Dynamics of unstable chromosome aberrations in humans under anthropogenic exposure (literature review)



Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription or Fee Access

Abstract

Current paper is devoted to the review of literature sources that contain the data on the dynamics of unstable chromosome aberration in people affected by radiation and chemical exposure. It also deals with the frequency of unstable chromosome aberrations in unexposed individuals that compose the comparison group for the exposed people in various regions of the Russian Federation and some foreign countries. The studies reviewed cover a wide period of time, both short-and long-term effects of exposure, and include the analysis of different situations of radiation damage and chronic chemical exposure. The paper presents the comparative data on the frequency of unstable chromosome aberrations in the control groups and groups of exposed individuals that demonstrate different patterns of body response to external mutagens. The results of the studies emphasize that there is still the need to evaluate chromosome aberrations that develop in people under the effect of radiation and chemical factors. The importance of unified standards of unstable chromosome classification and measurement is also highlighted. It will improve the precision and comparability of the research findings.

Full Text

Мутационная нагрузка окружающей среды значительно возросла с 50-х годов XX века, и в настоящее время наблюдается стойкая тенденция к ее увеличению в связи с антропогенным повышением радиационного фона за счет широкого применения радиации в медицине, промышленности, техногенных катастроф с ядерными материалами, а также в связи с активным производством и применением химических веществ в промышленности и сельском хозяйстве. Считается, что повышение уровня мутагенов в среде обитания человека приводит и к увеличению частоты мутаций [1]. В этой связи важен мониторинг мутационного процесса в динамике. Для оценки мутационных изменений в ответ на действие окружающей среды наиболее часто применяют цитогенетический метод [2], который с определенными ограничениями позволяет идентифицировать являлось ли воздействие радиационной или химической природы. Наличие в спектре наблюдаемых аберраций повышенных частот дицентриков и центрических колец свидетельствуют о радиационной природе мутагена. Анализ этого вида аберраций хромосом называют «золотым стандартом» для целей биологической дозиметрии, что обусловлено зависимостью доза- эффект и низкой спонтанной частотой этих типов аберраций [3]. Кроме дицентрических и кольцевых хромосом, к нестабильным хромосомным аберрациям относят парные и одиночные фрагменты, а также ацентрические кольца. Нестабильные хромосомные аберрации получили свое название в связи с тем, что они имеют тенденцию к элиминации в процессе деления клеток и, следовательно, с течением времени их частота после острого воздействия со временем снижается [3]. Интересно, что, несмотря на обилие исследований, посвящённых влиянию ионизирующего излучения на хромосомы, до сих пор не существует общей теории, объясняющей возникновение радиационно-индуцированных хромосомных аберраций. Однако существует несколько предположений, которые могут помочь понять этот феномен. Традиционные теории о механизмах образования хромосомных аберраций можно разделить на две группы: 1) гипотеза "первичности разрыва" - в начале разрыв, затем контакт и обмен; 2) гипотеза "первичности контакта" – в начале контакт, затем разлом и обмен. У обеих гипотез есть существенные недостатки, которые связаны с противоречиями с экспериментальными данными. Кроме того, в настоящее время рассматривается еще одна гипотеза – гипотеза "сигнала", которая связана с функциональными особенностями фермента топоизомеразы IIα, димеры которой присутствуют в основании каждой петли хроматина. Ее суть заключается в предположении, что ионизирующее излучение может одновременно вносить двухцепочечные разрывы и нарушать работу фермента, в результате чего происходит неправильное соединение концов ДНК [4]. Эта гипотеза находит экспериментальное подтверждение [5].

Что касается цитогенетических маркеров химического воздействия, считается, что ими являются хроматидные аберрации. Аберрации, индуцированные химическими факторами, возникают почти исключительно в S-фазе, независимо от того, на какой стадии цикла клетка подвергалась воздействию, это означает, что большинство аберраций будет хроматидного типа. [6].

Для выявления хромосомных аберраций используют метафазный анализ, где исследуются хромосомы на стадии метафазы, полученные из лимфоцитов периферической крови. Для определения вида хромосомной аберрации используют несколько методов окрашивания. Рутинное окрашивание – наиболее простой и доступный способ, позволяющий выявить все виды нестабильных аберраций [7]. Наиболее трудоемкими являются классические методы дифференциального окрашивания, которые позволяют выявлять нестабильные и стабильные хромосомные аберрации. К современным молекулярно-цитогенетическим методам относится флуоресцентная гибридизация in situ (FISH), включая модификацию - mFISH, основанная на использовании хромосомспецифических ДНК-зондов, что позволяет наиболее быстро выявлять все типы хромосомных аберраций, но наиболее часто используется для детекции стабильных хромосомных аберраций [8, 9]. Несмотря на высокую точность, FISH-методы значительно дороже традиционных способов окрашивания. Важно подчеркнуть, что все цитогенетические исследования требуют высокой квалификации специалистов.

Целью работы являлся обзор литературных данных по динамике частоты хромосомных аберраций у людей различного возраста в разных регионах, которые либо подвергались воздействию фактора химической или физической природы, либо не подвергались. Также целью исследования было выяснить диапазон спонтанных частот различных типов хромосомных аберраций, представленных в исследуемой литературе.

Исследования для обзора включали по нескольким критериям:

1) исследования были доступны в таких базах данных как: Elibrary, Google Академия, Pubmed;

2) анализ нестабильных хромосомных аберраций проводили классическим цитогенетическим методом с рутинной или дифференциальной окраской хромосом;

3) были указаны типы исследуемых хромосомных аберраций;

4) в данном регионе, области, городе или в данной выборке проводилась серия исследований, например, краткосрочная или в течение нескольких лет или десятилетий.

В литературе, которая подбиралась для настоящего обзора, были представлены контрольная и экспонированная группы. В контрольных группах указаны частоты хромосомных аберраций, возникших в результате спонтанного мутагенеза, то есть обусловленных внутренними физиологическими процессами и факторами окружающей среды, не связанными с воздействием внешних мутагенов или иных искусственных факторов. При этом нормальный уровень спонтанного мутагенеза, определенного Бочковым Н.П., считается от 1 до 3 % [10]. Но стоит отметить, что спонтанный уровень частоты хромосомных аберраций не представляет собой какую-то неизменную величину, т.е. при исследовании хромосомных аберраций исследователь фактически имеет дело не с истинным спонтанным уровнем, а всего лишь с его оценками, которые могут варьировать под влиянием некоторых факторов [11].

В данной работе также представлены статьи, в которых проводились исследования хромосомных аберраций в промышленных регионах, а также в регионах, которые пострадали в результате радиационных аварий или инцидентов. Авторы отобранных в обзор работ пишут об экологическом неблагополучии этих регионов. Однако стоит отметить, что в соответствии с российским национальным экологическим рейтингом за 2024 год1 такие регионы как Алтайский край, Республика Северная Осетия, Кемеровская область не относятся к экологически неблагоприятным.

 

Динамика частоты хромосомных аберраций у неэкспонированных лиц

В таблице 1 отображены частоты хромосомных аберраций в выборках неэкспонированных лиц, представленные в отечественной и зарубежной литературе. ТАБЛИЦА 1 (представлена отдельным файлом).

В таблице 2 представлены коэффициенты вариации с 95% доверительным интервалом рассмотренных показателей. Как видно из таблицы проанализированные типы хромосомных аберраций имеют высокий коэффициент вариации (от 48,4% до 126,8%), что говорит о значительной разнородности данных.

Таблица 2 Коэффициенты вариации исследуемых цитогенетических показателей

Дицентрические хромосомы с парным фрагментом

Дицентрические хромосомы без парного фрагмента

Дицентрические хромосомы

Дицентрики и центрические кольца

Кольцевые хромосомы

Парные фрагменты

Аберрации хроматидного типа

Все хромосомные аберрации

CV= 48,4

Д.И.[27, 5-96, 8]

CV= 72,5

Д.И.[69, 2-145, 0]

CV= 120.0

Д.И.[86,.5-176]

CV= 120,0

Д.И.[93, 1-174, 6]

CV= 112,0

Д.И.[65, 1 – 167, 4]

CV= 45,9

Д.И.[38,2-54,6

CV= 70,7

Д.И.[53, 3-119, 2]

CV= 50,0

Д.И.[34, 2-66, 8]

 

Частота дицентрических хромосом в разных исследованиях представлена в различных вариантах: дицентрические хромосомы с фрагментами, дицентрические хромосомы без фрагментов, дицентрические хромосомы, а также дицентрические хромосомы совместно с кольцевыми хромосомами. В исследованиях населения Кемеровской обл. [12, 13] частота дицентрических хромосом с парным фрагментом остается на одном уровне в период с 1986 по 2001 гг. и в 2006 г. В эти же периоды частота дицентриков без парного фрагмента возрастает по средним значениям в 3,3 раза.

Частота дицентрических хромосом без разделения их встречаемости с парным фрагментом или без него представлена в большем количестве исследований: их средняя групповая частота варьирует от 0,00±0,00% [19] до 0,24% [15].

