СПОСОБ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ИНДИКАЦИИ РАДИАЦИОННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ Российский патент 1999 года по МПК G01N33/53 

Изобретение относится к медицине, точнее к медицинской радиобиологии, и может найти применение при выявлении факта облученности и степени ее тяжести.

Проблема ретроспективной биологической индикации факта облученности организма человека в определенном диапазоне доз возникла в процессе изучения последствий атомных бомбардировок Хиросимы и Нагасаки, эксплуатации Семипалатинского полигона, Чернобыльской аварии. Большинство пострадавших, как показала практика, подвергаются медицинскому обследованию в сравнительно отдаленные сроки после аварии, т.к. в первую очередь внимание сосредотачивается на сравнительно небольшой группе лиц, получивших дозы, вызывающие лучевую болезнь или угрожающие жизни повреждения кожных покровов. Обеспечение физическими дозиметрами также распространяется лишь на небольшую часть вовлекаемых в аварийные ситуации лиц. Поэтому для большинства нуждающихся в медицинском обследовании и помощи возникает задача ретроспективной индикации дозы по биологическим признакам, особенно актуальная в поздние сроки после события, исчисляемые месяцами и даже годами.

Существует несколько способов биологической индикации, реализованных в виде практических методов диагностики лучевых воздействий. Большинство из них основаны на измерении гематологических изменений, вызванных дозами радиации выше 0,5 Гр и возникающих в ранний период после облучения (в течение одной или двух недель) - лейкоцитопения, лимфоцитопения, возрастание экскреции дезоксисоединений в результате распада клеток [1]. Указанные методы непригодны для биологической индикации лучевого воздействия в поздние сроки, т.к. основаны на кратковременных пострадиационных феноменах.

Возможно осуществить биологическую индикацию в поздние сроки с помощью метода, основанного на регистрации индуцированных радиационным воздействием долгоживущих радикалов методом электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) в эмали зубов [2]. Однако серьезным недостатком метода ЭПР является его ограниченная доступность, связанная с необходимостью удаления у испытуемого зуба, т.к. анализ может быть осуществлен только после разрушения зубной ткани и приготовления стандартного образца-таблетки.

Основным и универсальным для любых сроков обследования в постлучевом периоде способом биологической индикации является способ установления факта облученности и степени ее тяжести путем определения частоты аберраций хромосом в лимфоцитах периферической крови после общего облучения человека. Этот способ взят нами в качестве прототипа [3].

Способ заключается в выделении из крови лимфоцитов, стимуляции их деления фитогемагглютинином (ФГА) и подсчете количества хромосомных аберраций дицентрического типа (ДЦ) в делящихся (на стадии метафазы) клетках.

Способ позволяет определить дозу облучения по величине измеренной частоты ДЦ с использованием предварительно построенной калибровочной зависимости количества ДЦ от дозы облучения при терапевтическом облучении больных. Способ позволяет с уверенностью судить об индивидуальной дозе радиационного воздействия в диапазоне выше 0,5 Гр, при дозах же меньше 0,5 Гр получаемые с его помощью результаты остаются неопределенными ввиду их высокой биологической вариабельности.

Данный способ был применен для биологической индикации дозы у ликвидаторов Чернобыльской аварии и позволил ретроспективно установить на большом контингенте лиц персональные дозы радиационного воздействия. Как видно из приведенной в работе таблицы результатов обследования 158 пострадавших в аварии человек, способ дал возможность распределить их по группам. При этом в группах с установленными большими дозами воздействия (несколько грей) разбросы результатов определения ДЦ сравнительно невелики (не более 2-х раз), тогда как при дозах, близких к 0,5 Гр (0,1-0,9 Гр) колебания результатов достигают кратности 4-20 раз, что свидетельствует о существовании предела доз с высокой неопределенностью индикации, который мы приняли за пороговый.

Неточность результатов, полученных способом-прототипом в этом пороговом диапазоне доз, подтверждается еще и тем, что, в соответствии с математической моделью зависимости ДЦ от дозы, положенной в основу способа, относительное количество их при малых дозах меньше реального (фиг. 1). На оси абсцисс на фигуре отложены дозы радиации Д в Гр, на оси ординат - ДЦ (процентное содержание лимфоцитов с ДЦ). Сплошной линией изображена математическая апроксимация дозной зависимости: ДЦ = -а + кД, где а - постоянный член, к - коэффициент.

