должного соблюдения санитарно -гигиенических норм, одной из приоритетных направлении биологии и медицины является экогенетическое прогнозирование последствий радиационного облучения и химического влияния на человека и другие живые организмы с помощью различных биологических тест - систем с использованием медико-эпидемиологических, цитогенетических и молекулярно-генетических методов [1].
Среди цитогенетических методов наиболее широко используются лимфоциты периферической крови и количественный анализ уровня микроядер в эритроцитах человека, а также FISH - метод ретроспективной оценки эффективных доз на основе анализа частоты стабильных аберраций хромосом [2].
Целью настоящего исследования явилось изучение цитогенетических эффектов у трех групп популяции людей на основе определения частоты и особенностей спектра хромосомных аберраций в лимфоцитах периферической крови.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИИ
Первая опытная группа состояла из профессиональных рабочих урановых рудников РУ-3 ЦГХК, проживающих в пос. Заозерный, занятых добычей урано - фосфорных руд шахтным способом, частичным комплексным обогащением руды и ее транспортировкой. Вторая опытная группа включала профессиональных рабочих урановых рудников РУ-5 ЦГХК, проживающих в пос. Саумалколь, со сходной сферой работы. Третья группа явилось контрольной и состояла из жителей курортного пос. Зеренда, где не осуществляется разработка высокорадиоактивных полезных ископаемых.
Пробы крови взяты в первой группе у 28 жителей п. Заозерный, РУ-3 ЦГХК (20 мужчин и 8 женщин, в возрасте от 25 лет до 65 лет), во второй группе у 20 жителей п. Саумалколь, РУ-5 ЦГХК (15 мужчин и 5 женщин, в возрасте от 25 до 55 лет), в третьей контрольной группе у 17 жителей к/п. Зеренда, (13 женщин и 4 мужчин, в возрасте от 25 лет до 60 лет). Культивирование лимфоцитов крови проводили по стандартной методике в течение 48 ч., что дает возможность исследовать клетки в первом митозе [3]. За 2 часа до окончания культивирования добавляли колхицин. Хромосомный анализ проводили на зашифрованных препаратах. Препараты окрашивали раствором красителя азур - эозина по Романовскому - Гимзе. От каждого обследуемого индивида анализировали по 300 метафазных клеток, отвечающих необходимым требованиям. Учитывали все типы хромосомных аберрации, выявляемых при рутинном окрашивании. Маркерами радиационого воздействия считали аберрации хромосомного типа - парные фрагменты, центрические кольца, транслокации (обмены) и дицентрические хромосомы. Полученные количественные данные обрабатывали общепринятыми методами биометрии, достоверность различий определяли с помощью t- критерия Стьюдента. Всего было исследовано 19500 метафазных клеток.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИИ И ОБСУЖДЕНИЕ
Анализ частоты и типов хромосомных аберраций у обследованных популяций людей показал, что частота клеток с хромосомными аберрациями у жителей п.Заозерный равна 3,00 ± 0,19%, у жителей п.Саумалколь 2,95 ± 0,22 %, и в контрольной группе у жителей к/п. Зеренда - 1,06 ± 0,14 % (р<0,001). В двух исследованных группах жителей п.Заозерный (РУ- 3) и п.Саумалколь (РУ-5), частота аберраций хромосомного типа (2,15 ± 0,16% и 1,77 ± 0,17% ), превышает частоту аберраций хроматидного типа (1,07 ± 0,11% и 1,38 ± 0,15%) от 1,5 до 2,2 раза. Это свидетельствует в пользу радиационно - индуцируемого воздействия, которая непосредственно коррелирует с частотой аберраций хромосомного типа. Основную часть аберраций хромосомного типа составляют парные ацентрические фрагменты. У жителей п. Саумалколь и п. Заозерный доля парных ацентрических фрагментов составила приблизительно 80 % и 85 % (в контроле к/п. Зеренда, более 93 % перестроек, подобного типа). Частота дицентрических хромосом в опытных группах у жителей п. Заозерный и п.Саумалколь была сходной (0,26 ± 0,06 % и 0,25 ± 0,06 %), в контроле у жителей к/п. Зеренда частота дицентриков составила 0,02 ± 0,02 % (р<0,001), для центрических колец в опытных группах составляет 0,06 ± 0,03 % (п. Заозерный) и 0,08 ± 0,04 % (п. Саумалколь), в контроле 0,02 ± 0,02 % (р<0,001).