При рассмотрении возрастной динамики частоты дицентрических хромосом, то исходя из данных [19] частота дицентриков существенно увеличивается в возрасте 40-49 лет и достигает максимального значения у людей старше 50-ти лет. В работе [20] наблюдается более плавное нарастание частоты дицентриков с возрастом, достигая максимальных значений в 60-69 лет, а затем снижаясь в 70 - 79лет.

В исследовании [21] в выборке населения Северной Осетии наблюдалось существенное возрастание средней частоты дицентриков от 0,05±0,046% в 2006 г. до 0,72±0,18% в 2010 г. В Кемеровской области также наблюдалось некоторое увеличение частоты дицентриков 0,02±0,01% в 2017 г. до 0,05±0,16% в 2020 г. [25, 26]

Частоты дицентрических хромосом совместно с центрическими кольцами являются вариабельными показателями в разных исследованиях: от 0,001±0,0001% до 0,53±0,48%. Так, высокие показатели обнаружены в выборке населения Северной Осетии (0,53±0,48% и 0,21±0,20%) [21], в некоторых регионах Казахстана (0,072±0,19% - 0,129±0,21%) [27, 40], Почепском районе Калужской области (0,36±0,03%) [29], а также, например, в выборке населения Японии (0,15±0,16%) [23].

В рассмотренных исследованиях кольцевые хромосомы имеют более низкую частоту, чем дицентрические - 0,00+0,03% - 0,06±0,19%, а также по этому показателю нет сильно выпадающих значений. Динамика кольцевых хромосом хорошо отражена в исследованиях выборки Кемеровской области: 0,009±0,095% в 1986-2001 гг. [12], 0,05±0,01% в 2017 г. [25] и 0,06±0,19% в 2020 г. [26].

Менее вариабельной является частота парных фрагментов, аберраций хроматидного типа, а также частота всех типов аберраций (согласно таблице 2). Вариабельность аберраций хроматидного типа, в первую очередь, связана с региональными особенностями мутагенеза в связи с разным уровнем загрязнения окружающей среды химическими мутагенами. Наиболее высокие уровни частоты аберраций хроматидного типа наблюдались в г. Кемерово [26] - 1,35±1,05% и в п.Таусугур в Казахстане [35] - 0,68±0,09%. Частота парных фрагментов в исследуемых работах варьирует в диапазоне 0,13±0,13% [21] - 0,891±1,410% [12]. Частота всех хромосомных аберраций была в диапазоне 0,11±0,05% [49] - 3,61±0,29% [51]. Например, наиболее исследованный регион в плане оценки динамики показателей – это Кемеровская обл. – частота всех хромосомных аберраций снижается, если рассматривать в динамике с 1986 – 1998 гг. (3,61±0,29%), 2005 – 2012 гг. (1,48±0,08%), 2007-2011 гг. (2,80±1,71%) и 2020 г. (1,82±1,31%) [14, 51].

Таким образом, проведенный анализ данных по динамике частоты хромосомных аберраций у неэкспонированных лиц выявил значительную вариабельность изучаемых показателей, подтвержденную высокими коэффициентами вариации. Кроме этого несмотря на использование единой классификации нестабильных хромосомных аберраций, данные сгруппированы и представлены по-разному, что ограничивает возможность сравнения результатов между различными научными работами. Обзор литературы демонстрирует потребность в разработке единых стандартизованных подходов классификационных критериев хромосомных аберраций, направленной на обеспечение сопоставимости данных, полученных в различных исследованиях. Дополнительно отмечается недостаток информации в ряде публикаций относительно ключевых характеристик выборки, включая возраст исследуемых лиц, географическое положение предприятий промышленности и временные рамки сбора образцов биологического материала. Эти факторы обозначили необходимость разработки методологических рекомендаций для повышения научных исследований в области цитогенетики.

Важно отметить, что большинство исследований фиксируют низкие значения исследуемых показателей, например, частоты дицентриков (от долей процента до максимума 0,72%) и кольцевых хромосом (0 – 0,06%). Это свидетельствует о крайне низких уровнях генетических нарушений в нормальных условиях и подчеркивает значимость отслеживания роста частоты аберраций как возможного индикатора повышенного воздействия мутагенов.

 

Динамика нестабильных хромосомных аберраций у облученных лиц

В работе [29] была исследована динамика аберраций хромосомного и хроматидного типа у ликвидаторов аварии на ЧАЭС в трехлетний период с 1990 по 1992 гг. после облучения. Диапазон поглощённых доз был разным для ликвидаторов, проводивших работы в разные годы и составил 0,1 – 99,1 сГр в 1986 г., 0,1-52,0 сГр в 1987 г, 0,2 – 25,0 сГр в 1988 г. и 0,1 – 3,5 сГр в 1989 г. Авторы отметили, что частота клеток с нестабильными хромосомными аберрациями снижалась в среднем на 25-30% в каждый последующий год обследования. Соответственно этому снижалась и частота нестабильных хромосомных аберраций, но оставаясь статистически значимо выше контрольного уровня за весь период наблюдения. Частота аберраций хроматидного типа также статистически значимо снижалась относительно первой оценки в 1990 году – для ликвидаторов, работавших в 1986 г. и 1987 г., для ликвидаторов 1988 г. – наблюдалась тенденция к снижению, для ликвидаторов 1989 г. – наблюдалась тенденция к повышению, но она оказалась статистически незначима.

В работе [32] была проанализирована динамика нестабильных хромосомных аберраций у ликвидаторов аварии на ЧАЭС, работавших в 1986 г. Период обследования приходился на 1992-1998 гг., т.е. 6 -12 летний период после облучения. Средне-групповая доза облучения не превышала 25 сГр. Результаты этого долгосрочного исследования показали, что выход дицентриков и колец существенно не меняется в течение длительного периода времени после облучения. Через 6 лет после облучения частота суммы дицентриков и колец составила 0,13±0,07%, на 8 год - 0,25±0,06 %, на 9 год - 0,24±0,05% на 10 год - 0,45±0,09%, на 11 год - 0,47±0,17%, на 12 год - 0,38±0,11%, что значимо выше контрольного уровня - 0,04±0,02%. Авторы заключают, что это неожиданный вывод, поскольку он противоречит общепринятому мнению об элиминации половины нестабильных хромосомных аберраций в первые три года после облучения.

В работе [30] цитогенетическое исследование проводилось в период 1990-2007 гг. у 1092 ликвидаторов, которые работали в 1986, 1987, 1988, 1989 гг., средняя доза внешнего облучения соответственно составила 146 мЗв, 60 мЗв, 39 мЗв, 39 мЗв. Общая частота хромосомных аберраций, парных фрагментов и аберраций хроматидного типа в два – три раза превышала контрольный уровень. Частота дицентриков в сумме с кольцевыми хромосомами была примерно в 5 раз выше в группах ликвидаторов, работавших в 1986 и 1987 гг. и в 3,5 раз - в группах ликвидаторов, работавших в 1988 и 1989 гг. по сравнению с контролем. Частота аберраций хромосомного типа имела наибольшие значения в группе ликвидаторов, работавших в 1986 г. При динамическом подходе к оценке данных не наблюдалось изменений в частоте дицентриков и кольцевых хромосом в период с 1990 по 2007 год. При этом частота парных фрагментов и аберраций хроматидного типа снизилась примерно в 2 раза через 11-15 и 16-20 лет после первичного обследования. Таким образом, частота маркеров радиационного воздействия оставалась повышенной на протяжении всего периода наблюдения. Схожие выводы делают авторы работы [28], в которой изучали цитогенетические показатели у детей и подростков, проживавших на территориях Калужской области, загрязненных радионуклидами после аварии на ЧАЭС. Обследования проводились на протяжении 15 лет, начиная с 1989 года и далее каждые 2-3 года. Результаты показали, что у детей и подростков, проживающих в течение 17 лет на радиоактивно загрязненных территориях выявлена достоверно повышенная средняя частота нестабильных хромосомных аберраций по сравнению с контрольным уровнем, включая дицентрические хромосомы и центрические кольца. Установлено, что повышенный уровень дицентриков и центрических колец сохраняется на протяжении всего исследованного периода без какой-либо тенденции к их снижению.

А вот уже через почти 30 лет после аварии на Чернобыльской АЭС у ликвидаторов и населения не удалось выявить существенного отличия средних частот аберраций хромосом от их фоновых значений. Тем не менее для обследуемых лиц было характерно обнаружение в культурах лимфоцитов периферической крови единичных мультиаберрантных клеток, по-видимому связанных с действием α-излучающих радионуклидов, дозиметрическая трактовка которых остаётся неясной [52].

У жителей Уральского региона, проживавших на загрязненных радионуклидами территориях в результате сброса радиоактивных отходов в р. Течу (доза облучения варьировала от 5 до 330 сЗв) наблюдались достоверно повышенные уровни нестабильных хромосомных аберраций по сравнению с лицами, не подвергавшимися аварийному облучению [53]. Однако при исследовании динамики частоты хромосомных аберраций было отмечено снижение частоты аберраций в два раза через 25 лет и 50 лет с начала облучения [54].