Реальная же кривая в диапазоне малых доз не монотонна, а имеет вид либо плато (пунктир), либо экстремума (штрих-пунктир). Математическая апроксимация реальной кривой к линейной зависимости приводит к несоответствию с действительностью. Например, известно, что фоновые (без дополнительного облучения) значения ДЦ составляют, по данным разных авторов [4, 5], не менее 0,06%, 0,16 = 0,04%, 0,15 = 0,03%, 0,19 = 0,04%, а согласно способу-прототипу у необлученных ДЦ должны быть равны нулю. Определение дозы в такой ситуации обязывало бы констатировать факт облученности у лиц, практически не подвергавшихся радиационному воздействию. Таким образом, точное установление факта облученности, особенно в малых дозах - до 0,2 Гр, - принятых в качестве предельно допустимых для профессионалов [6], с помощью прототипа невозможно.

Технический результат настоящего изобретения состоит в повышении точности биологической индикации факта облученности в пределе малых доз.

Этот результат достигается тем, что в известном способе биологической индикации радиационного воздействия на организм путем определения в лимфоцитах периферической крови хромосомных аберраций дицентрического типа, согласно изобретению дополнительно определяют содержание фракции Е-37-розеткообразующих лимфоцитов (РОЛ) в процентах и при их количестве меньше средних значений, определяемых у здоровых лиц, делают заключение о факте радиационного воздействия в диапазоне до 0,2 Гр, причем определение Е-37-РОЛ проводят не ранее 6 месяцев после облучения.

Работая много лет по биологической индикации облученности у пострадавших в Чернобыльской аварии через 5-9 лет после нее, мы обратили внимание на то, что у части ликвидаторов и детей, проживающих на загрязненных в результате аварии территориях, снижено содержание фракции лимфоцитов, образующих устойчивые к температуре 37^oC розетки с эритроцитами барана, так называемые Е-37-РОЛ. Анализ группы ликвидаторов, у которых имелась первичная дозиметрическая информация, показал, что снижение Е-37-РОЛ наблюдается только в пороговом диапазоне доз облучения и при дозах выше 0,2 Гр исчезает (фиг. 2). При этом указанное снижение наблюдалось нами не только у ликвидаторов, но и у детей после длительного постоянного проживания на загрязненных территориях Ленинградской области с известными среднегодовыми дозами дополнительного облучения за счет выпадений цезия-137.

На фиг. 2 на оси абсцисс отложены дозы радиации в логарифмическом масштабе в Гр, на оси ординат - содержание фракции Е-37-РОЛ в процентах. При этом на нулевой оси ординат представлены средние значения Е-37-РОЛ здоровых лиц (о-взрослые, •-дети).

Как видно из приведенного графика, снижение Е-37-РОЛ происходит только при дозах до 0,2 Гр. Минимальные дозы, при которых происходит это снижение, составляют 6•10^-4 - 9•10^-4 Гр. Значимым для регистрации феномена снижения мы считаем уменьшение показателя Е-37-РОЛ до величин, выходящих за пределы нижней границы 95%-ного доверительного интервала средних значений у здоровых лиц. На фиг. 2 нижняя граница этого интервала здоровых лиц показана пунктиром.

Подтверждением феномена снижения Е-37-РОЛ служат также результаты обследования нами онкологических больных, подвергнутых радиационному воздействию с лечебной целью. Две группы больных, облученных в средних эквивалентных дозах на активный костный мозг, равных 0,16 Гр или 2,0 Гр, были обследованы до и в разные сроки после воздействия. Было установлено, что феномен снижения показателя Е-37-РОЛ воспроизводится только при дозе порогового диапазона (0,16 Гр), отсутствует при дозе, выходящей за пределы диапазона (2 Гр), и возникает феномен не ранее 6 месяцев после облучения.

Этот обнаруженный нами феномен снижения Е-37-РОЛ мы положили в основу предлагаемого способа биологической индикации радиационного воздействия на организм в пороговом диапазоне доз, для которого не существует доступного точного метода.

Определение в лимфоцитах периферической крови содержания фракции Е-37-РОЛ поселяет установить, имеет ли место снижение показателя относительно средних значений, определенных у здоровых лиц, и при его наличии сделать заключение о факте радиационного воздействия в пороговом диапазоне, т.е. до 0,2 Гр. Таким образом, дополнительное определение уровня Е-37-РОЛ позволяет уточнить факт облученности по данным анализа хромосомных аберраций при исследовании случаев облучения в малых дозах. Установление же факта радиационного воздействия на организм в пороговом диапазоне доз - до 0,2 Гр - особенно в отдаленные сроки (вплоть до 9 лет после облучения), очень важно для объективной оценки ущерба здоровью.

