Автореферат и диссертация по медицине (14.00.05) на тему:Заболевания внутренних органов и молекулярно-генетические изменения у участников ликвидации последствий аварии на ЧАЭС

На правах рукописи УДК 616-07: 575.224.234

Р Г Б ОД 2 7 ОКТ ДОЗ

ТЮРЕВА ЛЮДМИЛА ВЛАДИМИРОВНА

ЗАБОЛЕВАНИЯ ВНУТРЕННИХ ОРГАНОВ И МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ У УЧАСТНИКОВ ЛИКВИДАЦИИ ПОСЛЕДСТВИЙ АВАРИИ НА ЧАЭС

14.00.05 - Внутренние болезни

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

Тула - 1999

Работа выполнена в Научно-исследовательском институте новых медицинских технологий и Клинико-диагностическом центре Тульской областной больницы

Научные руководители:

доктор медицинских наук, профессор А.А.Хадарцев доктор физико-математических наук, профессор П.Г.Плешанов

Официальные оппоненты:

доктор медицинских наук, профессор Ю.И.Цкипури кандидат медицинских наук С.Ю.Федоров

Ведущая организация

Гематологический научный центр РАМН, Москва

Защита состоится 1999 г. в часов на заседании

диссертационного совета К 063.47.07 при Тульском Государственном университете по адресу: г.Тула, ул.Болдина, 128, медфакультет ТулГУ

С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке Тульского государственного университета

Автореферат разослан « » ¿4*0 1999 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат медицинских наук, доцентВ.В.Арсентьева

РЪЬЬ ■0 ^

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

А»стуальиость проблемы.

Авария на Чернобыльской АЭС (ЧАЭС) явилась одной из крупнейших радиационных аварий в истории человечества. Она приобрела глобальное значение в связи с тяжестью и территориальной распространенностью радионуклидного заражения, обусловившего возникновение жертв и заболеваний (Ильин JI.A. и др., 1987, 1988; Антоны-шев Л .И. и др., 1993; Беляев С.Т. и др., 1993; и др.).

В результате аварии на ЧАЭС различному по плотности радиоактивному загрязнению подверглись 17 областей России, на территории которых проживает около 2,7 миллиона человек, а па территории СНГ - более пяти миллионов. В ликвидации аварии на ЧАЭС приняло участие около 600 тысяч человек. Прошедшие 12 лет после аварии свидетельствуют о наличии медицинских последствий в отношении состояния здоровья участников ликвидации последствий аварии (ЛПА) (Цыб А.Ф. и др., 1993, 1995,1996; Царегородцев А.Д., 1996; Ярмоненко С.П., 1996).

В течение первых лет с момента аварии основное внимание было направлено на изучение состояния здоровья пострадавших с клинически очерченной острой лучевой болезнью, а также населения, проживающего на радиоактивно загрязненных территориях (Гуськова А.К. и др., 1987, 1993, 1996). Изучению состояния здоровья одной из основных групп риска среди лиц, пострадавших в результате аварии, участникам ЛПА посвящены исследования, касающиеся, в основном, оценки состояния их здоровья в ближайший период после аварии (Цыб А.Ф. и др., 1993; Никифоров A.M., Ляско Л.И., 1993,1994; Бахтияр В.Г. и др., 1995).

После аварии на ЧАЭС стал очевидным факт, что представления о закономерностях и механизмах биологического действия радиации в малых дозах, особенно в условиях пролонгированного воздействия весьма противоречивы и неполны. Поэтому весьма актуальным с медицинской точки зрення является изучение клинических проявлений, зависящих от влияния радиационных и нерадиационных факторов аварии в отдаленные сроки после радиационного воздействия.

Заболевания, развивающиеся вследствие воздействия на организм радиационных и других факторов внешней среды, составляют основную группу, с которыми приходится сталкиваться врачам-терапевтам. К сожалению, клиническое изучение радиационно-экологически зависимых болезней еще не заняло должного места в общей совокупности медико-экологических исследований.

Поэтому изучение воздействия радиационных факторов аварийных ситуаций как этиологических факторов заболеваний внутренних органов, а также генных мутаций как возможной причины возникновения заболева-

ний, является одной из важных и актуальных проблем в клинике внутренних болезней (Бочков Н.Б., 1993; Никифоров A.M., 1994; Воробьев А.И. и др., 1996).

Среди основных предметов изучения медицинской наукой можно выделить изучение клинических проявлении при воздействии малых доз радиации, а также поиск биологических маркеров, позволяющих дифференцировать и устанавливать причинную связь заболеваний, инвалидности и смерти с радиационными и нерадиационными факторами. .

Цель Ii задачи исследования.

Целыо настоящей работы явилось изучение отдаленных последствий и роли радиационного облучения в дозах (до 1Гр) в развитии заболеваний внутренних органов у участников ликвидации последствий аварии на ЧАЭС с использованием молекулярио-гснетпчсских методов диагностики радиационного поражения.

Были поставлены следующие задачи:

1. Изучить структуру заболеваний внутренних органов у участников ЛПА на ЧАЭС с помощью комплексной диагностики.

2. Провести количественный анализ ряда генетических изменений, выражающихся в изменении спектра соматических мутаций.

3. Выявить возможную взаимосвязь имеющихся заболеваний внутренних органов с частотой встречаемости соматических мутаций.

Научная новизна.

