К вопросу о формировании адаптивного ответа под действием природного и профессионального факторов хронического облучения. Обзор литературы

DOI: 10.21870/0131-3878-2021-30-3-134-148

Когарко И.Н.¹, Аклеев А.В.^2,3, Петушкова В.В.¹, Нейфах Е.А.¹, Когарко Б.С.¹, Ктиторова О.В.¹, Ганеев И.И.¹

«Радиация и риск». 2021. Том 30. № 3, с.134-148

Сведения об авторах

Когарко И.Н. – вед. науч. сотр., д.м.н.
Петушкова В.В. – вед. спец., к.э.н. Контакты: 119991, Москва, ул. Косыгина, 4. Тел.: 8 (495) 939-72-73; e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра. .
Нейфах Е.А. – ст. науч. сотр., к.б.н.
Когарко Б.С. – ст. науч. сотр., к.ф.-м.н.
Ктиторова О.В. – науч. сотр., к.б.н.
Ганеев И.И. – инж.-исслед. ФИЦ ХФ РАН.
Аклеев А.В. – директор ФГБУН УНПЦ РМ ФМБА, д.м.н., проф. ФГБОУ ВО ЧелГУ.

¹ ФГБУН Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова РАН, Москва
² ФГБУН Уральский научно-практический центр радиационной медицины ФМБА России, Челябинск
³ ФГБОУ ВО Челябинский государственный университет, Челябинск

Аннотация

В обзоре проводится обобщение исследований населения районов с повышенным естественным радиационным фоном и людей, облучённых в результате профессиональной деятельности: работников атомной промышленности и медицинского персонала. В данной статье показано, что адаптивные ответы, индуцированные хроническим облучением, могут иметь долгосрочный характер, следовательно, их влияние на развитие отдалённых эффектов, включая канцерогенные, может быть более значительным. Исследования in vitro указывают на то, что в индукцию адаптивных ответов вовлечены несколько систем, включая эксцизионную репарацию нуклеотидов и негомологичное соединение концов нитей ДНК, антиоксидантную систему, факторы контроля клеточного цикла. Настоящий обзор подтвердил воздействие малых доз излучений как с низкой, так и с высокой относительной биологической эффективностью. При повреждении лимфоцитов периферической крови человека возможно повышение их радиорезистентности к высоким дозам радиации, что подтверждается как исследованиями, проведёнными на материалах из районов с повышенным естественным радиационным фоном, так и данными о медицинском персонале и сотрудниках атомной промышленности.

Ключевые слова
адаптивный ответ, лимфоциты периферической крови человека, ионизирующее излучение, естественные источники излучения, профессиональное облучение, нарушение структуры ДНК, индукция антиоксидантных ферментов.

Список цитируемой литературы

1. Shibamoto Y., Nakamura H. Overview of biological, epidemiological, and clinical evidence of radiation hormesis //Int. J. Mol. Sci. 2018. V. 19, N 8. С. 2387. DOI: 10.3390/ijms19082387.

2. Su S., Zhou S., Wen C., Zou J., Zhang D., Geng J., Yang M., Liu M., Li L., Wen W. Evidence for adaptive response in a molecular epidemiological study of the inhabitants of a high background-radiation area of Yangjiang, China //Health Phys. 2018. V. 115, N 2. P. 227-234.

3. Szumiel I. Adaptive response: stimulated DNA repair or decreased damage fixation? //Int. J. Radiat. Biol. 2005. V. 81, N 5. P. 233-241.

4. Olivieri G., Bodycote J., Wolff S. Adaptive response of human lymphocytes to low concentrations of radioactive thymidine //Science. 1984. V. 223. P. 594-597.

5. Wolff S. The adaptive response in radiobiology: evolving insights and implications //Environ. Health Perspect. 1998. V. 106, N 1S. P. 277-283.

6. Mastrangelo G., Fedeli U., Fadda E., Giovanazzi A., Scoizzato L., Saia B. Increased cancer risk among surgeons in an orthopaedic hospital //Occup. Med. (Lond). 2005. V. 55, N 6. P. 498-500.

7. Putta S., Andreyev H.J. Faecal incontinence: a late side-effect of pelvic radiotherapy //Clin. Oncol. (R. Coll. Radiol). 2005. V. 17, N 6. P. 469-477.

8. Kase K.R. Radiation protection principles of NCRP //Health Phys. 2004. V. 87, N 3. P. 251-257.

9. Castillo H., Schoderbek D., Dulal S., Escobar G., Wood J., Nelson R., Smith G. Stress induction in the bacteria Shewanella oneidensis and Deinococcus radiodurans in response to below-background ionizing radiation //Int. J. Radiat. Biol. 2015 V. 91, N 9. P. 749-756.

10. ЮНЕП Радиация. Эффекты и источники. Программа ООН по окружающей среде, 2016 /пер. с англ. Москва, Челябинск: ФМБЦ им. А.И. Бурназяна ФМБА России и УНПЦ РМ ФМБА России, 2016. 56 c.