В связи с проведением ядерных испытаний в атмосфере на Семипалатинском полигоне в период с 1949 по 1962 г. ряд прилегающих районов Казахстана и России подверглись воздействию средних доз ионизирующего излучения. Цитогенетическое исследование проведено в 1989 г. на выборке из 98 человек в возрасте 18-68 лет, проживающих в различных регионах Семипалатинской обл. [55]. Коллективные дозы за счет внешнего и внутреннего облучения за период проведения ядерных испытаний, составляли 0,2 Гр для поселка Саржал и 0,24 Гр для поселка Кайнар. Результаты исследования, показали, что у коренных жителей населенных пунктов, прилегающих к полигону, наблюдается повышение частоты хромосомных аберраций спустя 25 лет после окончания наземных ядерных испытаний. Лимфоциты крови этих людей характеризуются наличием сложных структурных нарушений, таких как дицентрики и кольцевые хромосомы. В период с 1965 по 2001 год цитогенетическое обследование проводилось у 528 человек в возрасте 21-64 лет, представленных населением четырёх районов Восточно-Казахстанской области, подвергавшихся радиационному воздействию в диапазоне доз 95,6-1668,0 мЗв в результате испытаний ядерного оружия на Семипалатинском ядерном полигоне [27]. Частота дицентриков в сумме с центрическими кольцами и парными фрагментами в группах облученных лиц была достоверно выше, чем в контрольной группе в период наблюдения в 1965 г., в 1989 г., а также в период 1974 – 1995 гг.

В исследовании, опубликованном в 2003 году [56] цитогенетический анализ был проведен у 149 человек, родившихся и постоянно проживающих в загрязненных районах Семипалатинского региона. На основе цитогенетического обследования установлено, что частота аберрантных клеток более чем в 1,7 – 3 раза превышает контрольные показатели. Показано, что суммарная частота хромосомных аберраций составляет: у населения зоны чрезвычайного радиационного риска – 3,43 ± 0,48%, в зоне максимального радиационного риска 3,1 ± 0,3%, в зоне минимального радиационного риска – 1,8 ± 0,2%, в контрольном районе – 1,15 ± 0,17%. Высокий уровень аберраций хромосом во всех трех зонах радиационного риска обнаружен главным образом за счет парных фрагментов (соответственно 1,3 ± 0,2%, 0,94 ± 0,13%, 0,43 ± 0,06%), дицентрических и кольцевых хромосом (0,44 ± 0,04%, 0,45 ± 0,07%, 0,11 ± 0,02%). Особенности качественного спектра цитогенетических нарушений, наблюдаемых в обследованных группах, свидетельствуют о повреждающем мутагенном действии ионизирующего излучения на хромосомный аппарат обследуемого населения.

В работе [31] представлены результаты цитогенетического обследования жителей Алтайского края, которые подверглись облучению в результате загрязнения региона радиоактивными продуктами, распространяющихся в результате ядерных испытаний на Семипалатинском полигоне. Максимальные дозы облучения населения в период проведения ядерных испытаний были получены после первого взрыва, когда не принимались никакие меры для снижения радиационной опасности. Коллективная эффективная доза от первого ядерного взрыва 1949 г. составила 32000 чел.-Зв. От всех последующих взрывов общая доза на население Алтайского края оценивалась в 10000 чел.-Зв. Цитогенетическое обследование, проводимое в 1992 – 1994 гг. позволило заключить, что спустя 40-45 лет после проведения первого ядерного взрыва на Семипалатинском полигоне в 1949г., во всех обследованных населенных пунктах Алтайского края у жителей была выявлена повышенная частота нестабильных аберраций хромосом, в первую очередь, дицентриков и центрических колец. Частота клеток с такими хромосомными аберрациями коррелирует со значениями средних эффективных доз, предположительно полученными жителями обследованных населенных пунктов.

В Японии проводились исследования динамики нестабильных хромосомных аберраций у пострадавших лиц в результате бомбардировки г. Хиросимы [15]. Через 23 года проведено исследование облученных лиц (649 человек), у которых поглощённая доза составила от 1 до более чем 500 рад. Было показано, что частота дицентриков составила 0,54%, частота колец – 0,14%, фрагментов – 0,44%.  Авторы делают вывод о том, что обменные хромосомные аберрации имеют тенденцию сохраняться в соматических клетках облученных лиц более двадцати лет.

В рамках исследования [23] проводился анализ нестабильных хромосомных аберраций у японских экипажей рыболовных и грузовых судов, находившихся примерно в 150–1200 км от испытательных полигонов США, и подвергшихся воздействию радиоактивных осадков. Исследование проводилось через 60 лет после воздействия (в 2014 году). Средние дозы внешнего облучения оцениваются разными исследователями от 81 мГр (95% доверительный интервал составил от 24 мГр до 431 мГр) до 1,7–6,6 Гр. Частота суммы дицентрических хромосома и центрических колец, а также отдельно дицентриков, в исследуемой группе было значительно выше (в 2,3 раза), чем в контрольной группе, сопоставимой по возрасту. В группе лиц, подвергшихся радиационному воздействию, и в контрольной группе количество дицентрических и центрических кольцевых хромосом на 100 клеток составило 0,35±0,20 и 0,15±0,16 соответственно, дицентриков - 0,26±0,20 и 0,11±0,10.

Также исследовалась краткосрочная динамика нестабильных хромосомных аберраций. Так, например, в исследовании [57] описывается событие, в ходе которого произошло случайное облучение всего тела гамма-излучением 60Co в 1971 г. у работника университета в США. Поглощённую дозу оценили в 127 рад. Образцы крови исследовали в течение 137 дней. Количество дицентриков и центрических колец было повышенным и существенно не изменилось в течение первых 32 дней - 0,228 ± 0,010 на клетку. После 32-х дней после облучения количество дицентриков и колец начало снижаться, а к 137 дню частота достигла 0,117 ± 0,02 на клетку.

Также исследования, посвященные краткосрочным оценкам динамики нестабильных хромосомных аберраций, проводили в Японии в связи с аварией на заводе по переработке урана «Токай-мура», в результате которой 36 человек подверглись нейтронному и гамма-облучению (1999 г.). Диапазон эффективных доз облучения составил: 0-48 мЗв. Авторы [58] изучили динамику хромосомных аберраций у трех пострадавших. Было обнаружено, что частота и распределение по клеткам дицентриков и колец существенно не изменились в образцах, полученных через 9–48 часов после аварии, в то время как произошло первое истощение лимфоцитов. Кроме того, было выявлено, что период полураспада колец, выявленных методом PCC-R (8,5 месяцев) и колец, выявленных классическим методом (8,7 месяцев) был короче, чем у дицентриков (13,5 месяцев). В работе [18] показано, что через 2-4 дня после аварии на том же заводе общая частота дицентриков и колец составила 0,158%, а общая частота дицентриков, центрических колец и ацентрических фрагментов составила 0,128%. Поскольку спонтанный уровень дицентрических и кольцевых хромосом для 30-летнего человека составляет 0,088 на 100 клеток, то наблюдается повышение частоты в 1,8 раза. Также авторами отмечается, что дозы, рассчитанные с помощью хромосомного анализа, были примерно в 1,5 раза выше, чем дозы, определённые физическими методами.

В период 2007 -2011 гг. в Кемеровской области исследовалась частота хромосомных аберраций у детей (12,24±2,60 лет), проживающих в условиях повышенного естественного радиационного фона за счет эманации радона [14]. Средняя объемная активность радона в жилых помещениях, где проживали дети облученной группы, за все годы исследования составила 468±77 Бк/м3, что превышало аналогичный показатель для контрольной группы (94±23 Бк/м3). Гамма-фон (от естественных источников радиации) в облученной группе составил 11–18 мкР/ч, а в контрольной группе - 12–14 мкР/ч. Индивидуальная эффективная доза ингаляционного облучения за счет изотопов радона и его короткоживущих продуктов распада составила ~27 мЗв/год. В группе облученных детей почти в 2 раза повысился уровень хромосомных аберраций по сравнению с группой сравнения – 4,38±2,57% против 2,80±1,71%, при p<0,001. Это повышение было связано с повышением частоты парных и одиночных фрагментов, частота дицентрических хромосом и колец была несколько повышена, но не достигала статистической значимости.

В период с 1975 по 1992 год было проведено исследование работников рудника, подвергавшиеся воздействию радона (диапазон воздействия от 1,7 до 662,3 рабочего уровня в месяц (WLM)) в Чехии [59]. Было обнаружено, что наиболее частым типом аберраций были разрывы хроматид (медиана 1,2 %) и хромосомные разрывы (медиана 1,0%). Частота разрывов хроматид тесно коррелировала с процентом аберрантных клеток. Корреляционный анализ показал, что уровень хромосомных аберраций зависел от воздействия радона со слабой силой (коэффициент корреляции Спирмена составил 0,16, при р<0,001). Исследователи выявили, что в группе с высокой частотой аберрантных клеток повышен коэффициент риска развития ЗНО.