Впервые:

- проведено комплексное обследование участников ликвидации последствий аварии на ЧАЭС с привлечением методик геногоксиче-ского анализа (ГФРТ - гипоксантинфосфорибоксилтрансфераза и ГФ-А - Гликофорнн А - тесты), включая изучение хромосомных аберраций методом флуоресцентной in situ гибридизации (FISH);

- сопоставлены результаты молекулярно-генетических исследований, соматических мутаций и диагностики широкого спектра заболеваний внутренних органов;

- применительно к изучению значимости молекулярно-генетических изменений для прогноза и диагностики заболеваний внутренних органов использованы методы обработки результатов с помощью компьютерного нейросетевого моделирования.

Практическая значимость.

Методы генотоксического и цитогенетического анализов могут быть использованы для прогнозирования и диагностики заболеваний внутренних органов у лиц, подвергшихся ионизирующему облучению з малых дозах.

Результаты исследования инициируют разработку патогенетических методов лечения и профилактики заболеваний внутренних органов.

Компьютерные нейронные сети могут применяться при прогнозе состояния здоровья у лиц, подвергшихся ионизирующему излучению.

Внедрение результатов исследования.

Результаты исследования используются в отделе специализированной диспансеризации Тульской областной больницы, НИИ Новых медицинских технологий МЗ РФ, НИЛ прикладной экологии МЗ РФ, в биомедицинском отделе Ливерморской Национальной Лаборатории им.Лоуренса Калифорнийского Университета США, в педагогической работе кафедр медицинского факультета Тульского университета.

Апробация работы.

Основные положения диссертации были доложены на научно-теоретическом семинаре в Ливерморской Национальной Лаборатории им. Лоуренса, США (1997); на научно-практической конференции «50 лет сотрудничества Московской медицинской академии им. И.М.Сеченова и департамента здравоохранения администрации Тульской области» - Тула, 1997; на научно-теоретической конференции «То be presented at the Animal Muting of the Enoironmental Mutagen Society» - Сан-Диего, Калифорния, США, март 1998, на научной конференции «Submitted for présentation at the Radiation Research Society» Луисвилл, Кентукки, США, апрель 199S, на заочной конференции «Безопасность 21 века», Санкт-Петербург, 1998; на совместной научно-теоретической конференции медицинского факультета Тульского государственного университета и НИИ новых медицинских технологий МЗ РФ, 1999 г.

Публикации.

По материалам исследований опубликовано 11 печатных работ.

Объем и структура диссертации.

Диссертация изложена на 158 страницах машинописного текста, состоит из введения, трех глав, заключения, выводов, практических рекомендаций, списка литературы. Текст иллюстрирован 16 таблицами, 49 рисунками, включая схемы. Список литературы содержит 216 наименований, в том числе 153 - отечественных и 63 - зарубежных авторов.

Положения, выносимые па защиту.

1. Заболеваемость участников ликвидации последствий аварии на ЧАЭС через 10-12 лет после проведения аварийных работ характеризуется многосистемными проявлениями с преобладанием заболеваний желудочно-кишечного тракта, нервной и эндокринной систем.

2. У лиц, участвовавших в ликвидации последствий аварии на ЧЛЭС, под воздействием комплекса факторов аварии на протяжении 10-12 лет наблюдается повышенная частота структурных изменений хромосом в форме стабильных и нестабильных аберраций.

3. Применены методы ретроспективного биореконструктивного анализа, на основе которых осуществляются прогнозирование возможных последствий воздействия радиационного фактора у лиц, подвергшихся облучению, формирование групп повышенного риска, их клиническое и моле-кулярно-генетическое обследование, индивидуальное медицинское наблюдение и профилактические мероприятия.

ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

С целью изучения возможного влияния малых доз ионизирующей радиации на потенциальное возникновение соматических заболеваний были сформированы две фуппы (основная и контрольная), в которые вошли лица мужского пола трудоспособного возраста, проживающие в районах Тульской области, не пострадавших от радиоактивных осадков, выпавших в результате аварии на ЧАЭС, общим количеством 95 человек.

В основную группу вошли 85 участников ЛПА на ЧАЭС. которые прошли в полном объеме клинические, инструментальные и лабораторные исследования на базе Тульского диагностического центра.

Срок пребывания участников ЛПА на территории ЧАЭС составлял в среднем 24-30 дней. Принимали участие в аварийных работах в 1986 г. - 75 человек, в 1987 и 1988 годах - 9 человек.

В контрольную группу вошли 10 мужчин, ранее не подвергавшихся радиационному облучению, прошедших клиническое обследование в условиях стационара больницы Управления внутренних дел Тульской области.

Все 95 человек прошли молекулярно-генетическое обследование в НИЛ прикладной экологии МЗ РФ и в биомедицинском отделе Ливер-морской Национальной Лаборатории им.Лоуренса, США.

Программа обследования участников ЛПА и лиц контрольной группы включала заполнение специальной анкеты-вопросника с указанием паспортных данных, профессиональной деятельности, перенесенных заболеваний, курения, приема алкоголя. Кроме того, для участников ЛПА заполнялись данные, касающиеся работы на ЧАЭС: длительность, полученная зарегистрированная доза, место и виды выполняемой работы.

Обе группы обследованных были сопоставимы по возрасту, полу, характеру профессиональной деятельности, вредным привычкам.

1. ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ

1.1. Кардио-васкулярные исследования

- электрокардиография в покое в 12 стандартных отведениях;

- допплерэхокардиография проводилась на эхокардиографе «Hewlett Packard-77020» (США);

- тетраполярная грудная реография проводилась на реоплетизмо-графе РПТ2-02 и 4-канальном мингографе фирмы Siemens (Германия) по методике Кубичека (1966) в модификации Ю.Т.Пушкаря и соавт. (1977) с определением общепринятых показателей.

- реоэнцефалография (РЭГ) осуществлялась с помощью системы автоматизации реографнческого исследования «САРИ», предназначенной для регистрации от 1 до 16 каналов РЭГ.

1.2. Нейрофизиологические методики

- электроэнцефалография проводилась на 16-канальном электроэнцефалографе фирмы «Medicor» (Венгрия) по международной схеме 10-20 в состоянии спокойного бодрствования и при проведении функциональных проб с открыванием н закрыванием глаз и фотостимуляцией.

1.3. Ультразвуковые исследования

- ультразвуковое исследование щитовидной железы (эхография щитовидной железы) и ультразвуковая диагностика заболеваний органов брюшной полости и малого таза проводились при помоиш аппаратов «Алока-630» (Япония).

1.4. Эндоскопические исследования

- эндоскопические исследования проводились с помощью оптических приборов: эзофагогастродуодено-, кололо- или ректороманоско-пов фирмы «Olympus».(Япония).

2. ЛАБОРАТОРНЫЕ МЕТОДЫ

2.1. Общеклинические исследования

- общий анализ крови, подсчет тромбоцитов. Данные исследования проводились на гематологическом анализаторе Nova Celltral (Bajer);

- общий анализ мочи по общепринятым методикам.

2.2. Биохимические исследования

- биохимические исследования крови проводились на биохимическом анализаторе Spectrum (Abbot) и включали определение билирубина, холестерина, мочевой кислоты, мочевины, креатннина, фермен-

тов - щелочной фосфатазы, лактатдегидрогеназы, аланинаминотранс-феразы, аспаргатаминотрансферазы, белка и белковых фракций, глюкозы, общих липндов.

3. МОЛЕКУЛЯРПО-ГЕНЕТИЧЕСКПЕ МЕТОДЫ

3.1. «Раскрашивание» хромосом

Метод FISH с применением избирательно чувствительных ДНК-зондов, связанных с красителями использовался для получения цито-генетйческой информации. Использовался флуоресцентный микроскоп, снабженный ультрафиолетовой лампой фирмы «Opton», ФРГ. Аберрантные метафазные клетки фотографировались на пленку Ektachrome 400 фотоаппаратом Кодак.

3.2. ГФРТ (гипоксантннфосфорибоснлтрансфераза) - тест

Диагностический тест, связанный с подсчетом частоты мутаций

генов, инструктирующих синтез и структуру ГФРТ. Из венозной крови выделялась лимфоцигарная фракция, лимфоциты культивировались, затем клонировались совместно с облученными лимфобластоидными фидерными клетками, после чего оценивалась эффективность клонирования и частота встречаемости мутантных форм.

3.3. Гликофориновый тест

Данному анализу могут подвергаться только гетерозиготные индивидуумы, поэтому каждую пробу иммунотипировали, используя иммунную сыворотку (Ortlio Diagnostics, Britain). Затем образцы крови фиксировали и производили иммуномечение двумя флуоресцентно меченными моноклональными антителами, специфичными для M и N форм гликофорина-А. При проведении гликофоринового анализа использовали цитометр Facscan для проточной цитометрии (Becton Dickinson, Mountain View, USA).

Данные молекулярно-генетические анализы были разработаны для биологической реконструкции доз облучения, но в данной работе использовались и как биомаркеры радиационного облучения.

Обработка материалов проводилась методами сплайн-анализа в Ливерморской Национальной Лаборатории им.Лоуренса, США* и компьютерных нейронных сетей (КНС) в НИИ новых медицинских технологий".

" Обработка проведена D.Nelson (LLNL). " Обработка проведена В.В.Чапкпиым.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

В результате клинико-инструментального обследования участников ЛПА и лиц контрольной группы удалось установить следующие структуры заболеваний (табл. 1 и 2).

Таблица I

Заболевания внутренних органов, выявленные у участников ЛПА на ЧАЭС

п = 85

№ п/п Название заболеваний Количество заболеваний абс. число %

1 Заболевания желудочно-кишечного тракта 260 47

2 Заболевания нервной системы 143 26

3 Заболевания эндокринной системы (заболевание щитовидной железы) 81 15

4 Заболевания сердечно-сосудистой системы 27 5

э Заболевания органов дыхания 20 4

6 Заболевания мочеполовой системы 14 3

Всего 545 100

Таблгща 2

Заболевания внутренних органов, выявленные у лиц контрольной группы

п = 10

№ п/п Название заболеваний Количество заболеваний абс. число

1 Заболевания желудочно-кишечного тракта 10

2 Заболевания нервной системы 4

3 Заболевания сердечно-сосудистой системы 3

4 Заболевания органов дыхания 3

5 Заболевания мочеполовой системы —

Всего 22

Подобную структуру заболеваний внутренних органов у участников ЛПА на ЧАЭС отмечают многие исследователи (Моисеева Т.А., 1993; Никирофов A.M., 1994; Воробьев А.И., 1996 и др.).