11. Orgun Y., Altinsoy N., Gultekin A. H., Karahan G., Celebi N. Natural radioactivity levels in granitic plutons and groundwaters in Southeast part of Eskisehir, Turkey //Appl. Radiat. Isot. 2005. V. 63, N 2. P. 267-275.

12. Yang Y.X., Wu X. M., Jiang Z.Y., Wang W.X., Lu J.G., Lin J., Wang L.M., Hsia Y.F. Radioactivity concen-trations in soils of the Xiazhuang granite area, China //Appl. Radiat. Isot. 2005. V. 63, N 2. P. 255-259.

13. Tzortzis M., Tsertos H. Determination of thorium, uranium and potassium elemental concentrations in surface soils in Cyprus //J. Environ. Radioact. 2004. V. 77, N 3. P. 325-338.

14. Karahan G., Bayulken A. Assessment of gamma dose rates around Istanbul (Turkey) //J. Environ. Radioact. 2000. V. 47, N 2. P. 213-221.

15. Ghiassi-Nejad M., Beitollahi M.M., Asefi M., Reza-Nejad F. Exposure to 226Ra from consumption of vegetables in the high level natural radiation area of Ramsar-Iran //J. Environ. Radioact. 2003 V. 66, N 3. P. 215-225.

16. Ramachandran E.N., Karuppasamy C.V., Anil Kumar V., Soren D.C., Vivek Kumar P.R., Koya P.K.M., Jaikrishan G., Birajalaxmi Das. Radio-adaptive response in peripheral blood lymphocytes of individuals residing in high-level natural radiation areas of Kerala in the southwest coast of India //Mutagenesis. 2017. V. 32, N 2. P. 267-273.

17. Nishad S., Pankaj Kumar Chauhan, Sowdhamini R., Ghosh Anu. Chronic exposure of humans to high level natural background radiation leads to robust expression of protective stress response proteins //Sci. Rep. 2021. V. 11. P. 1777. DOI: 10.1038/s41598-020-80405-y.

18. Mohammadi S., Taghavi-Dehaghani M., Gharaati M.R., Masoomi R., Ghiassi-Nejad M. Adaptive response of blood lymphocytes of inhabitants residing in high background radiation areas of Ramsar-micronuclei, apop-tosis and comet assays //J. Radiat. Res. 2006. V. 47, N 3-4. P. 279-285.

19. Syaifudin M., Defiyandra V.P., Nurhayati S., Purnami S., Pudjadi E. Micronucleus assay‑based evaluation of radiosensitivity of lymphocytes among inhabitants living in high background radiation area of Mamuju, West Sulawesi, Indonesia //Genome Integrity. 2018. V. 9, N 1. P. 2. DOI: 10.4103/genint.genint_2_18.

20. Rajabi Pour M., Fardid R., Zare T., Kargar Shouroki F, Mosleh-Shirazi M.A., Behzad Behbahani A. Assessment of adaptive response of gamma radiation in the operating room personnel exposed to anesthetic gases by measuring the relative gene expression changes Ku80, Ligase1 and P53 //J. Biomed. Phys. Eng. 2020. V. 10, N 2. P. 225-234.

21. Russo G.L., Tedesco I., Russo M., Cioppa A., Andreassi M.G., Picano E. Cellular adaptive response to chronic radiation exposure in interventional cardiologists //Eur. Heart J. 2012. V. 33, N 3. P. 408-414.

22. Кузьмина Н.С., Лаптева Н.Ш., Русинова Г.Г., Азизова Т.В., Вязовская Н.С., Рубанович А.В. Гиперметилирование промоутеров генов в лейкоцитах крови человека в отдалённый период после перенесённого радиационного воздействия //Радиационная биология. Радиоэкология. 2017. Т. 57, № 4. С. 341-356.

23. Gourabi H., Mozdarani H. A cytokinesis-blocked micronucleus study of the radioadaptive response of lymphocytes of individuals occupationally exposed to chronic doses of radiation //Mutagenesis. 1998. V. 13, N 5. P. 475-480.

24. Joksic G., Petrović S. Lack of adaptive response of human lymphocytes exposed in vivo to low doses of ionizing radiation //J. Environ. Pathol. Toxicol. Oncol. 2004. V. 23, N 3. P. 195-206.

25. Петушкова В.В., Пелевина И.И., Серебряный А.М., Когарко И.Н., Когарко Б.С., Аклеев А.В., Азизова Т.В., Нейфах Е.А., Алещенко А.В., Ганеев И.И., Ктиторова О.В. Некоторые подходы к ана-лизу структуры адаптивного ответа при профессиональном облучении //Радиация и риск. 2020. Т. 29, № 4. C. 97-105.

26. Tapio S., Jacob V. Radioadaptive response revisited //Radiat. Environ. Biophys. 2007. V. 46, N 1. P. 1-12.

27. Nenoi M., Wang B., Vares G. In vivo radioadaptive response: a review of studies relevant to radiation-induced cancer risk //Hum. Exp. Toxicol. 2015. V. 34, N 3. P. 272-283.