Таким образом, проведенный обзор исследований показывает устойчивое негативное влияние радиационного воздействия различной природы на стабильность генетического материала у облученных лиц, проявляющееся в виде повышения частоты нестабильных хромосомных аберраций. Краткосрочные исследования динамики аберраций у облученных лиц показывают, что средние частоты центрических колец и дицентриков постепенно снижаются в первые месяцы после облучения, но остаются выше контрольных значений. В то же время длительные наблюдения показывают, что повышенные частоты дицентриков, центрических колец, а также парных фрагментов регистрируются спустя многие годы у облученных лиц после первоначального воздействия радиационного фактора. Это может быть связано с повреждением стволовых клеток, а также длительным пребыванием лимфоцитов с предмутационными повреждениями в фазе покоя (G0), вследствие чего при стимулировании их деления в лабораторных условиях клетки вступают в первый цикл митоза, приводящий к формированию нестабильных хромосомных аберраций [60, 61].

 

Динамика нестабильных хромосомных аберраций при воздействии химических загрязнителей

Г. Кемерово является крупным промышленным центром Кузбасса, характеризующийся сложной экологической ситуацией. Это связано с высокой концентрацией предприятий углеперерабатывающей, химической промышленности и теплоэнергетики, интенсивными транспортными потоками, а также неблагоприятными метеорологическими условиями с частыми штилями и температурными инверсиями. В Кузбассе была создана и постоянно обновляется база данных хромосомных аберраций у населения Кемеровской области, в том числе г. Кемерово [51]. В работе [51] авторам удалось проследить изменение уровня хромосомных аберраций у жителей г. Кемерово на протяжении более 20 лет (период 1986 – 2012 гг.) в зависимости от динамики концентрации ведущих загрязнителей в воздухе. Были выявлены прямые корреляции между содержанием бензо(а)пирена, формальдегида и частотой клеток крови, несущих повреждения хромосом. Авторы отметили, что наблюдалось значительное снижение уровня хромосомных аберраций у жителей крупного промышленного центра Сибири в двухтысячные годы (2001-2012 гг.) по сравнению с предыдущим периодом (1986-2000 гг.), согласующееся с уменьшением выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух. В 1986 году у взрослых в Кемерово зарегистрирована высокая частота клеток с хромосомными аберрациями (4,04 ± 0,42%) и в это же время валовые выбросы загрязняющих веществ были самыми высокими. В последующие годы наблюдалось снижение спонтанного уровня хромосомных нарушений, особенно в 2005–2012 гг. Уровень хромосомных аберраций у кемеровчан в этот период (1,48 ± 0,08%) был статистически значимо ниже регионального фонового уровня (3,35 ± 0,22%). Снижение частоты хромосомных аберраций было обусловлено за счет понижения в первую очередь уровня одиночных фрагментов и обменов хроматидного типа, а также парных фрагментов и дицентрических хромосом без фрагментов. Также авторы отмечают, что снижение уровня хромосомных аберраций в период после 2000 г. совпадает со снижением показателей онкологической заболеваемости населения г. Кемерово. Ранее было отмечено статистически значимое снижение показателей онкозаболеваемости в период 2000–2009 гг. по сравнению с 1990–1999 гг. [62]. Этот факт может служить дополнительным подтверждением согласованности процессов загрязнения окружающей среды, мутагенеза и канцерогенеза у населения промышленных городов.

В исследовании 2006 года [13] у женщин репродуктивного возраста (30,8 ± 0,9 лет) г. Кемерово была повышена частота аберрантных клеток относительно жительниц сельской местности того же региона - 4,2 ± 0,5 % против 3,0 ± 0,3 %, при р ≤ 0,05. Авторы делают вывод, что поскольку соматический мутагенез коррелирует с мутагенезом в половых клетках, результаты указывают на реальную возможность развития генетических последствий, в связи с загрязнением окружающей среды мутагенами, что может отразиться на здоровье будущих поколений.

В исследовании в 2017 году [25] был проведен анализ уровня и спектра повреждений хромосом, выполняющих основные производственные операции у рабочих ТЭЦ Кемеровской области. Рабочие ТЭЦ в высокой степени подвержены воздействию комплекса неблагоприятных факторов: вредных химических веществ, неблагоприятного микроклимата, шума, вибрации, тяжелого физического труда, что обуславливает формирование высокой общей и профессиональной заболеваемости рабочих. У рабочих, занятых на основном производстве ТЭЦ частота хромосомных аберраций превышала контрольные показатели в 2 раза, что говорит о том, что производственная среда угольных теплоэлектростанций способна оказывать выраженное мутагенное воздействие на организм (3,17±0,13%, 3,80±0,31%, 3,97±0,17% против 1,53±0,09, при р=0,000001). В работе показано, что формирование аберраций хромосом не зависит от пола, возраста (в изученном диапазоне 23-65 лет), наличия хронических заболеваний у обследованных лиц, а определяется, в первую очередь, действием факторов производственной среды. Детальный анализ качественного спектра нарушений структуры хромосом позволил установить, что у рабочих ТЭЦ повышена частота встречаемости аберраций как хроматидного, так и хромосомного типов. Аберрации хроматидного типа (преимущественно одиночные фрагменты) были статистически значимо повышены у рабочих все трех ТЭЦ г. Кемерово по сравнению с контрольной группой. Аберрации хромосомного типа оказались статистически значимо повышены по сравнению с контролем только у рабочих Ново-Кемеровской ТЭЦ. Данные различия складывались за счет высокой частоты встречаемости парных фрагментов (1,10±0,08% против 0,36±0,04%, р= 0,000001), дицентрических хромосом (0,07±0,02% против 0,02±0,01%, р= 0,000001) и кольцевых хромосом (0,12±0,02% против 0,05±0,01%, р = 0,000001). Авторы считают, что высокий уровень нестабильных аберраций хромосомного типа у рабочих Ново-Кемеровской ТЭЦ свидетельствует о том, что скорее всего обследованные индивиды подвергались воздействию мутагенов ионизирующей природы.

Еще один промышленный город России, в котором хорошо выражены антропогенные изменения биосферы, является столица Республики Северная Осетия-Алания – г. Владикавказ. В исследовании [43] был проведен 6-летний цитогенетический мониторинг (с 2002 по 2011 гг.) беременных женщин с отягощенным акушерским анамнезом. Частота клеток с хромосомными аберрациями у них за период наблюдений был минимальным в 2005 году, максимальных значений достиг в 2009 году (2,29±0,57% и 3,5±0,46%, соответственно, р≤0,01). В обследованных группах преобладающим типом аберраций были одиночные фрагменты. Увеличение частоты клеток с хромосомными аберрациями преимущественно достигалось за счет парных фрагментов и обменов. За весь период исследований частота парных фрагментов у беременных женщин была максимальной в 2009 г. и составляла 1,13±0,39%, что более, чем в 2 раза выше, чем средние величины данного показателя за прочие годы наблюдений.

В работе [63] у жителей Северной Осетии оценивалась динамика хромосомных аберраций у взрослого и детского населения в период 2002-2011 гг. Наблюдались минимальные показатели частот аберрантных метафаз в крови взрослых жителей в 2005, 2006 и 2007 годах, при максимуме в 2009 году, когда данный показатель превысил верхнюю границу принятой популяционной нормы. Цитогенетический анализ детского населения показал подобную динамику — минимальные показатели в период до 2009 года и увеличение частот аберрантных клеток в 2010 и 2011 гг. При анализе частот отдельных типов аберраций установлено, что в обеих группах обследованных частота хроматидных и хромосомных аберраций также изменялась периодически с тем же положением максимумов и минимумов. Однако наиболее выраженное повышение с течением времени наблюдалось для аберраций хромосомного типа. Авторы делают вывод, что проведенные цитогенетические исследования в крови жителей Северной Осетии свидетельствуют об интенсификации мутагенеза в данной популяции и позволяют предположить увеличение давления антропогенных факторов на геном обследованных жителей за период изучения.

В исследовании 2014 года в Республике Северная Осетия-Алания [45] проведен цитогенетический анализ лиц, работающих с вредными веществами на металлургическом заводе, на химическом факультете, в научно-исследовательской организации и др. Результаты показали статистически значимое повышение средней частоты аберрантных клеток у работников, контактирующих с химическими факторами (5,2 ± 0,3%), по сравнению с жителями Северной Осетии, работа которых не связана с вредными веществами (2,4 ± 0,3%; р < 0,001). Согласно представленным данным, наибольшей мутагенной нагрузке, из работающих с вредными веществами, подвергаются работники металлургического предприятия и лица, работающие с химическими веществами. В этих группах зафиксировано не только увеличение частоты аберрантных клеток (р <0,001), но и значительное увеличение количества клеток, содержащих более 1 аберрации.

В исследовании 2016 года [47] проведен цитогенетический анализ у жителей Республики Северная Осетия-Алания (47 взрослых и 8 детей). Анализ результатов показал статистически значимые отличия уровней клеток с хромосомными аберрациями у лиц, проживающих вблизи от металлургического предприятия. Во всех проанализированных группах взрослых выявлено увеличение доли хромосомных обменов, что, видимо, можно объяснить тем, что зона негативного влияния от стационарных источников загрязнения распространяется по розе ветров на расстояние более 5 км. Анализ количественного и качественного состава хромосомных аберраций позволяет предположить воздействие комплекса мутагенных факторов: химической и физической природы. Возможными причинами увеличения доли хромосомных аберраций, являющихся маркерами радиационного воздействия, у обследованных жителей являются факторы естественной и антропогенной природы.

