Radiation biology. RadioecologyRadiation biology. RadioecologyРадиационная биология. Радиоэкология0869-80313034-5898The Russian Academy of Sciences66113010.31857/S086980312302011XEPDGBBStudying the Consequences of Radiation AccidentsИзучение последствий радиационных аварийDependence of the Translocation Frequency in Blood Lymphocytes on the Dose and Age at the Onset of Exposure in Residents of the Techa Riverside SettlementsЗависимость частоты транслокаций в лимфоцитах КРОВИ от дозы и возраста на начало облучения у жителей прибрежных сел реки ТечаTolstykhE. I.ТолстыхЕ. И.evgenia.tolstykh@yandex.ruVozilovaA. V.ВозиловаА. В.evgenia.tolstykh@yandex.ruDegtevaM. O.ДегтеваМ. О.evgenia.tolstykh@yandex.ruAkleevA. V.АклеевА. В.evgenia.tolstykh@yandex.ruUral Scientific and Practical Center of Radiation Medicine of the Federal Medical and Biological Agency of the Russian FederationУральский научно-практический центр радиационной медицины Федерального медико-биологического агентства Российской ФедерацииChelyabinsk State UniversityЧелябинский государственный университет0103202363211512725022025Copyright ©; 2023, Е.И. Толстых, А.В. Возилова, М.О. Дегтева, А.В. АклеевCopyright ©; 2023, Е.И. Толстых, А.В. Возилова, М.О. Дегтева, А.В. Аклеев2023Е.И. Толстых, А.В. Возилова, М.О. Дегтева, А.В. АклеевЕ.И. Толстых, А.В. Возилова, М.О. Дегтева, А.В. Аклеевhttps://journals.eco-vector.com/0869-8031/article/view/661130

Evaluation of age effect on the frequency of radiation-induced translocations, registered using FISH in circulating T-lymphocytes in the long-term period after exposure, is both of theoretical and practical interest for the purposes of biodosimetry. The objective of our study was to analyze the dose dependence of the translocation frequency in the peripheral blood T-lymphocytes in donors of different age who were exposed in the Techa Riverside settlements (n = 197). In cytogenetic studies, whole chromosome painting probes were used to stain three pairs of chromosomes. A total of 104,721 genome equivalents (GE) were calculated and 2,540 translocations were found. For each donor, the individual absorbed doses in organs and tissues at the time of blood sampling were calculated using the Techa River Dosimetry System. In addition, doses to T-lymphocytes and their progenitors were calculated using the innovative modelling approach with due account of age related-dynamics of T-lymphocytes. The age dependence of the translocation frequency was associated particularly with these doses. The main sources of donor exposure were 89,90Sr, accumulating in bones and irradiating the bone marrow almost locally. To assess the parameters of the dose-effect relationship, linear regression model was used. After taking into account background values, the lowest frequency of translocations per 1000 GE per Gy was found in donors aged 0–5 years at the time of exposure (9.3 ± 1.3), which is statistically significantly lower than in children aged 6–18 years (15.3 ± 1.5), but not in adults (11.9 ± 2.9). The value for adults (>18 years) was characterized by the maximum scatter, but was close to the values obtained in an international study of nuclear enterprise personnel after external exposure (11.6 ± 1.6). The values of the background translocation frequencies registered in various age groups correspond to the published data obtained in a joint international study on unexposed donors. We have also confirmed the absence of sex-effect on the frequency of translocations.