Очевидно, что многосистемность поражения внутренних органов объясняется тем, что основная опасность аварии для участников ЛПА на ЧАЭС заключалась не только во внешнем облучении, дозы которого не превышали 1 Гр, а в наличии радионуклидов, «горячих» и других частиц, попавших в организм через барьерные органы. Ситуация хронического внутреннего облучения за счет инкорпориро-

ванных радионуклидов привела к функциональным расстройствам полиэтиологической природы в защитных и регуляторных системах организма.

Это обусловливает возможность развития патологических процессов в различных органах и системах вероятно и на генетическом уровне (Никифоров A.M., 1993; Ляско В.И., 1995 и др.).

Следующим этапом работы был анализ молекулярно-гене-тических изменений (табл. 3, 4, 5).

Таблгща 3

Результаты анализов хромосомных аберрации методами флуоресцентной in situ гибридизации (FISH) в лимфоцитах периферической крови у участников ЛПА на ЧАЭС

Количество обследованных лиц 77

Число анализированных клеток 42751

Число аберрантных клеток 548

Количество хромосомных аберраций 917

Число клеток с трапслокациями 395

Полное число транслокаций 686

Число клеток с дицентриками 81

Полное число дицентриков 93

Число клеток с инверсиями 27

Полное число инверсий 31

Число клеток с ацентрическими фрагментами 149

Полное число ацентрических фрагментов 271

В табл. 3 представлены результаты 77 обследованных участников ЛПА, так как у 8 человек не было получено митозов или их число было недостаточным. Для оценки использовались только аберрации хромосомного типа.

Всего проанализировано 42751 метафаза и найдено 548 аберрантных клеток. При этом обнаружено: стабильных аберраций (транслокаций - 686, инверсий - 31); нестабильных аберраций (дицентриков - 93, ацентрических фрагментов - 271).

ГФРТ-тест (табл.4). Результаты были получены у 44 обследованных участников ЛПА, которые превышали норму (1,5 мутации на 1 млн. клеток), что явилось свидетельством наличия радиационного облучения.

Таблица 4

Результаты измерсниП уровней соматических мутаций локуса гена гнпоксантинфосфорибоснлтрансферазы у участников ЛПА на ЧАЭС

п = 45

№ п/п Код Эффективность клонирования Эффективность возникновения мутаций Число мутаций на 1 млн. клеток

1 1 0,233 1,982 8,49

2 1Г~ 0,241 3.227 13,39

3 17" 0,194 1,876 9,69

4 21 0,238 2,030 8,53

3 25 0,298 0,645 2,17

6 ' 29" 0,376 ' 1,731 4,61

7 46 0,400 4,005 10.02

8 49 0,177 1,811 10.26

9 62 0,083 1,146 13.73

10 71 0,128 2,836 22,14

И 0,217 0,900 4,13

12 104 0,072 0,769 10,70

13 105 0,209 2.050 9,81

14 111 0,400 5,470 13,69

15 113 0,212 1.510 7,13

16 200 " 0,281 3,410 11,53

17 208 0,224 4,550 20,26

18 211 0,165 2,200 13,28

19 213" 0,275 2,817 10,26

20 "216' 0,040 1,476 36.65

21 219 0,070 3,516 50.14

22 220 0,154 5,662 36,76

23 222 0,091 3.568 39,26

24 223 0,154 6,454 18.06

25 "238"' 0,077 1,009 13,10

26 254 0,199 1,814 9,10

27 26Ö..... 0,109 3.571 32,77

28 286 0,110 2.361 21,45

29 э 0.051 " 0.699 13,54

30 9 0,219 2,128 9,72

31 56 0,142 1.771 12.50

32 65 ' 0,157 1,476 9,38

33 74"" 0,242 3,640 15,08

34 ~ 16 0,041 0,556 13,45

35 77 0,278 1,688 6,07

36 78 0,225 0,3 02 1,34

3/ $2 0,274 1,089 3,98

38 86 0,177 0,528 2,99

ЗУ 89 0,121 0,921 7,60

40 112 0,292 2,860 9,80

41 116 0,201 2,610 13,02

42 121 0,456 6,610 14,68

43 247 0,205 8,093 39,54

44 274 ' 0,257 6,574 25,57

45 257 0,050 2,187 43,79

Глнкофорин А - тест (табл.5). Данное исследование проводилось у 49 участников ЛПА с гетерозиготным типом крови (остальные 36 имели гомозиготный тип). Анализируя табл. 5 можно отметить, что у 15 обследованных были зафиксированы соматические мутации типа NO, а у 26 - соматические мутации типа NN; и те, и другие мутации превысили популяционную норму (10 на 1 млн. эритроцитов). Данный факт свидетельствует о наличии радиационного облучения.

При проведении цитогенетического анализа в контрольной группе, анализ 5236 метафаз выявил только 2 аберрантные клетки и 3 ди-центрика в них, что соответствует норме в популяции лиц, не подвергавшихся радиационному облучению.

FISH, ГФРТ и ГФ-А тесты в данной работе использовались как специфические генетические биомаркеры, чувствительные к радиационному облучению.

Анализируя полученные результаты следует отметить, что в группе обследованных участников ЛПА на ЧАЭС отмечалось большое количество нестабильных хромосомных аберраций несмотря на процессы элиминации (процент элиминации нестабильных хромосомных аберраций - 50% за 3,5 года), что, возможно, связано с продолжающимся внутренним облучением.

Анализируя стабильные хромосомные аберрации следует отметить, что данный вид является более информативным, т.к. не происходит утраты генетического материала и клетка остается жизнеспособной, воспроизводя возникшие повреждения длительное время. Данный факт важен для ретроспективной дозиметрии и прогнозирования последствий в отдаленные периоды.