В исследованиях [36, 37, 39] представлены результаты цитогенетических исследований у работников предприятий повышенной химической опасности. В работе [36] при анализе данных цитогенетического обследования работников основного производства в период 2007 – 2010 гг., уровень хромосомных аберраций значительно превышал как контрольные значения, так и значения у работников охраны того же предприятия. Повышение было вызвано увеличением как частоты хроматидных аберраций, так и хромосомных. В работе [39] были обследованы две группы мужчин – работники предприятий повышенной химической опасности, сформированные в зависимости от необходимости дополнительного обследования в условиях стационара после ежегодного медицинского осмотра. Было выявлено, что у лиц, направленных в стационар, общая частота хромосомных аберраций составляла 6,01 ± 0,38% против 3,69 ± 0,36% в группе лиц, не нуждавшихся в госпитализации (U = 1395,5; p = 0,0001). При этом в обеих группах работников предприятий повышенной химической опасности различия с контролем достигали уровня статистической значимости (U = 1420,5; p = 0,0000, и U = 848,0, p = 0,0001). Основным типом нарушений были одиночные фрагменты: у работников, нуждавшихся в обследовании в условиях стационара, этот показатель был значимо выше – 4,56 ± 0,35% против 3,05 ± 0,28% (U = 1652,5; p = 0,007). Также у экспонированных лиц повышены частоты дицентрических и кольцевых хромосом. Авторы делают заключение, что полученные данные подтверждают связь цитогенетических нарушений с профессиональными заболеваниями в экспонированных группах.

В работе [37] проведено цитогенетическое обследование лиц, работающих с высокотоксичными химическими веществами в зависимости от стажа работы. В независимости от стажа работы, у всех работников предприятий повышенной химической опасности наблюдалось статистически значимое увеличение общей частоты хромосомных аберраций как в отношении друг друга (р <0,01), так и относительно контрольной группы, однако характер цитогенетических нарушений был различным. Показано, что в группе со стажем работы с высокотоксичными химикатами менее 5 лет превышение контрольного уровня по общей частоте хромосомных аберраций составил 3,72 ± 0,55% против 1,67 ± 0,21%, при p <0,01 и было обусловлено увеличением числа одиночных фрагментов (3,15 ± 0,50% против 1,20 ± 0,16%; p <0,01). Другие типы хромосомных аберраций значимо не превышали контрольные показатели. У лиц со стажем свыше 5 лет картина существенно поменялась: спектр хромосомных аберраций расширяется за счет увеличения доли хромосомных аберраций обменного типа. Появляются отсутствующие в группе со стажем работы менее 5 лет кольцевые хромосомы и мультиаберрантные клетки, многократно возрастает частота обменных аберраций как хромосомного, так и хроматидного типа. Общая частота нестабильных обменных аберраций хромосомного типа достигла 0,31 ± 0,04% против 0,05 ± 0,04% в группе со стажем менее 5 лет (p <0,05) и 0,03 ± 0,02% в контрольной группе (p <0,001).

В работе [17] провели анализ частоты хромосомных аберраций в г. Стерлитамак (республика Башкортостан, РФ), который считается промышленным районом, где уровень загрязнения атмосферы за 2023 год в соответствии с критериями СанПиН 1.2.6.3685-21 оценен как высокий2. Результаты показали повышенные частоты хромосомных аберраций у жителей в г. Стерлитамак в 1997, 2002 и 2006 гг. (превышение контрольных значений в 1,14-1,5 раза). Данное повышение было в первую очередь связано с образованием аберраций хроматидного типа. Частота дицентриков и парных фрагментов у исследуемой группы была ниже относительно контроля в 1997 г., 2000 г. и 2002 г. Авторы отмечают, что частота аберраций хромосомного типа в контрольной группе превышает общепопуляционные значения примерно в 2,5 раза и связывают с расположением населенного пункта на территории с повышенным природным радиационным фоном (за счет эманации радона).

Прикаспийский регион Казахстана характеризуется совокупностью загрязнений почвы, атмосферного воздуха, поверхностных и подземных вод, донных отложений и организма биологических ресурсов моря. Наибольшую опасность экосистеме Каспия и здоровью населения несут разработка и эксплуатация нефтяных месторождений, а также последствия испытаний ядерного оружия и загрязнение ракетным топливом. В работе [35] проведено цитогенетическое обследование жителей п.Кульсары Прикаспийского региона Казахстана. В качестве экологически чистого контрольного региона выбран п. Таукаратурык Алматинской области. Результаты цитогенетического исследования показали, что частота клеток с хромосомными нарушениями в обследованной группе жителей п.Кульсары (2017 г.) составила - 4,13±0,28%, (р <0,01), что в 3 раза выше, чем у жителей этого же поселка, обследованных в 2007 г. - 1,39±0,13% и почти в 5 раз выше, чем у жителей экологически чистого п. Таусугур Алматинской области - 0,87±0,10% (2006 г.) и 0,85±0,12% (2018 г.). У разных лиц из п. Кульсары (в 2017 году) этот показатель варьировал в значительных пределах - от 2 до 15%, при этом почти 80% обследованных людей имели более 3% клеток с цитогенетическими нарушениями. В 2007 году вариация частоты хромосомных нарушений составляла 0-4%. Изучение спектра хромосомных аберраций показало, что за последние 10 лет частота аберраций хромосомного типа увеличилась в 1,5 раза (р≥0,05), и этот показатель почти в 3 раза выше контрольного уровня, что свидетельствует о наличии радиационной составляющей в комплексе антропогенных загрязнителей. Аберрации хроматидного типа увеличились в 5,3 раза. Авторы делают вывод, что, цитогенетический мониторинг населения п.Кульсары Атырауской области Прикаспийского региона свидетельствует о значительном ухудшении экологической обстановки в этом регионе.

В г. Аральск и п. Айтеке – би (считается зоной экологической катастрофы) общая частота аберраций у обследуемого населения составила 1,697±0,149%, что на 40% превышала аналогичный показатель в контрольной группе 1,011±0,119%. Это повышение было связано с увеличением частоты аберраций хроматидного типа на 45%: 1,205±0,126% против 0,655±0,096%. Между аберрациями хромосомного типа достоверно значимых различий выявлено не было. Автор делает вывод, что повышенный уровень мутагенной нагрузки в исследуемой группе относительно контроля, идет за счет химического мутагенеза, что подтверждается выявленными аберрациями хроматидного типа и корреляционным анализом [46].

В работе [64] изучали цитогенетический статус здоровых городских (город Алматы, с высоким уровнем загрязнения воздуха) и сельских жителей южного Казахстана, за последние 15 лет в период 2007-2022 гг. В течение 15-летнего периода исследования наблюдалось увеличение частот хромосомных аберраций, что коррелировало с местом проживания и экологическим статусом региона проживания. Частота клеток с аберрациями у жителей г. Алматы увеличилась с 1,60±0,12% в 2007 г. до 2,64±0,32% в 2022 г., тогда как в экологически более чистом регионе частота аберраций не изменилась (0,87±0,10% и 0,85±0,12%). Частота аберраций хромосомного типа у жителей г. Алматы увеличилась с 0,31±0,07% до 1,10±0,21%, р <0,05, частота аберраций хроматидного типа несколько увеличилась, но не достигла статистической значимости. Авторы заключают, что цитогенетический анализ выявил тревожный рост хромосомных аномалий среди городских жителей (г. Алматы), что может быть связано с ухудшением общей экологической обстановки в Алматы, а также эффективной дозой облучения (1,23 мЗв/год), которая выше, чем в некоторых других регионах Казахстана (0,61 мЗв/год). Сравнение с результатами цитогенетических исследований жителей других крупных казахстанских городов показывает, что хромосомные нарушения у алмаатинцев выше, чем у жителей Актау (1,15±0,28 %) или Форт-Шевченко (2,09±0,3 %), хотя и значительно ниже, чем в Атырау (5,80±0,51 %). Авторы делают вывод, что ухудшение состояния окружающей среды имели негативные последствия для цитогенетического статуса жителей.

Исследование динамики цитогенетических нарушений проводилось в промышленных регионах европейских стран. Так в период с 1982 по 1983 гг. изучали уровень хромосомных аберраций у жителей Чехии, проживавших в промышленных регионах, в регионах с высоко развитым сельским хозяйством и столице г. Праге [65]. Результаты показали, что клетки с классическими аберрациями значительно увеличивались в соответствии с более высокими показателями химического загрязнения. Процент аберрантных клеток в лимфоцитах периферической крови новорожденных детей в промышленных регионах был чрезвычайно высокий по сравнению контрольными значениями, полученными в лаборатории. В сельскохозяйственном регионе уровень аберрантных клеток также был выше ожидаемого, но ниже, чем наблюдалось в промышленном. Увеличение аберраций авторы объясняют регулярным использованием химикатов на сельскохозяйственных предприятиях. Через полгода после первого анализа наблюдалось постепенное снижение аберраций в промышленном регионе до значений в сельскохозяйственном регионе. Наиболее частыми аберрациями, обнаруженными во всех образцах крови новорожденных детей, были разрывы хроматид и хромосом. Обменные аберрации отсутствовали, т. е. наблюдаемые аберрации были типичны для действия химических мутагенов. В 2007 году в г. Прага исследовали динамику хромосомных аберраций в зависимости от сезона года (февраль, май) у полицейских, проводящих более 8 часов на открытом воздухе [66]. Авторы не нашли статистически значимых различий между сезоном года и частотой хромосомных аберраций.

