Влиянию ионизирующих излучений на хромосомный аппарат соматических клеток посвящено большое количество работ, проведенных в условиях облучения in vivo и in vitro. Исследования с облучением клеток in vitro относятся главным образом к проблеме количественной оценки действия излучений на наследственность человека, которая в настоящей монографии не разбирается, поэтому мы на них останавливаться не будем. Сведения по этому вопросу можно найти в обзоре литературы (Н. П. Бочков, 1966).
Исследования хромосомных аберраций у облученных лиц развернулись широким фронтом после разработки методики культивирования лейкоцитов периферической крови. В настоящее время в литературе появилось много работ, посвященных анализу структурных нарушений хромосом, вызванных облучениями in vivo. Подавляющее большинство исследований выполнено с использованием культуры лейкоцитов периферической крови;
в небольшой части работ хромосомы анализировали в клетках из культуры кожи или в клетках костного мозга.
Мы не будем оценивать все опубликованные в настоящее время работы вследствие их многочисленности. Частичный обзор литературы по этому вопросу можно найти в монографии Visfeldt (1966). Остановимся лишь на некоторых работах, касающихся различных групп «облученных».
Контингент обследуемых индивидуумов составляли:
1) лица, подвергшиеся диагностическому облучению рентгеновыми лучами;
2) лица, получавшие лучевую терапию (рентгеновское и гамма-облучение, радиоизотопы— J131, Р32 и др.);
3) лица, облучившиеся случайно, при авариях на атомных реакторах или при атомных бомбардировках в Хиросиме и Нагасаки;
4) лица, по роду профессии связанные с облучением.
Сейчас для всех четырех групп имеются доказательства повреждающего цитогенетического действия радиации и длительного сохранения хромосомных аберраций в соматических клетках, хотя до последнего времени полагали, что цитогенетические эффекты в поздние сроки после облучения проявляться не могут, так как клетки с хромосомными аберрациями элиминируются.
Большинство работ выполнено с применением анализа хромосомных аберраций в стадии метафазы. Обнаружены те же типы аберраций, которые описаны и в условиях облучения in vitro:
1) структурные перестройки хромосом;
2) анэушюидия;
3) полиплоидия.
Основные типы структурных перестроек, наблюдаемых в стадии метафазы при облучении клеток человека, следующие (рис. 81—88):
ацентрические фрагменты (парные или одиночные), интерстициальные делеции, дицентрические, трицентрические и кольцевые хромосомы, хроматидные транслокации, неидентифицируемые в группы хромосомы — необычной длины или необычные по соотношению плеч — как результат симметричной транслокации или перицентрической инверсии. В стадии анафазы можно видеть так называемые мосты и фрагменты, но учет радиационно-индуцированных аберраций в этой стадии значительно менее точен, поэтому применяется все меньше и меньше.
Среди хромосомных аббераций, наблюдаемых в культуре лейкоцитов периферической крови после облучений, выделяют стабильные аберрации (транслокации, инверсии), нормально проходящие через митоз, и нестабильные (фрагменты, дицентрические и кольцевые хромосомы), элиминирующиеся при последующих делениях.
Для правильной оценки состояния хромосом после радиационного повреждения клеток очень важно, чтобы в культуре изучался действительно первый митоз, отражающий состояние хромосомного аппарата клеток в. организме. В этом смысле очень показательна работа Buckton и Pike (1964). У пациентов, подвергнутых лечению рентгеновыми лучами по поводу анкилозирующего спондилита, через 200—340 дней после облучения были изучены хромосомные аберрации в культуре лейкоцитов периферической крови с фиксацией материала через 48, 60, 72 и 96 часов. Установлено, что с увеличением времени культивирования число клеток с нестабильными типами аберраций (ацентрическими фрагментами, дицентриками с фрагментами и т. д.) снижается и повышается количество клеток с дицентриками без фрагментов (результат второго митоза в культуре). Поэтому авторы настоятельно рекомендуют для изучения радиационных эффектов облучения in vivo использовать только первый митоз в культуре и в возможно более ранние сроки фиксации. Позже к такому же выводу пришли и другие авторы (Ishihara, Kumatori, 1965).