С целью выявления возможных взаимосвязей между заболеваниями внутренних органов и частотой встречаемости соматических мутаций у участников ЛПА на ЧАЭС были применены методы сплайн-анализа.

Алгоритмы обработки состояли в оценке последовательностей приоритетов наличия различных видов соматических заболеваний у участников ЛПА по отношению к изменениям показателей используемых генетических тестов с учетом независимых параметров.

Для этого была составлена единая матрица регистрируемых параметров FISH, ГФРТ и ГФ-А анализов, классификации заболеваний, выявленных у участников ЛПА и данных анкеты-вопросника для каждого пациента.

Таблица 5

Результаты измерений уровней соматических мутации в локусах генов Глнкофорнна А методом проточной цитометрии в эритроцитах периферической крови у участников ЛПА на ЧАЭС

п = 49

№ Коя N0 - тип мутации (норма - 10) NN - тип мутаций (норма - 10 на 1 млн эритроцитов

1 1 2,6 14,4

2 13 4,1 7,0

3 17 4,7 6,0

4 21 5,9 8,1

5 25 3,3 10,5

6 29 2,8 4,4

7 36 7,1 8,9

8 39 10,4 9,6

9 43 8,9 14.0

10 46 6,6 10,1

11 49 5,5 8,3

12 62 16,5 6.4

13 68 7,4 7,4

14 71 12,4 8.9

15 95 6,1 4,4

16 104 3,9 6,0

17 105 6,1 13,5

18 111 13,9 10,8

19 113 8,1 27,2

20 132 3,0 3,3

21 147 12,2 12,1

22 154 6,2 15,1

23 179 4,7 5,9

24 190 12,1 20,2

25 191 11,3 8,5

26 192 6.9 7.2

27 200 7.8 14,3

28 208 29,3 10,9

29 210 15,6 12.3

30 211 26,5 11,4

31 212 6,9 24,9

32 213 4,4 11,6

33 216 17,2 10,9

34 219 5,4 24,3

35 220 6,1 9,8

36 222 6,4 30,3

37 223 39,1 37.8

38 238 6,1 4.7

39 240 14,2 8,8

40 244 26.7 66,8

41 249 7,8 7,5

42 244 5,2 7,6

43 260 9,5 9,8

44 266 4.3 15,0

45 273 8,0 10,0

46 279 6.5 12,4

47 281 10,3 9,4

48 282 5,7 13,4

49 286 9,0 15.5

Выявлены взаимосвязи молекулярно-генетических изменений и группы соматических заболеваний, фиксируемых с помощью цитоге-нетического анализа, ГФРТ и ТФ-А теста (рис. 1, 2, 3).

CL = =

5 Е 5.U

ta Q с aj

Н X XS ?

Й g.

ь = т s

/

/

/

/

/

/

/

/

/

\

N

AI .B1.B3.C3.tn.D7.D12.F1

Количество независимых параметров (заболеваний)

AI - дисциркуляторная энцефалопатия В1 - гиперплазия щитовидной железы ВЗ - нетоксический зоб СЗ - гипертоническая болезнь

D4 - хронический энтероколит D7 - дмскинезия желчного пузыря D12 - хронический панкреатит Fl - хронический пиелонефрит

Рис. 1. Сочетание соматических заболеваний, достоверно обнаруживаемых в группе участников ЛПА на ЧАЭС по данным FISH

F S

55 s- £

« h = а | § 8 | 3 й г

/

/

/

/

/

/

/

\

/

\

/

\

__

АЧ.СЗ.С^.РМ Fl

Количество независимых параметров (заболеваний) А1 - дисциркуляторная энцефалопатия СЗ - гипертоническая болезнь

С5 - другие заболевания сердечно-сосудистой системы 014 - другие заболевания желудочно-кишечного тракта Р1 - хронический пиелонефрит

Рис. 2. Сочетание патологических изменений, достоверно обнаруживаемых в группе участников ЛПА на ЧАЭС по данным ГФРТ-теста

Е. g

х о >>

э- 3 а §

м ■£ 5. =

2 Й а Н 5.3;";

Р о О "

/

/

/

/

/

/

\

/

A1.A4.B1.C4.C5.D1.012

Количество независимых параметров (заболеваний)

А1 - дисциркуляторная энцефалопатия

А4 - другие заболевания периферической нервной системы

В1 - гиперплазия щитовидной железы

С4 - ншемическая болезнь сердца

С5 - другие заболевания сердечно-сосудистой системы

- хронических гастрит 012 - хронический панкреатит

Рис. 3. Сочетание патологических изменений, достоверно обнаруживаемых в группе участников ЛПА на ЧАЭС по данным ГФ А -теста

я

я

В результате проведенной статистической обработки методами сплайн-анализа выявлены взаимосвязи молекулярно-генетических изменении и соматических заболеваний.

Для дальнейшей верификации полученных результатов было использовано компьютерное нейросетевое моделирование с последующим анализом.

Класс заболеваний желудочно-кишечного тракта был разбит на следующие подклассы: заболевания желудка, заболевания желчевыво-дящнх путей и желчного пузыря, заболевания печени, заболевания поджелудочной железы.