В Венгрии в период 1990-1992 гг. проводили исследование для изучения генотоксических эффектов бензола у профессиональных рабочих, которые на момент начала исследования уже подверглись воздействию бензола в средней концентрации 68,7 мг/м3 в воздухе в течение 10 лет [49]. Исследование показало, что частоты хроматидных и хромосомных аберраций были повышены в группах людей, подвергавшихся воздействию бензола, со стажем работы как 0-2 года, так и более 10 лет.

Влияние агрохимикатов изучалась в 2017 г. [24] и 2019 г. [67] у работников агропредприятий в Аргентине. В работе [24] результаты показали значительное увеличение уровня хромосомных аберраций у сельскохозяйственных рабочих: увеличена частота аберрантных метафаз, моно- и изохроматидных обменов и дицентрических хромосом по сравнению с контролем. В статье [67] была обнаружена повышенная частота хроматидных разрывов у работников, контактирующих с пестицидами, 1,93±0,36% против 0,86±0,20% в контрольной группе p <0,05).

Таким образом, работа на промышленных объектах, агропредприятиях, сопряженных с постоянным присутствием токсичных химических веществ, проживание в промышленных регионах приводит к накоплению хромосомных повреждений. Ряд регионов, включая Кемеровскую область, Северную Осетию, регионы центральной России, некоторые районы Казахстана характеризуются стабильно высоким уровнем хромосомных аберраций, что объясняется длительным воздействием химических факторов. Интересным результатом проведенного анализа является наличие в некоторых выборках помимо повышения частоты хроматидных аберраций, повышения обменов хромосомного типа. Это может быть связано как с воздействием радиационного компонента, так и с некоторой общностью образования аберраций хромосомного и хроматидного типа.

Заключение

При анализе частоты и спектра хромосомных аберраций у неэкспонированных индивидов в различных географических регионах, исследователи выявили некоторые отличия. Частота рассматриваемых хромосомных аберраций является вариабельным показателем, что обусловлено влиянием множества эндогенных и экзогенных факторов, включая генетические особенности популяций, экологические условия проживания, а также опыт коллектива исследователей. Одной из ключевых проблем, возникающих при сопоставлении результатов исследований, проводимых различными группами ученых, является отсутствие стандартизированного подхода к изучению спектра нестабильных хромосомных аберраций. Отсутствие единого методологического протокола затрудняет объективную оценку стабильности генома, что существенно осложняет выполнение систематических обзоров и мета-анализов. Это препятствует формированию единой базы данных, необходимой для надежного мониторинга цитогенетических нарушений на популяционном уровне. С одной стороны, каждый научный коллектив вынужден самостоятельно устанавливать «базовый» (фоновый) уровень нестабильных хромосомных аберраций для своего региона, учитывая местные демографические, экологические и генетические характеристики. Однако с другой стороны, очевидна необходимость разработки унифицированного протокола регистрации нестабильных хромосомных аберраций. Такой протокол позволит повысить точность диагностики цитогенетических нарушений, обеспечит сопоставимость результатов различных исследований и создаст надежные основы для эффективного биомониторинга соматических мутаций на основе цитогенетических методов.

При исследовании динамики нестабильных хромосомных аберраций после радиационного воздействия наблюдаются повышенные частоты относительно неэкспонированных лиц для ликвидаторов ЧАЭС, профессионалов и жителей загрязненных радионуклидами территорий. Но в целом, такие хромосомные нарушения, как дицентрики и кольцевые хромосомы после радиационного воздействия имеют тенденцию к снижению в течение длительного времени после воздействия. Классическим объяснением подобных результатов является элиминация клеток с нестабильными аберрациями в ходе митоза из-за нарушения сегрегации хромосом в дочерние клетки. Наличие нестабильных перестроек в метафазных пластинках свидетельствует о том, что клетка с аберрацией вступила в первый митоз в культуре в условиях in vitro, либо она все же является дочерней от клетки-предшественницы [60, 61].

Также по данным рассмотренных статей наблюдаются повышенные частоты нестабильных хромосомных аберраций и при воздействии мутагенных химических веществ. Но в отличие от радиационного фактора, когда воздействие химических факторов минимизируется или вовсе удаляется, частота хромосомных аберраций снижается до фоновых уровней региона в более короткие сроки. Это может быть связано с механизмами взаимодействия химических веществ с ДНК. Как известно, наиболее часто маркерами химического воздействия являются аберрации хроматидного типа [6], данный обзор это подтвердил. Но интересно, что некоторые авторы отмечали появление парных фрагментов и хромосомных обменов, т.е. аберраций хромосомного типа. Предположительно, это объясняется воздействием нескольких химических факторов, которые обладают в том числе и кластогенной активностью в отношении хромосом. Также было показано, что некоторые вещества из-за своей химической структуры могут вызывать не только хроматидные аберрации, но и хромосомные [68]. Кроме того, как уже упоминалось, это может быть связано с комбинированным эффектом радиационного воздействия, получаемого после медицинского обследования или при воздействии естественного радиационного фона, и химический веществ [35].

Таким образом, результаты исследования подчеркивают сохраняющуюся необходимость оценки хромосомных аберраций, возникающих у людей под воздействием как радиационных, так и химических факторов. В настоящее время необходимость стандартизации методологических подходов становится очевидной для адекватной интерпретации данных и обеспечения сопоставимости результатов различных исследований. Разработка унифицированного протокола регистрации нестабильных хромосомных аберраций создаст основу для эффективного биомониторинга, позволяя более точно оценивать риски и последствия влияния мутагенных факторов на здоровье человека. В заключение, дальнейшие исследования в этой области должны сосредоточиться на интеграции данных и опыте различных научных групп для формирования надежной цитогенетической базы знаний, способствующей развитию персонализированной медицины, улучшению качества жизни людей, а также привлечению большего внимания к проблеме загрязнения окружающей среды.

 

1 Национальный экологический рейтинг [Internet]; 2024-2025. Режим доступа: https://greenpatrol.ru/stranica-dlya-obshchego-reytinga Дата обращения: 10.06.2025

2 Государственный доклад о состоянии природных ресурсов и окружающей среды Республики Башкортостан в 2023 году. Режим доступа: https://ecology.bashkortostan.ru/presscenter/lectures/1920/ Дата обращения: 03.06.2025

×

About the authors

Yulia Rafisovna Akhmadullina

Southern Urals Federal Research and Clinical Center for Medical Biophysics of the Federal Medical Biological Agency

Email: akhmadullina.yul@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-4394-2228
SPIN-code: 3511-3838

ведущий научный сотрудник лаборатории радиационной генетики

Russian Federation, 454141, г. Челябинск, ул.Воровского, 68‒А

Anastasia Veniaminovna Kupriyanova

ФГБУН Южно-Уральский научно-клинический центр медицинской биофизики ФМБА России

Author for correspondence.
Email: roksiika@mail.ru
ORCID iD: 0009-0005-8699-2745
Russian Federation, 454141, г. Челябинск, ул. Воровского, 68‒А