Прежде чем излагать основные данные, полученные на культуре лейкоцитов, кратко упомянем об исследованиях других тканей. Первые краткие сведения о хромосомных изменениях в клетках костного мозга у облученных людей приведены в работе Fliedner и др. (1959). Однако хорошей качественной и количественной оценки хромосомных аберраций в этом исследовании проведено не было. Более подробные сведения получены М. Н. Горизонтовой (1966), которая цитогенетически обследовала костный мозг 45 лиц, работающих в условиях профессионального облучения (суммарная доза составляла 50—400 р за 10—25 лет). У ряда лиц, получивших наибольшую дозу облучения (150—400 р), обнаружено повышенное в 2 раза число фрагментов и дицентриков по сравнению с контролем. Отмечено также увеличение числа анэуплоидных клеток. К подобному же выводу пришел Goh (1966), исследуя после культивирования костный мозг облученных мужчин.
А. И. Воробьев, Е. К. Пяткин и Л. И. Дворецкий (1967) для определения зависимости частоты и типа аберраций от времени, прошедшего после облучения, и величины дозы исследовали костный мозг больных, подвергавшихся лучевой терапии по поводу злокачественных новообразований. Было показано, что в костном мозге после однократного облучения гамма-лучами Со60 в дозе 250 р (доза в воздухе) аберрантные клетки встречаются уже через 1—3 часа после облучения. По мере увеличения времени после облучения их число постепенно нарастает, достигая максимальной величины (свыше 50%) через 22—24 часа, а затем постепенно уменьшается. Тип аберраций также зависел от времени, прошедшего после облучения. В первые часы после облучения in vivo в костном мозгу наблюдались аберрации хроматидного типа. В промежуток времени от 13—15 до 68—72 часов число хроматидных аберраций постепенно уменьшалось, в то время как число хромосомных аббераций возрастало. Для определения зависимости количества аберраций от величины дозы авторы исследовали костный мозг через 20—24 часа после однократного облучения в дозах 50, 100, 150, 200 и 250 р и показали, что число аберрантных клеток возрастает в линейной зависимости от дозы.
Таким образом, полученные результаты свидетельствуют о том, что аберрантные клетки костного мозга способны по крайней мере к первому после облучения делению, и что число аберраций зависит от времени фиксации материала после облучения и величины дозы.
Исследование хромосомных аберраций в клетках кожи проведено Vistfeldt (1964). Он брал биопсии у 3 больных, получивших по 100 р (Х-лучи) на кожу, и длительно культивировал кусочки кожи (от 2 до 6 недель). В отличие от контрольных образцов (кожа с другого предплечья) в облученных пробах Visfeldt обнаруживал транслокации и перицентрические инверсии. Процент клеток с транслокациями не зависел от времени культивирования. Количественной или качественной разницы между аберрациями из биопсий, взятых через 3, 24 и 72 часа, не обнаружено, что говорит о стабильном характере повреждений.
Sato (1966) изучал хромосомные аберрации в двух случаях абортов. В одном из них (10—11 недель беременности) повышения хромосомных .аберраций обнаружено не было. Доза на плод составляла всего лишь 190 миллирад. Во втором случае (6 недель беременности; доза на плод 3900 миллирад) культивировали части хориона и на 100 метафазных пластинок было обнаружено 11 дицентриков и 12 хроматидных и хромосомных фрагментов.
Что касается изучения радиационно-индуцированных хромосомных аберраций в культуре лейкоцитов периферической крови, то мы не будем разбирать каждую работу — их слишком много. Рассмотрим основную группу вопросов, на которые получены ответы в этих исследованиях.