Оценка влияния возраста на частоту радиационно-индуцируемых транслокаций, регистрируемых методом FISH в циркулирующих в Т-лимфоцитах в отдаленный период после облучения, имеет как теоретический, так и практический интерес для целей биодозиметрии. Целью нашей работы был анализ дозовой зависимости частоты транслокаций в Т-лимфоцитах периферической крови у доноров различного возраста, подвергшихся облучению в прибрежных селах р. Теча (n = 197). В цитогенетических исследованиях использовали цельно-хромосомные зонды для окрашивания трех пар хромосом. Всего было просчитано 104 721 геном-эквивалентов (GE) и обнаружено 2540 транслокаций. Для каждого донора индивидуальные дозы облучения, поглощенные в органах и тканях к моменту забора крови, были рассчитаны с использованием дозиметрической системы р. Теча. Кроме того, были рассчитаны дозы на Т-лимфоциты и их предшественников с использованием оригинального модельного подхода с учетом возрастной динамики Т-лимфоцитов; именно с этими дозами были связаны возрастные зависимости частоты транслокаций. Основными источниками облучения доноров были 89,90Sr, накапливающиеся в кости и практически локально облучающие костный мозг. Для оценки параметров зависимости доза–эффект использовали линейную регрессионную модель. После учета фоновых значений наименьшая частота транслокаций на 1000 GE на Гр была выявлена у доноров в возрасте 0–5 лет на момент облучения (9.3 ± 1.3), что статистически значимо ниже, чем у детей 6–18 лет (15.3 ± 1.5), но не у взрослых (11.9 ± 2.9). Значение для взрослых (>18 лет) характеризовалось максимальным разбросом, но оказалось близким к величинам, полученным в международном исследовании профессионалов после внешнего облучения (11.6 ± 1.6). Значения фоновых частот транслокаций, определенных в различных возрастных группах, соответствуют опубликованным значениям, полученным в объединенном международном исследовании по необлученным донорам. Мы также подтвердили отсутствие влияние пола на частоту транслокаций.

circulating T-lymphocyteschromosomal aberrationstranslocationshuman agebiodosimetryциркулирующие Т-лимфоцитыхромосомные аберрациитранслокациивозраст человекабиодозиметрияАвторы выражают благодарность В.А. Кривощапову и С.Б. Епифановой за техническую помощь в работе.Tucker J.D. Low-dose ionizing radiation and chromosome translocations: a review of the major considera-tions for human biological dosimetry // Mutat. Res. 2008. V. 659. № 3. P. 211–20. https://doi.org/10.1016/j.mrrev.2008.04.001Vorobtsova I., Semenov A., Timofeyeva N. et al. An investigation of the age-dependency of chromosome abnormalities in human populations exposed to low-dose ionising radiation // Mech. Ageing Dev. 2001. V. 122. № 13. P. 1373–82. https://doi.org/10.1016/s0047-6374(01)00275-5Sigurdson A.J., Ha M, Hauptmann M., Bhatti P. et al. International study of factors affecting human chromosome translocations // Mutat. Res. 2008. V. 652. № 2. P. 112–21. https://doi.org/10.1016/j.mrgentox.2008.01.005Rube C.E., Fricke A., Widmann T.A. et al. Accumulation of DNA Damage in Hematopoietic Stem and Progenitor Cells during Human Aging // PLoS ONE. 2011. V. 6. № 3. P. e17487. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0017487Tawn E.J., Curwen G.B., Jonas P. et al. Chromosome Aberrations Determined by FISH in Radiation Workers from the Sellafield Nuclear Facility // Radiat. Res. 2015. V. 184. № 3. P. 296–303. https://doi.org/10.1667/RR14125.1Sotnik N.V., Osovets S.V., Scherthan H., Azizova T.V. mFISH analysis of chromosome aberrations in workers occupationally exposed to mixed radiation // Radiat. Environ. Biophys. 