Проведение указанного определения показателя Е-37-РОЛ не ранее, чем через 6 месяцев после возможного облучения обосновано тем, что за этот период формируются соответствующие субпопуляционные изменения в лимфопоэзе, позволяющие с высокой точностью установить наличие его снижения.

К настоящему времени длительность наших наблюдений за лицами, подвергшимися радиационному воздействию в результате аварии на Чернобыльской АЭС, составляет 110 месяцев. В течение всего этого времени снижение показателя Е-37-РОЛ у них остается неизменным и с большой долей вероятности такое снижение может сохраняться и далее. Хотя 9-летний период вполне достаточен для диспансерного обследования этих лиц и заключения о состоянии их здоровья.

Сущность способа заключается в следующем.

Обследуемому на предмет радиационного воздействия проводят определение частоты хромосомных аберраций дицентрического типа в лимфоцитах периферической крови и одновременно определяют содержание фракции Е-37-РОЛ по общеизвестному способу [7] с использованием эритроцитов барана, после чего оценивают, имеется ли уменьшение фракции Е-37-РОЛ по сравнению со средними значениями для здоровых лиц, и при наличии такового делают заключение об облученности в диапазоне до 0,2 Гр, которое учитывают при интерпретации результатов хромосомного анализа и дозиметрической информации, если таковая имеется.

Сущность способа поясняется примерами.

Пример 1. Больной С. , 1951 г. р. , поступил в клинику ЦНИРРИ МЗ РФ 27.03.95 г. с диагнозом: вегето-сосудистая дистония (ВСД), гипертоническая болезнь (ГБ) II стадии, хронический пиелонефрит, хронический простатит.

Из анамнеза: каменщик, работал на Чернобыльской АЭС в мае-июне 1987 г. Согласно данным физической дозиметрии получил лучевую нагрузку в дозе 0,25 Гр.

При обследовании на частоту хромосомных аберраций: ДЦ=1,5%, что соответствует дозе 0,27 Гр (фиг. 1). Е-37-РОЛ = 5%, что означает снижение этого показателя (фиг. 2) и соответствует облученности до 0,2 Гр.

Заключение: Результаты определения дозы по ДЦ завышены, т.к. тест с Е-37-РОЛ указывает на факт облученности лишь в пороговом диапазоне доз, т.е. до 0,2 Гр. Это свидетельствует о том, что обследуемый получил дозу облучения, не превышающую предел дозы для профессионалов, коим он и был по характеру своей работы на ЧАЭС.

Пример 2. Больной Б., 1952 г.р., поступил с диагнозом: ВСД. Из анамнеза: экскаваторщик, ликвидатор последствий аварии на ЧАЭС с 9.05.86 г. по 11.07.86 г. , т.е. непосредственно после аварии. Согласно данным физической дозиметрии получил дозу 0,23 Гр.

При обследовании на частоту хромосомных аберраций: ДЦ = 0%, что соответствует возможному облучению в диапазоне 0-0,025 Гр, т.е. практически отсутствию радиационного воздействия. Определение Е-37-РОЛ показало их количество, равное 1%, что указывает на существенное снижение (фиг. 2) этого показателя.

Заключение: Имеет место факт облученности в диапазоне доз до 0,2 Гр, что не согласуется с результатами хромосомного анализа, которые, как нами показано, в этом диапазоне неточны. По результатам обследования и с учетом срока пребывания больного в зоне сразу после аварии ВТЭК признал получение им дозы не менее 0,2 Гр.

Пример 3. Больной Ш., 1931 г.р., поступил в клинику 27.03.95 г. с диагнозом: гипохромная анемия, анацидный гастрит, ГБ II стадии, перфоративный отит, остеохондроз поясничного отдела и деформирующий спондиллез.

Из анамнеза: считает себя пострадавшим от радиационного воздействия, доза облучения неизвестна. Обосновывает это длительным проживанием в Гомельской области, в 60-километровой зоне относительно аварийной АЭС, имел профессиональный контакт с РВ (в прошлом - военный преподаватель).

При обследовании: ДЦ = 1,25%, что соответствует дозе 0,23 Гр, Е-37-РОЛ = 3%, т.е. имеет место снижение показателя и соответственно получение дозы до 0,2 Гр.