Рис.4. Взаимосвязь заболевании желудка и молекулярно-генетическнх изменений

£ 0,025 --

молекулярно-генетические изменения

Результаты на рис. 4-12 закодированы следующим образом:

Цитогенетический анализ:

16 - количество аберрантных клеток

17 - количество хромосомных аберраций

18 - число клеток с 1 и более транслокаций

21 - полное число транслокаций

22 - число клеток с дицентриками

23 - полное число дицентриков

24 - число клеток с инверсиями

25 - полное число инверсий

26- полное число клеток с ацентрическими фрагментами 27 - всего ацентрических фрагментов

ГФРТ-тест:

30 - число мутаций на 1 млн. клеток Гликофорин-А тест:

37 - соматические мутации типа N0 в локусах генов гликофори-на А

38 - соматические мутации типа NN в локусах генов гликофори-на А

Рис.5. Взаимосвязь заболеваний желчевыводящнх путей и -желчного пузыря с молекулярно-генетнческими изменениями

л 0,07 §

I 0,06 " 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 -о -

16 17 18 21 22 23 24 2S 26 27 30 37 Зв

16-27- молекулярно-гснетические изменения, определяемые шпогснетическим

анализом (FISH)

30-ГФРТ-тест

37-38 - Гликофорин-А тест

Рис.6. Взаимосвязь заболеваний печени п молекулярно-генстическнх изменений

0,030,025 0,02 0,015 0,01 0.0С6 0

\

17

ШШ1

т

ЯШ

—,:_а!

22 23 24 25 26 27 30 37 38 мзпекулпрно-гснеттескиекзменежя

16-27 - молекулярио-генетическне изменения, определяемые цигогенетмческим

анализом (FISH)

30 - ГФРТ-тест

37-38 - Гликофорин-А тест

Рис.7. Взаимосвязь заболеваний поджелудочной железы н молекулярно-генетических изменений

i 0,045 т

о

16 17 18 21 22 23 24 25 26 27 30 37 38 молекулярно-генетические изменения

16-27 - молекулярно-генетические изменения, определяемые цитогенетическим

анализом (FISH)

30 - ГФРТ-тест

37-38 - Гликофорин-А тест

На рис. 4-7 иллюстрируется взаимосвязь заболеваний желудочно-кишечного тракта с молекулярно-генетическими изменениями. При этом следует отметить различную степень этой взаимосвязи с различными генетическими изменениями.

На рис.8 представлена взаимосвязь между изменениями совокупностей вышеперечисленных параметров, зарегистрированных количественными генетическими методами и степенью проявления заболеваний щитовидной железы.

При этом следует отметить различную степень взаимосвязи с различными генетическими показателями с данным подклассом заболеваний.

Рис.8. Взаимосвязь заболеваний щитовидной железы и молекулярно-генетических изменении

0.09" 0.08 -0,070,06 • 0,050.040,030,02 -0.01 -0 -

"Ii

: "А '>6 : '

16 17 18 21 22 23 24 25 26 27 30 37 38 молекулярно-генетические изменения

16-27 - молекулярно-генетические изменения, определяемые цитогенетическим

анализом (FISH)

30 - ГФРТ-тест

37-38 - Гликофорин-А пест

Рис.9. Взаимосвязь заболеваний сердечно-сосудистой системы и молекулярно-генетических изменений

0,04 0,035 0.03 0,025 0,02 0,015 0,01 0.005 0

С

22 23 24 25 26 27 30 37 33 молекулярно-генетические изменения

16-27 - молекулярно-генетические изменения, определяемые цитогенетнчеекпм

анализом (FISH)

30-ГФРТ-тест

37-38 - Гликофорин-А тест

На рис. 9 представлена взаимосвязь между изменениями совокупностей вышеперечисленных параметров, зарегистрированных количественными генетическими методами и степенью проявлений заболеваний сердечно-сосудистой системы. При этом следует отметить различную степень взаимосвязи с различными генетическими показателями с данным классом заболеваний.

Рис.10. Взаимосвязь заболеваний нервной системы и молекулярно-генетнческих изменений

¡5 0,035 т

и о

молекулярно-генетические изменений

1(>-27 - молекулярно-генетическис изменения, определяемые цнтогенетическим

анализом (FISH)

30 - ГФРТ-тест

37-38 - Глнкофорин-А гест

На рис. 10 представлена взаимосвязь между изменениями совокупностей вышеперечисленных параметров, зарегистрированных количественными генетическими методами и степенью проявлений заболеваний нервной системы. При этом следует отметить различную степень взаимосвязи с различными генетическими показателями с данным классом заболеваний.

На рис. 11 представлена взаимосвязь между изменениями совокупностей вышеперечисленных параметров, зарегистрированных количественными генетическими методами и степенью проявлений заболеваний органов дыхания. При этом следует отметить различную степень взаимосвязи с различными генетическими показателями с данным классом заболеваний.

Рис.11. Взаимосвязь заболеваний органов дыхания и молекулярно-генетнческнх изменений

i 0.0Т -г

I 0.06--

з-ю

" 0,05 ■■

0,04 ■•

молекулярно-генетические изменения

16-27 - молекулярно-генетические изменения, определяемые цптогенетическим

анализом (FISH)

30 - ГФРТ-тест

37-38 - Гликофорнн-А тест

Рис.12. Взаимосвязь заболеваний мочеполовой системы и молекулярно-генетнческнх изменений

молекулярно-генетические изменения

16-27 - молекулярно-генетические изменения, определяемые цнтогенетическнм

анализом (FISH)

30-ГФРТ-тест

37-38 - Гликофорин-А тест

На рис. 12 представлена взаимосвязь между изменениями совокупностей вышеперечисленных параметров, зарегистрированных количественными генетическими методами и степенью проявлений заболеваний органов дыхания. При этом следует отметить различную степень взаимосвязи с различными генетическими показателями с данным классом заболеваний.