2014. V. 53. № 2. P. 347–54. https://doi.org/10.1007/s00411-014-0536-7Vozilova A.V., Shagina N.B., Degteva M.O. et al. Preli-minary FISH-based assessment of external dose for residents exposed on the Techa River // Radiat. Res. 2012. V. 177. № 1. P. 84–91. https://doi.org/10.1667/rr2485.1Vozilova A.V., Shagina N.B., Degteva M.O. et al. FISH analysis of translocations induced by chronic exposure to Sr radioisotopes: second set of analysis of the Techa River Cohort // Radiat. Prot. Dosim. 2014. V. 159. № 1–4. P. 34–37. https://doi.org/10.1093/rpd/ncu131Дегтева М.О. Шишкина Е.А., Толстых Е.И. и др. Использование методов ЭПР и FISH для реконструкции доз у людей, облучившихся на реке Теча // Радиац. биология. Радиоэкология. 2017. Т. 57. № 1. С. 34–45. [Degteva M.O., Shishkina E.A., Tolstykh E.I. et al. Application of the EPR and FISH Methods to Dose Reconstruction for People Exposed in the Techa River Area // Radiats. Biol. Radioecol. 2017. V. 57. № 1. P. 34–45. (In Russ.)] PMID: 30698929Толстых Е.И., Возилова А.В., Дегтева М.О. и др. Концепция Т-клеточного рода как основа для анализа результатов цитогенетических исследований при локальном облучении костного мозга // Радиац. биология. Радиоэкология. 2020. Т. 60. № 1. С. 12–25. [Tolstykh E.I., Vozilova A.V., Degteva M.O. et al. Concept of T-Cell Genus as the Basis for the Analysis of FIsh Results after Local Bone Marrow Exposure // Radiats. Biol. Radioecol. 2020. V. 60. № 1. P. 12–25 (In Russ.)]. https://doi.org/10.31857/S0869803121040111Tolstykh E.I., Degteva M.O., Vozilova A.V., Anspaugh L.R. Local bone-marrow exposure: how to interpret the data on stable chromosome aberrations in circulating lymphocytes? (some comments on the use of FISH method for dose reconstruction for Techa riverside Residents) // Radiat. Environ. Biophys. 2017. V. 56. № 4. P. 389–403. https://doi.org/10.1007/s00411-017-0712-7Толстых Е.И., Дегтева М.О., Возилова А.В., Аклеев А.В. Подходы к цитогенетической оценке дозы при радиационном воздействии на лимфоидную ткань кишечника // Радиац. биология. Радиоэкология. 2021. Т 61. № 4. С. 339–352. [Tolstykh E.I., Degteva M.O., Vozilova A.V., Akleyev A.V. Approaches to the Cytogenetic Assessment of the Dose due to Radiation Exposure of the Gut Associated Lymphoid Tissue // Radiats. Biol. Radioecol. 2021. V. 61. № 4. P. 339–352 (In Russ.)]. https://doi.org/10.31857/S0869803121040111]Giussani A., Lopez M.A., Romm H. et al. Eurados review of retrospective dosimetry techniques for internal exposures to ionising radiation and their applications // Radiat. Environ. Biophys. 2020. V. 59. № 3. P. 357–387. https://doi.org/10.1007/s00411-020-00845-yТолстых Е.И., Дегтева М.О., Кривощапов В.А., Напье Б.А. Метод оценки индивидуальных значений поступления 90Sr с рационом на основе измерений зубного датчика у жителей прибрежных сел р. Теча. // Вопр. радиац. безопасности. 2019. Т. 93. № 4. С. 55–63 [Tolstykh E.I., Degteva M.O., Krivoshchapov V.A., Napier B.A. Metod otsenki individual’nykh znacheniy postupleniya 90Sr s ratsionom na osnove izmereniy zubnogo datchika u zhiteley pribrezhnykh sol r. Techa // Voprosy radiatsionnoy bezopasnosti. 