Заключение: Доза, определенная на основе частоты хромосомных аберраций, завышена. Обследуемый получил дозу радиации в пороговом диапазоне, т.е. до 0,2 Гр.

Пример 4. Больной Г., 1941 г.р., поступил 4.12.95 г. с диагнозом: ВСД, ГБ II стадии, ишемическая болезнь сердца, стенокардия, атеросклероз коронарных и церебральных сосудов, остеохондроз шейного отдела позвоночника, деформирующий артроз и спондиллез, эррозивный гастрит.

Из анамнеза: строитель, ликвидатор последствий аварии на ЧАЭС - работал в Славутиче в течение 14 месяцев в период 1987-1988 гг.

При обследовании: ДЦ = 0%, что соответствует практически отсутствию облученности. Е-37-РОЛ = 2%, что говорит о существенном снижении показателя.

Заключение: Результат определения ДЦ занижен, т.к. имело место облучение в диапазоне до 0,2 Гр.

Предлагаемым способом обследовано 107 человек, по той или иной причине оказавшихся в районе аварии на ЧАЭС, у более половины из которых не была зарегистрирована доза облученности.

У 48 человек (45% случаев) нами была уточнена доза полученного ими радиационного воздействия, учтенная ВТЭК при вынесении решения на предоставление льгот.

Предлагаемый способ по сравнению с известными имеет ряд существенных преимуществ.

1. При наличии первичной дозиметрической информации, которая, как теперь установлено, нередко была предвзятой, способ позволяет более надежно в сравнении с прототипом уточнить принадлежность обследуемого к категории облученных в рамках предела дозы, установленного радиационно-гигиеническим нормативным документом НРБ-96. Результаты определения дозы способом-прототипом в пределах порогового диапазона - до 0,2 Гр, - как нами показано, неточны.

2. При отсутствии дозиметрической информации способ позволяет уточнить результаты хромосомного анализа, как выше сказано, в наиболее трудном для него пороговом диапазоне доз.

3. В отдаленные сроки после возможного облучения лиц, когда происходит обследование наименее пострадавших, составляющих, однако, основную массу людей с потенциальной угрозой развития радиационных последствий, предлагаемый способ является единственно надежным для выявления факта облученности в пороговом диапазоне.

Способ разработан в отделе медицинской радиобиологической терапии ЦНИИРРИ МЗ РФ, прошел апробацию у 107 человек с положительным результатом и готов к внедрению в широкую медицинскую практику.

Источники информации
1. Комар В.Е. Современное состояние проблемы биологической индикации. - Радиобиология, 1992, т. 32, вып. 1, стр. 84-97.

2. Pass B. at al., Int. conf. "Radiation Health" 3-7 nov. 1996, Beer-Sheva, Israel, abstr. p.5.

3. Пяткин Е.К. и др., Мед. радиология, 1989, N 6, стр. 52-57.

4. Kleineman R.A. at al., Radiation Res., v. 123, N l, p. 93-101.

5. Slozina N. at al. , Int. conf. "Radiation Health" 3-7 nov., 1996, Beer-Sheva, Israel, abstr. p.64.

6. НРБ-96 Гигиенические нормативы, Госкомэпиднадзор России. - М. - 1996, с. 159.

7. Глузман Д.Ф. и др., Наукова думка, Киев, 1982, с. 24.

Способ может быть использован в области медицины, точнее в медицинской радиобиологии, и может найти применение при выявлении факта облученности и степени ее тяжести. Определяют в лимфоцитах периферической крови обследуемого хромосомные аберрации дицентрического типа и Е-37-розeтко-образующие лимфоциты в процентах и при величине последних меньше средних значений, определяемых у здоровых лиц, считают его получившим радиационное воздействие в диапазоне до 0,2 Гр, что не может быть точно установлено ни одним из существующих в настоящее время методов. Определение Е-37-розеткообразующих лимфоцитов следует проводить не ранее 6 месяцев после возможного облучения. Способ обеспечивает повышение точности биологической индикации радиационного воздействия. 2 ил.

Способ биологической индикации радиационного воздействия путем определения хромосомных аберраций дицентрического типа в лимфоцитах периферической крови, отличающийся тем, что дополнительно определяют содержание фракции Е-37-розеткообразующих лимфоцитов в процентах и при их количестве меньше средних значений, определяемых у здоровых лиц, делают заключение о факте радиационного воздействия в диапазоне до 0,2 Гр, причем определение Е-37-розеткообразующих лимфоцитов проводят не ранее 6 месяцев после облучения.