Выявив взаимосвязи заболеваний внутренних органов и генетических изменений с помощью КНС и с целью верификации результатов, полученных методами сплайн-анализа были определены значения этих взаимосвязей.

Рис. 13. Степени взаимосвязей заболеваний внутренних органов и молекулярно-геиетнческих изменений, определенных

Примечание:

40 - гиперплазия щитовидной железы

41 - хронический тиреондит

42 - нетоксический зоб

43 - другие заболевания щитовидной железы

44 - другие заболевания эндокринной системы

45 - дпециркуляторная энцефалопатия

47 - вегето-сосудистая дистоння

48 - другие заболевания периферической нервной системы

49 - ншемическая болезнь сердца

50 - гипертоническая болезнь

51 - другие заболевания сердечнососудистой системы

52 - хронический гастрит

53 - эрозивные и язвенные поражения желудка

55 - хронические энтериты и колиты

56 - эрозивные и язвенные поражения кишечника

57 - другие заболевания кишечника

58 - дискинезии желчного пузыря

59 - хронический холецистит

60 - желчно-каменная болезнь

61 - хронические гепатиты

62 - другие заболевания печени

63 - хронические панкреатиты

64 - «реактивные» панкреатиты

65 - хронические бронхиты

66 - другие заболевания бронхолегочной системы

67 - хронические пиелонефрит

68 - мочекаменная болезнь

69 - хронические простатиты А-Р - смотри рис. 1.

Наибольшие степени взаимосвязей определяются в следующих классах: заболевания щитовидной железы (нетоксический зоб, тиреои-дит), заболевания желудочно-кишечного тракта, заболевания сердечно-сосудистой системы, заболевания нервной системы (дисциркуля-торная энцефалопатия).

Рис. 14. Степени взаимосвязей заболеваний внутренних органов

и молекулярно-генетических изменении, степень определенных ГФРТ-тестом

0,035 0,03 0,025 ■ 0,02 0,015

ГФРТ-тест

0,01 0,005 -

о

д-

-ГХ-^—г-ь

1--*-4--1-1- " ) *-1-1-1-1 1 1 1---Г"—1--V--Г—

40 41 42 43 45 47 48 49 50 51 52 53 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 65 67 68 69

Примечании'.

40 - гиперплазия щитовидном железы

41 - хронический тиреоидит

42 - нетоксический зоб

43 - другие заболевания щитовидной железы

44 - другие заболевания эндокринной системы

45 - дисцнркуляторная энцефалопатия

47 - вегето-сосудистая дистония

48 - другие заболевания периферической нервной системы

49 - ишемнческая болезнь сердца

50 - гипертоническая болезнь

51 - другие заболевания сердечнососудистой системы

52 - хронический гастрит

53 - эрозивные и язвенные поражения желудка

55 - хронические энтериты н колиты

56 - эрозивные и язвенные поражения кн-шечника

57 - другие заболевания кишечника

58 - дискинезип желчного пузыря

59 - хронический холецистит

60 - желчно-каменная болезнь

61 - хронические гепатиты

62 - другие заболевания печени

63 - хронические панкреатиты

64 - «реактивные» панкреатиты

65 - хронические бронхиты

66 - другие заболевания бронхолегочной системы

67 - хронические пиелонефрит

68 - мочекаменная болезнь

69 - хронические простатиты А-К - смотри рис. 2.

Высшие степени взаимосвязей определяются в следующих классах заболеваний: заболевания сердечно-сосудистой системы (гипертоническая болезнь), заболевания нервной системы, заболевания желудочно-кишечного тракта.

Рис. 15. Степени взаимосвязей заболеваний внутренних органов и молекулярно-генетических изменений, определенных с помощью степень Глнкофорнн-А теста

0,03ГликофоринА

РТ'М ИТ"1" I

40 41 42 43 45 47 48 49 50 51 52 53 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69

Примечание:

40 - гиперплазия щитовидной железы

41 - хронический тиреоидит

42 - нетоксический зоб

43 - другие заболевания щитовидной железы

44 - другие заболевания эндокринной системы

45 - дисциркуляторная энцефалопатия

47 - вегето-сосудистая дистония

48 - другие заболевания периферической нервной системы

49 - ишемическая болезнь сердца

50 - гипертоническая болезнь

51 - другие заболевания сердечнососудистом системы

52 - хронический гастрит

53 - эрозивные и язвенные поражения желудка

55 - хронические энтериты и колиты

56 - эрозивные и язвенные поражения кишечника

57 - другие заболевания кишечника

58 -днекинезии желчного пузыря

59 - хронический холецистит

60 - желчно-каменная болезнь

61 - хронические гепатиты

62 - другие заболевания печени

63 - хронические панкреатиты

64 - «реактивные» панкреатиты

65 - хронические бронхиты

66 - другие заболевания бронхолегочной системы

67 - хронические пиелонефрит

68 - мочекаменная болезнь

69 - хронические простатиты А-Р - смотри рис.3.