References

  1. Selezneva ES Human ecogenetics: Problems and facts. Samara: «Univers-grupp», 2005. ISBN 5-467-00058-6
  2. Ordzhonikidze CG, Demidova TB, Krysanov EY. Evaluation of genetic homeostasis in animals at different stages of ontogenesis in the environment. Russian Journal of Developmental Biology. 2014; 45: 134–142. doi: 10.1134/S1062360414030035 EDN: SOZNKT
  3. Nugis VYu, Kozlova MG, Nikitina VA The current state of the problem of cytogenetic dose indication. Medical radiology and radiation safety. 2016. 5: 83-89. (In Russ)
  4. Kuzhakhmetova DА. Mechanisms of the formation of radiation-induced chromosomal aberrations. Vestnik soveta molodykh uchenykh i spetsialistov Chelyabinskoi oblasti. 2020. 2 (29): 18-24
  5. Bryant PE, Riche AC, Terry SYA. Mechanisms of the formation of radiation-induced chromosomal aberrations. Mutation Research. 2010. 701: 23-26. doi: 10.1016/j.mrgentox.2010.03.016
  6. Zaitseva NV, Zemlyanova MA, Alekseyev VB, Scherbina SG. Cytogenetic markers and hygienic criteria for assessment of chromosomal abnormalities in residents and workers exposed to chemical mutagens (the case study of metals, aromatic hydrocarbons and formaldehyde) [Internet]. Perm: Knizhniy Format; 2013 [cited 03.06.2025]. Available from: https://fcrisk.ru/sites/default/files/upload/monograph/772/monograph-perm-2013.pdf
  7. Gelashvili DB, editor. Environmental monitoring. Part X: textbook [Internet]. Nizhny Novgorod: Nizhny Novgorod State University; 2019 [cited 03.06.2025]. Available from: https://eco.365site.ru/data/files/Ekol_monitoring10.pdf (In Russ)
  8. Rubtsov NB, Karamysheva TV The polychrome of modern cytogenetics, or multicolor FISH today. Informatsionnyi vestnik VOGiS. 1999. 3 suppl. 11: 5. EDN HRSKTD
  9. Nugis VYu FISH-method: technique of cytogenetic retrospective dose evaluation // Saratov Journal of Medical Scientific Research. 2016. 12 suppl. 4: 671-678. EDN: YPYFKV
  10. Bochkov NP, Chebotarev AN, Katosova LD, Platonova VI The database for analysis of quantitative characteristics of chromosome aberration frequencies in the culture of human peripheral blood lymphocytes. Genetika. 2001. 37 suppl. 4: 549-557. doi: 10.1023/A:1016689727940 EDN MPICAH.
  11. Sevan'kaev AV, Khvostunov IK, Snigireva GP, et al. Comparative Analysis of Cytogenetic Examination of Control Groups of Subjects Carried out in Different Russian Laboratories. Radiation Biology. Radioecology. 2013; 53 (1): 5-24. doi: 10.7868/S0869803112060124 EDN: PUXXVH
  12. Druzhinin VG. Quantitative Characteristics of Chromosome Aberration Frequency in the Human Population of a Large Western Siberian Industrial Region. Russian Journal of Genetics. 2003; 39: 1161–1167. doi: 10.1023/A:1026179011781 EDN: LHQKIR
  13. Minina VI, Druzhinin VG, Shabaldin AV, et al. Structural chromosome disorders in Kuzbass women. Mother and Baby in Kuzbass. 2006; 3: 16-19 EDN KTOOQL (In Russ)
  14. Druzhinin VG, Sinitsky MY, Larionov AV, et al. Assessing the level of chromosome aberrations in peripheral blood lymphocytes in long-term resident children under conditions of high exposure to radon and its decay products. Mutagenesis. 2015; 30 suppl. 5:677-683. doi: 10.1093/mutage/gev029 EDN: UIFXCB
  15. Sofuni T, Honda T, Itoh M, et al. Relationship Between the Radiation Dose and Chromosome Aberrations in Atomic Bomb Survivors of Hiroshima and Nagasaki. Journal of Radiation Research. 1978; 19 suppl. 2: 126–140. doi: 10.1269/jrr.19.126
  16. Lazutka JR., Lekevicius R, Dedonyte V, Maciuleviciute-Gervers L, Mierauskiene J, Rudaitiene S, Slapsyte G. Chromosomal aberrations and sister-chromatid exchanges in Lithuanian populations: effects of occupational and environmental exposures. Mutation research. 1999; 445(2): 225–239. doi: 10.1016/s1383-5718(99)00128-x EDN: LNBJGJ
  17. Goloshchapov AP, Rajanova GN. Assessment of genotoksichesky influence of environmental factors on adult population of the industrial city. Problems of Regional Ecology. 2010; (5): 127-132. EDN NCGDNH
  18. Sasaki MS, Hayata I, Kamada N, et al. Chromosome Aberration Analysis in Persons Exposed to Low-level Radiation from the JCO Criticality Accident in Tokai-mura, Journal of Radiation Research. 2001. V.42: 107–116. doi: 10.1269/jrr.42.S107
  19. Vorobtsova I, Timofeyeva N, Bogomasova A, Semyonov A. Age-response of stable chromosome aberrations detected by FISH in lymphocites of healthy donors and people exposed to accidental irradiation in low doses. Medline.Ru. 2003; 4: 125-127.
  20. Vorobtsova IE, Semenov AV. Variation in the frequencies of spontaneous and in vitro induced chromosome aberrations in human lymphocytes during natural and radiation-induced aging. Biophysics. 2010; 55 suppl. 5: 878-882. doi: 10.1134/S0006350910050349 EDN MOEOHV
  21. Chshiyeva FT. Spatiotemporal cytogenetic monitoring of the population of north ossetia exposed to technogenic load [dissertation]. Moscow; 2018. Available from: https://med-gen.ru/docs/Disser_Chshieva%20F.pdf (In Russ)
  22. Rossner P Jr, Rossnerova A, Sram RJ. Oxidative stress and chromosomal aberrations in an environmentally exposed population. Mutation research. 2011; 707(1-2):34-41. doi: 10.1016/j.mrfmmm.2010.12.005
  23. Tanaka K, Ohtaki M, Hoshi M Chromosome aberrations in Japanese fishermen exposed to fallout radiation 420–1200 km distant from the nuclear explosion test site at Bikini Atoll: report 60 years after the incident. Radiation and Environmental Biophysics. 2016; 55: 329–337. doi: https://doi.org/10.1007/s00411-016-0648-3 EDN: XUKERF
  24. Bianco GE, Suarez E, Cazon L, et al. Prevalence of chromosomal aberrations in Argentinean agricultural workers. Environmental science and pollution research international. 2017; 24(26): 21146–21152. doi: 10.1007/s11356-017-9664-3 EDN: BGXXFB
  25. Minina VI, Nelyubova YA, Savchenko YA, et al. Estimation of chromosome disorders in workers at coal thermal power plant. Russian Journal of Occupational Health and Industrial Ecology. 2019; 59 suppl. 3: 149-154. doi: 10.31089/1026–9428–2019–59–3–149–154 EDN: SELATR
  26. Savchenko YA, Minina VI, Bakanova ML, et al. Chromosomal aberrations in coal mine workers with lung diseases. Meditsina Truda I Promyshlennaya Ekologiya. 2020; 60 suppl. 4: 226-231. doi: 10.31089/1026-9428 -2020-60-4-226-231 EDN: KYCXMR
  27. Apsalikov KN, Muldagaliev TJ, Belikhina TI, et al. Retrospective analysis and evaluation of the results of cytogenetic studies of Kazakhstan's population has been subjected to radiation and their descendants, as a result of nuclear tests at the Semipalatinsk test site. Medical and Biological Problems of Life Activity. 2013; 1(9): 42-49. EDN: RBWYVJ
  28. Tsepenko VV. Dynamics of cytogenetic disorders in children and adolescents living in areas contaminated with radionuclides after the Chernobyl accident [dissertation]. Obninsk; 2006. Available from: https://new-disser.ru/_avtoreferats/01002901124.pdf (In Russ)
  29. Golub EV. The Assessment Of Remote Cytogenetic Effects In Clean Up Workers Of Chernobyl Accident. Radiation Biology. Radioecology. 2009; 49 suppl. 5: 563-567.
  30. Snigiryova GP, Bogomazova AN, Novitskaya NN, Khazins ED. Results Of The Long-Term Cytogenetic Monitoring Of Chernobyl Recovery Workers. Medical radiology and radiation safety. 2008; 53 suppl. 4: 38-45. EDN JTCYAP
  31. Snigiryova GP, Novitskaya NN. Possibility of cytogenetic methods for examination of people exposed as a result of nuclear explosions on the Semipalatinsk test site. Vestnik Rossiiskogo nauchnogo tsentra rentgenoradiologii. 2011; 1 suppl. 11: 17.
  32. Slozina N, Neronova E, Nikiforov A. Persistence of dicentrics in Chernobyl clean-up workers who suffered from low doses of radiation. Applied radiation and isotopes: including data, instrumentation and methods for use in agriculture, industry and medicine. 2001;55 suppl. 3:335-338. doi: 10.1016/s0969-8043(01)00059-8 EDN: LGRENN
  33. Neronova E, Slozina N and Nikiforov A. Chromosome Alterations in Cleanup Workers Sampled Years after the Chernobyl Accident. Radiation Research. 2003; 160 (1): 46–51. doi: 10.1667/0033-7587(2003)160[0046:CAICWS]2.0.CO;2 EDN: LIFJXD
  34. Cheshik LA, Shimanets TV, Melnov SB, Nikonovich SN. Peculiarities of cytogenetic status dynamics in liquidators of Chernobyl nuclear power station accident consequences. Health and ecology issues. 2004; (2): 22-27. doi: 10.51523/2708-6011.2004-1-2-3 EDN: YUFOAL