Частоты стабильных и нестабильных типов аберраций хромосомного типа в лимфоцитах периферической крови человека являются достаточно надежным биологическим индикатором радиационного облучения. При цитогенетическом исследовании популяций людей в основном как правило учитываются стабильные аберрации - транслокации (обмены), и нестабильные аберрации хромосом - парные ацентрические фрагменты, дицентрические и кольцевые хромосомы. Точное выявление стабильных аберраций типа транслокаций (обмены) требует использования FISH - метода. Поэтому при рутинной окраске обнаруженные подобные нарушения принято относить к атипичным или аномальным хромосомам. Частота аберраций стабильного типа - обмены (атипичные хромосомы), в опытных группах у профрабочих урановых рудников жителей пос. Заозерный и пос. Саумалколь составили соответственно 0,01 ± 0,00 % и 0,03 ± 0,02%. В контроле у жителей к/п. Зеренда стабильные хромосомные нарушения не выявлены.
В ходе цитологического анализа метафазных клеток в опытных группах обнаружены клетки со множественными хромосомными нарушениями (мультиаберрантные клетки - или "rogue cells") [4]. Пять клеток выявлено у жителей п. Заозерный и четыре - у жителей п.Саумалколь. Каждая такая "нагруженная" клетка имела от 5 до 12 хромосомных повреждений различного типа, в контрольной группе подобные клетки не обнаружены.
Общая частота хромосомных аберраций в опытной группе проживающих в п. Заозерный и п. Саумалколь, достоверно превышает контрольные значения для жителей к/п. Зеренда, примерно в 3 раза (р<0,001). В целом суммарная частота аберраций хромосомного типа в опытных группах (п. Заозерный и п. Саумалколь) превысила аналогичный показатель в контрольной группе в 3,5 и 2,9 раза, в то же время по уровню аберраций хроматидного типа превышение составило в 2,4 и 3,1 раза (р<0,001).
В спектре аберраций хромосомного типа парные ацентрические фрагменты у жителей п. Заозерный и п. Саумалколь, превысили контрольные значения (жители к/п. Зеренда), соответственно в 3,2 и 2,4 раза. Частота дицентрических хромосом в опытных группах превышает контрольную частоту в 13 раз, а по частоте центрических колец увеличение составило от 3 до 4 раз (р<0,001).
Частота двухударных перестроек (с образованием дицентриков и колец) у жителей п. Заозерный и п. Саумалколь превышает контрольную группу в 8 раз, что подтверждает наличие в этом регионе воздействия радиационного фактора мутагенеза на популяцию людей, проживающих в местах разработок высокорадиоактивных полезных ископаемых.
На основе современного метода ретроспективной оценки поглощенной дозы облучения организмом человека, с учетом частоты дицентрических хромосом, проведена биологическая дозиметрия популяций людей обследуемого региона, профрабочих урановых рудников жителей п. Заозерный и п. Саумалколь, а также контрольной группы жителей курортного поселка Зеренда. Произведенный расчет с использованием формулы
Y
Ллойда [5] : D = 0       , где D — доза накопленного облучения (бэр), а Y — частота дицентриков в процентах,
показал: что доза накопленного облучения для жителей п. Заозерный РУ- 3 составила 11,8 бэр, у жителей п. Саумалколь РУ- 5 она равняется примерно 11,4 бэрам, в контроле у жителей к/п. Зеренда отмечено 0,90 бэра.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Состояние экологической ситуации в обследуемом районе Северного Казахстана на основе цитогенетичеcкого исследования трех групп популяции людей, можно охарактеризовать следующим образом. Высокий уровень аберраций хромосомного типа и хроматидного типа в опытных группах при сравнении с контрольной группой, свидетельствует о комбинированном аддитивном воздействии радиационных и химических факторов мутагенеза, возможном синергизме (усилении) этих двух факторов от сочетанного взаимодействия на жителей обследованных поселков, занятых добычей высокорадиоактивных полезных ископаемых.
Результаты проведенного цитогенетического исследования должны учитываться при разработке основных профилактических мер, направленных на оздоровление экологической ситуации в этом районе и защиты населения от повышенных доз радиационного облучения.