Наивысшие степени взаимосвязей определяются в следующих классах: заболевания щитовидной железы (гиперплазия щитовидной железы), заболевания нервной системы (дисциркуляторная энцефалопатия), заболевания желудочно-кишечного тракта, заболевания сердечно-сосудистой системы.

Итоги компьютерного нейросетевого моделирования практически идентичны сведениям, полученным с помощью методов сплайн-анализа.

Полученные результаты демонстрируют, что разработанные и используемые методы генотоксических анализов позволяют даже на относительно ранних стадиях после радиационных аварий (к концу 1 года после облучения формируются генетические изменения, как ста-

бильные, так и нестабильные) предсказать развитие тех или иных соматических заболеваний.

Следовательно, генетический мониторинг лиц, пострадавших в результате радиационных аварий поможет не только выявить на ранних стадиях заболевания внутренних органов, но также сформулировать индивидуальные медицинские стратегии наблюдения, группы повышенного риска и своевременного лечения и профилактики.

ВЫВОДЫ

1. У участников ликвидации последствий аварии (ЛПА) на Чернобыльской АЭС (ЧАЭС), проживающих в Тульской области через 10-12 лет отмечен ряд функциональных и органических изменений в органах и системах организма (рост общей заболеваемости за счет патологии органов желудочно-кишечного тракта, эндокринной и нервной систем).

2. С помощью генетических биомаркеров установлено влияние радиационного фактора на развитие заболеваний внутренних органов у лиц, принимавших участие в ЛПА на ЧАЭС.

3. В течение 10-12 лет у лиц, принимавших участие-в ЛПА на ЧАЭС наблюдается повышенная частота структурных изменений хромосом в форме стабильных и нестабильных аберраций.

4. Молекулярно-генетические анализы (цитогенетический анализ, FISH, ГФРТ и ГФ-А тесты) являются возможными методами оценки соматических эффектов воздействия факторов радиационных аварий в периодах ближайших и отдаленных последствий.

5. Генетический мониторинг лиц, пострадавших в результате радиационных аварий поможет не только выявить на ранних стадиях вероятные заболевания внутренних органов, но также сформулировать индивидуальные медицинские стратегии наблюдения (группы повышенного риска) и лечения.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

Молекулярно-генетические анализы (цитогенетический - FISH, ГФРТ и ГФ-А тесты) целесообразно использовать в генетическом мониторинге лиц, пострадавших в результате радиационных аварий, для прогноза и ранней диагностики заболеваний внутренних органов, а также для формирования групп повышенного риска для последующего' динамического наблюдения.

Анализ при помощи компьютерных нейронных сетей может использоваться в научной и практической работе с целыо создания программ прогнозирования заболеваний и их осложнений.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Структура и динамика первичной заболеваемости и инвалидности среди участников ликвидации последствий аварии на ЧАЭС (В.Л.Малыгин, А.Д.Тарасова, А.А.Хадарцев, В.В.Шкарин). // Вестник новых медицинских технологий. - Тула, 1996. - №4. - С.83-90.

2. К вопросу психосоматических расстройств среди участников ликвидации последствий аварии на ЧАЭС (В.Л.Малыгин, А.Ю.Тарасов). // Вестник новых медицинских технологий. - Тула, 1997. - №1-2. - С.94-97.

3. Некоторые факторы риска в развитии психосоматических расстройств среди лиц, подвергшихся радиационному облучению (В.Л.Малыгин, А.А.Хадарцев). // Вестник новых медицинских технологий. - Тула, 1997. - №3. - С. 108.

4. Elevated frequencies of hypoxantinephrosphoribosyltransferese lymphocyte mutants are detected in Russion liquidators 6 to 10 years after exposure to radiation from the Chernobyl Nuclear power Plant Accident, radiation research society (C.B.Thomas, D.O.Nelson, P.G.PIeshanov et al.). // Mutation Research, Nov., 1999. - P.l 131-1136.

5. Molecular cytogenetic analyses for biolobical dosimentry of Clean-up workers from the Chernobyl Nuclear Reactor Accident (I.D.Tucker, M.I.Ramsey, D.O.Nelson et al.). // Radiation Research, 1998, Vol.151. - P. 129-135.

6. Multi-endpoint biomarker analyses of Chernobyl Clean-up workers (J.D.Tucker, R.I.Langlois, M.L.Mendelsonn et al.). // Scientific conference, USA, California, March 21-26, 1998.

7. Cytogenetics analysis by chromosome painting of Chernobyl Cleanup workers 29-th Annual meeting of the environmental mutagen society (M.I.Ramsey, J.D.Tucker, D.O.Nelson et al.). // Scientific conference, USA, California, March 21-26, 1998.

8. Human mutation radiation dosimetry: are and any experimental dose responses relevant (I.M.Jones, C.B.Thomas, H.A.Jalick at al.). // Scientific conference, USA, Centucky, April 25-29, 1998.

9. Психическое здоровье населения радиационно загрязненных территорий (В.Л.Малыгин, А.А.Хадарцев). // Заочная конференция «Безопасность XXI века». - Санкт-Петербург, 1998.

10. Генетическая опасность постчернобыльского загрязнения окружающей среды (П.Г.Плешанов, В.Л.Малыгин). // Международный симпозиум «Рождение здорового ребенка при астме и аллергии», 1998.

11. Соматические заболевания и молекулярно-генетические изменения у участников ликвидации последствий аварии на ЧАЭС. // Вестник новых медицинских технологий. - Тула, 1999. - №2. - С.84-86.