28. Yamaoka K. Beneficial effects of low-dose radiation on human health and possibility for application to medi-cine //Acad. Trends. 2011. V. 11. P. 75-79.

29. Vilenchik M.M., Knudson Jr.A.G. Inverse radiation dose-rate effects on somatic and germ-line mutations and DNA damage rates //Proc. Natl. Acad. Sc. USA. 2000. V. 97, N 10. P. 5381-5386.

30. Von Hofe E., Kennedy A.R. X-ray induction of O6-alkylguanine-DNA alkyltransferase protects against some of the biological effects of N-methyl-N0-nitro-N-nitrosoguanidine in C3H 10T1/2 cells //Radiat. Res. 1991. V. 127, N 2. P. 220-225.

31. Otsuka K., Koana T., Tauchi H., Sakai K. Activation of antioxidative enzymes induced by low-dose-rate whole-body irradiation: Adaptive response in terms of initial DNA damage //Radiat. Res. 2006. V. 166, N 3. P. 474-478.

32. Yamaoka K., Kojima S., Takahashi M., Nomura T., Iriyama K. Change of glutathione peroxidase synthesis along with that of superoxide dismutase synthesis in mice spleens after low-dose X-ray irradiation //Biochim. Biophys. Acta. 1998. V. 1381, N 2. P. 265-270.

33. Kataoka T. Study of antioxidative effects and anti-inflammatory effects in mice due to low-dose X-irradiation or radon inhalation //J. Radiat. Res. 2013. V. 54, N 4. P. 587-596.

34. Large M., Hehlgans S., Reichert S., Gaipl U.S., Fournier C., Rödel C., Weiss C., Rödel F. Study of the anti-inflammatory effects of low-dose radiation: the contribution of biphasic regulation of the antioxidative sys-tem in endothelial cells //Strahlenther. Onkol. 2015. V. 191, N 9. P. 742-749.

35. Ina Y., Sakai K. Activation of immunological network by chronic low-dose-rate irradiation in wild-type mouse strains: analysis of immune cell populations and surface molecules //Int. J. Radiat. Biol. 2005. V. 81, N 10. P. 721-729.

36. Nowosielska E.M., Wrembel-Wargocka J., Cheda A., Lisiak E., Janiak M.K. Enhanced cytotoxic activity of macrophages and suppressed tumor metastases in mice irradiated with low doses of X-rays //J. Radiat. Res. 2006. V. 47, N 3-4. P. 229-236.

37. Yamaoka K., Mitsunobu F., Kojima S., Shibakura M., Kataoka T., Hanamoto K., Tanizaki Y. The elevation of p53 protein levels and SOD activity in the resident blood of the Misasa radon hot spring district //J. Radiat. Res. 2005. V. 46, N 1. P. 21-24.

38. Toprani S.M., Das B. Radio-adaptive response, individual radio-sensitivity and correlation of base excision repair gene polymorphism (hOGG1, APE1, XRCC1, and LIGASE1) in human peripheral blood mononuclear cells exposed to gamma radiation //Environ. Mol. Mutagen. 2020. V. 61, N 5. P. 551-559.

39. Hafer K., Iwamoto K.S., Iwamoto S.S., Scuric Z., Schiestl R.H. Adaptive response to gamma radiation in mammalian cells proficient and deficient in components of nucleotide excision repair //Radiat. Res. 2007. V. 168, N 2. P. 168-174.

40. Klammer H., Kadhim M.A., Iliakis G. Evidence of an adaptive response targeting DNA nonhomologous end joining and its transmission to bystander cells //Cancer Res. 2010. V. 70, N 21. P. 8498-8506.

41. Fan M., Ahmed K.M, Coleman M.C, Spitz D.R, Li J.J. Nuclear factor-kappa B and manganese superoxide dismutase mediate adaptive radioresistance in low-dose irradiated mouse skin epithelial cells //Cancer Res. 2007. V. 67, N 7. P. 3220-3228.

42. Otsuka K., Koana T., Tauchi H., Sakai K. Activation of antioxidative enzymes induced by low-dose-rate whole-body gamma irradiation: adaptive response in terms of initial DNA damage //Radiat. Res. 2006. V. 166, N 3. P. 474-478.

43. Ahmed K.M., Fan M., Nantajit D., Cao N., Li J.J. Cyclin Dl in low-dose radiation-induced adaptive resistance //Oncogene. 2008. V. 27, N 53. P. 6738-6748.

44. Okazaki R., Ootsuyama A., Norimura T. TP53 and TP53-related genes associated with protection from apoptosis in the radioadaptive response //Radiat. Res. 2007. V. 167, N 1. P. 51-57.

45. Klammer H., Kadhim M.A., Iliakis G. Evidence of an adaptive response targeting DNA nonhomologous end joining and its transmission to bystander cells //Cancer Res. 2010. V. 70, 21. P. 8498-8506.

Полная версия статьи