  35. Cherednichenko OG, Baigushikova GM, Pilyugina AL, et al. Dynamics of frequency of chromosomal disturbances in p. Culsars residents when estimating the environmental situation in the Kazakhstan part of the Caspian region. In: Actual problems of ecology and nature management: collection of scientific works of the XX International Scientific and Practical Conference: in 2 volumes. Proceedings of the Current problems of ecology and nature management conference. Moscow: Peoples' Friendship University of Russia (RUDN University), 2019. P. 493-496. EDN MONDTW (In Russ)
  36. Kharchenko ТV, Arzhavkina LG, Ivanov МВ, et al. Сytogenetic examination of the workers of higher chemical hazard enterprises and the population of the neighborhood. Hygiene and Sanitation. 2011; (5): 44-46
  37. Kharchenko TV, Arzhavkina LG, Siniachkin DA, Iazenok AV. Cytogenetical alterations in the workers of higher chemical hazard enterprises in accordance with duration of the employment period. Hygiene and Sanitation. 2014; (5): 107-112 EDN: SZEVTH
  38. Neronova EG, Alexanin SS. Assessment of cytogenetic indices in persons exposed to ionizing radiation. Medical-Biological and Socio-Psychological Problems of Safety in Emergency Situations. 2014; (1): 70–76. EDN: SFFSFN
  39. Kharchenko TV, Arzhavkina LG, Siniachkin DA, Yazenok AV. Chromosomal disorders in workers of chemically hazardous enterprises with the different health status. Hygiene and Sanitation. 2015; 94 suppl. 8: 31-35.
  40. Kenzhina LB, Mamyrbayeva AN, Lukashenko SN et al. Background Level of Unstable Chromosome Aberrations in the Kazakhstan Population: A Human Biomonitoring Study. International journal of environmental research and public health. 2022;19(14):8485. doi: 10.3390/ijerph19148485 EDN: OFFPFU
  41. Maslov ML, Zhurkov VS, Golubev R. The influence of atmospheric air pollution on the chromosomal apparatus of human somatic cells. Hygiene and Sanitation. 1981; (9): 11-13 (In Russ)
  42. Volkov A, Golovina T, Minina V, et al. A modification factor of spontaneous chromosomal aberrations in miner's towns and settlements. Hygiene and Sanitation. 2006: 9-11.
  43. Chshiyeva FT, Maysuradze LV, Chopikashvili LV, Gagloyeva LN. Dynamics of frequency of chromosomal aberrations in blood of pregnant women living in Vladikavkaz. Izvestiya of Samara scientific center of the Russian Academy of Sciences. 2014; 16 suppl. 5(2): 753-755
  44. Komkova GV, Zheleznova MA, Trubnikova EV, Ivanov VP. The level of spontaneous mutagenesis in the Kursk region as part of the assessment of the genetic consequences of the Chernobyl disaster. Auditorium. 2017; 3(15): 13-28.
  45. Chshiyeva FT. Cytogenetic analysis of residents of North Ossetia exposed to harmful factors. Ecological Genetics. 2014; 12 suppl. 2: 68-73. doi: 10.17816/ecogen12268-73 EDN: SQYAER
  46. Sabirov ZhB. Evaluation of the cytogenetic status of the population living in the area before the environmental crisis. Occupational hygiene and medical ecology. 2016; 4 (53): 70-78
  47. Chshiyeva FT. The cytogenetic analysis of the population of ecologically different regions of North Ossetia. Russian Journal of Genetics: Applied Research. 2016; (6): 191–196. doi: 10.1134/S2079059716020027 EDN: WWDPHP
  48. Tsepenko VV. Dynamics of cytogenetic disorders in children and adolescents living in areas contaminated with radionuclides after the Chernobyl accident [dissertation]. Obninsk; 2006. Available from: https://new-disser.ru/_avtoreferats/01002901124.pdf (In Russ)
  49. Tompa A, Major J, Jakab MG. Monitoring of benzene-exposed workers for genotoxic effects of benzene: improved-working-condition-related decrease in the frequencies of chromosomal aberrations in peripheral blood lymphocytes. Mutation research. 1994; 304 suppl. 2:159-165. doi: 10.1016/0027-5107(94)90207-0
  50. Mandrik I.A., Komkova G.V., Zheleznova M.A. Cytogenetic monitoring among residents of the Kursk region. In: University Science: A look into the future. Proceedings of the 72nd Scientific Conference of KSMU and the session of the Central Chernozem Scientific Center of the Russian Academy of Medical Sciences. Proceeding of the Russian Symposium "Patterns of integration of physiological functions in the norm and their disintegration in pathology". In 3 volumes. Kursk: KSMU, 2007. Vol. II. P.17-19 (In Russ)
  51. Minina VI, Druzhinin VG, Golovina TA, et al. Dynamics of chromosomal aberrations level in residents of an industrial city in conditions of changing atmosphere pollution. Ecological Genetics. 2014; 12 suppl. 3: 60-70. doi: 10.17816/ecogen12360-70
  52. Nugis VYu, Bushmanov AYu, Zapadinskaya HE, et al. Cytogenetic Studies 28–29 Years after the Accident at the Chernobyl NPP. Medical radiology and radiation safety. 2016; 61 suppl. 4: 35-42.
  53. Vozilova AV. Long-term cytogenetic effects of chronic irradiation of the population of the South Urals [dissertation]. Moscow; 1997. Available from: https://viewer.rusneb.ru/ru/000199_000009_000071072?page=1&rotate=0&theme=white (In Russ)
  54. Vozilova AV, Akleev AV. The dynamics of unstable chromosome aberrations frequency among people exposed on the Techa river. In: Proceedings of the International conference "Genetic consequences of emergency radiation situations"; 2002 Jun 10–13. Moscow: Peoples' Friendship University of Russia. EDN: XMVEWL
  55. Sevan’kaev AV, Ankina MA, Golub EV, et al. The results of cytogenetic studies of persons from the settlements adjacent to Semipalatinsk firing ground (during the period of activity of joint commission in 1989). Radiation biology. Radioecology. 1995; 35 suppl. 5: 596-607. EDN VXEXZV
  56. Abil'dinova GZh, Svyatova GS, Kuleshov NP Chromosomal instability parameters in the population affected by nuclear explosions at the Semipalatinsk nuclear test site. Russian Journal of Genetics. 2003; 39 suppl. 8: 944-947. doi: 10.1023/A:1025391109169 EDN OPSGVF
  57. Brewen JG, Preston RJ, Littlefield LG Radiation-Induced Human Chromosome Aberration Yields Following an Accidental Whole-Body Exposure to60 Co γ-Rays. Radiation Research. 1972; 49 (3): 647–656. doi: 10.2307/3573421
  58. Kanda R, Minamihisamatsu M, Hayata I. Dynamic analysis of chromosome aberrations in three victims of the Tokai-mura criticality accident. International Journal of Radiation Biology. 2002; 78(9): 857–862. doi: 10.1080/09553000210152953
  59. Smerhovsky Z, Landa K, Rössner P, et al. Increased risk of cancer in radon-exposed miners with elevated frequency of chromosomal aberrations. Mutation research. 2002; 514(1-2):165-176. doi: 10.1016/s1383-5718(01)00328-x EDN: ATTNPX
  60. Kaddour A, Colicchio B, Buron D, et al. Transmission of induced chromosomal aberrations through successive mitotic divisions in human lymphocytes after in vitro and in vivo radiation. Scientific Reports. 2017; 7 suppl. 1: 1-11. doi: 10.1038/s41598-017-03198-7 EDN: UNFDIX
  61. Stimpson KM, Matheny JE, Sullivan BA. Dicentric chromosomes: unique models to study centromere function and inactivation. Chromosome Research. 2012; 20 suppl. 5: 595–605. doi: 10.1007/s10577-012-9302-3 EDN: NAGSYR
  62. Mun SA, Larin SA, Glushkov AN Air and water technogenic pollution and cases of lung cancer and carcinoma of the stomach of Kemerovo oblast population in 1990-2010 years. Izvestiya of Samara scientific center of the Russian Academy of Sciences. 2012; 14 suppl. 5-2: 486-489. EDN: PZZSBF
  63. Chshiyeva FT, Chsiev OL. Long-term dynamics of spontaneous mutagenesis in the blood of the inhabitants of the industrial region. Westnik IAELPS. 2016; 21 suppl. 3: 45-50
  64. Cherednichenko O, Demchenko G, Kapysheva U, et al. Trends in the cytogenetic and immunologic status of healthy persons; Kazakhstan, 2007–2022. Mutation Research - Genetic Toxicology and Environmental Mutagenesis. 2024; 899. doi: 10.1016/j.mrgentox.2024.503822 EDN: WHWLIH
  65. Kucerová M, Polívková Z, Gregor V. Effect of environmental factors on induced chromosomal aberrations in newborns. Mutation research. 1985; 143(4):271-274. doi: 10.1016/0165-7992(85)90092-2
  66. Rossner P Jr, Rossnerova A, Sram RJ. Oxidative stress and chromosomal aberrations in an environmentally exposed population. Mutation research. 2011; 707(1-2):34-41. doi: 10.1016/j.mrfmmm.2010.12.005
  67. Aiassa DE, Mañas FJ, Gentile NE, et al. Evaluation of genetic damage in pesticides applicators from the province of Córdoba, Argentina. Environmental science and pollution research international. 2019;26(20):20981-20988. doi: 10.1007/s11356-019-05344-2 EDN: UKHFOG
  68. Zeljezic D. Chromosomal aberration and single cell gel electrophoresis (Comet) assay in the longitudinal risk assessment of occupational exposure to pesticides. Mutagenesis. 2001; 16 suppl. 4: 359–363. doi: 10.1093/mutage/16.4.359 EDN: ITWTWJ

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) Eco-Vector



СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС 77 - 89324 от 21.04.2025.