2019. V. 93. № 4. P. 55–63 (In Russ.)]Bauchinger M., Salassidis K., Braselmann H. et al. FISH-based analysis of stable translocations in a Techa River population // Int. J. Radiat. Biol. 1998. V. 73. № 6. P. 605–12. https://doi.org/10.1080/095530098141852Degteva M.O., Napier B.A., Tolstykh E.I. et al. Enhancements in the Techa River Dosimetry System: TRDS-2016D Code for Reconstruction of Deterministic Estimates of Dose From Environmental Exposures // Health Phys. 2019. V. 117. № 4. P. 378–387. https://doi.org/10.1097/HP.0000000000001067Дегтева M.O., Шагина Н.Б., Воробьева М.И. и др. Современное представление о радиоактивном загрязнении реки Теча в 1949–1956 гг. // Радиац. биология. Радиоэкология. 2016. Т. 56. № 5. С. 523–534. [Degteva M.O., Shagina N.B., Vorobiova M.I. et al. Contemporary Understanding of Radioactive Conta-mination of the Techa River in 1949–1956 // Radiats. Biol. Radioecol. 2016. V. 56. № 5. P. 523–534 (In Russ.)] PMID: 30703313. https://doi.org/10.7868/S0869803116050039Bains I. Mathematical Modelling of T Cell Homeostasis: A thesis submitted for the degree of Doctor of Philosophy of the University College London, 2010. http://discovery.ucl.ac.uk/20159/1/20159.pdf.Bains I., Yates A.J., Callard R.E. Heterogeneity in thymic emigrants: implications for thymectomy and immunosenescence // PLoS One. 2013. V. 8. № 2. P. e49554. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0049554Hirosoft. Epicure: Fast, interactive software for the analysis of medical, public health, epidemiologic, econometric, and reliability data V. 2.10. Seattle, WA: Hirosoft International Corporation, 1998.Tolstykh E.I., Degteva M.O., Vozilova A.V. et al. Interpretation of FISH results in the case of nonuniform internal radiation exposure of human body with the use of model approach // Russian J. Genet. 2019. V. 55. № 10. P. 1227–1233. https://doi.org/10.1134/S1022795419100132Napier B.A., Degteva M.O., Shagina N.B., Anspaugh L.R. Uncertainty analysis for the Techa River Dosimetry System // Med. Radiol. Radiat. Saf. 2013. V. 58. P. 5–28 (in Engl. and Russ.)Yates A., Chan C.C., Callard R.E. et al. An approach to modelling in immunology // Brief Bioinform. 2001. V. 2. № 3. P. 245–257. https://doi.org/10.1093/bib/2.3.245Ye P., Kirschner D.E. Measuring emigration of human thymocytes by T-cell receptor excision circles // Crit. Rev. Immunol. 2002. V. 22. № 5–6. P. 483–497. PMID: 12803323Hazenberg M.D., Otto S.A., van Rossum A.M. et al. Establishment of the CD4+ T-cell pool in healthy children and untreated children infected with HIV-1 // Blood. 2004. V. 104. № 12. P. 3513–3519. https://doi.org/10.1182/blood-2004-03-0805De Boer R.J., Perelson A.S. Quantifying T lymphocyte turnover // J. Theor. Biol. 2013. V. 327. P. 45–87. https://doi.org/10.1016/j.jtbi.2012.12.025Gomolka M., Oestreicher U., Rößler U. et al. Age-dependent differences in DNA damage after in vitro CT exposure // Int. J. Radiat. Biol. 2018. V. 94. № 3. 272–281. https://doi.org/10.1080/09553002.2018.1419302Ariyoshi K., Miura T., Kasai K. et al. Age Dependence of Radiation-Induced Genomic Instability in Mouse Hematopoietic Stem Cells // Radiat. Res. 2018. V. 190. № 6. P. 623–633. https://doi.org/10.1667/RR15113.1Kovalchuk I.P., Golubov A., Koturbash I.V. et al. Age-dependent changes in DNA repair in radiation-exposed mice // Radiat. Res. 2014. V. 182. № 6. P. 683–694. https://doi.org/10.1667/RR13697.1Vandevoorde C., Vral A., Vandekerckhove B. et al. Radiation Sensitivity of Human CD34(+) Cells Versus Peripheral Blood T Lymphocytes of Newborns and Adults: DNA Repair and Mutagenic Effects // Radiat. Res. 2016. V. 185. № 6. P. 580–90. https://doi.org/10.1667/RR14109.1