Применение маркеров цитогенетического анализа в биологической дозиметрии при равномерном внешнем облучении организма

калибровочных кривых при γ-облучении 60Со в диапазоне доз 5−500 Р лимфоцитов человека в культуре. Получены калибровочные кривые для трех основных цитогенетических показателей: процента аберрантных клеток, общего числа аберраций хромосом и суммы дицентриков и колец. Калибровочные кривые по первым двум данным показателям позволяют регистрировать дозу радиации в диапазоне 15−400 Р с ошибкой, не превышающей 40% при небольших дозах и 20% при высоких дозах излучения.

материала. Принцип метода биологи­ческой дозиметрии основывается на получении калибровочных (дозовых) кривых частоты хромосомных аберраций при облучении in vitro лимфоцитов периферической крови человека. В данном случае лимфоциты периферической крови разных доноров обоего пола в возрасте 20−40 лет были подвергнуты гамма−облучению 60Со в диапа­зоне доз 5−500 р при мощности дозы 35−45 р/мин. Облучение клеток производилось перед началом культивированием в питательной среде (без добавления ФГА) Методики культиви­рования лимфоцитов, приготовления препаратов и анализа аберраций хромосом соответствовали общепринятым.

дозиметрии используют частоту дицентрических и кольцевых хромосом, в виду более легкой их идентификации. Однако с помощью этих типов абер­раций возможна оценка сравнительно больших доз радиации, посколь­ку при невысоких уровнях облучения частота дицентриков и колец слишком незначительна, чтобы служить основой биологической дози­метрии. В связи с этим, наряду с частотой дицентриков и колец, для построения калибровочных кривых используют два дополнительных цитогенетических теста − общую частоту аберраций хромосом и процент аберрантных клеток. Первый из них позволяет оценивать дозу радиации при достаточно низких уровнях облучения, а простота регистрации второго теста позволяет применить машинный анализ при кариологическом исследовании.

калибровочных кривых важным моментом является выбор математико-статистической мо­дели. Такая модель должна быть адекватной исходным эксперимен­тальным данным, давать несмещенные (истинные) оценки дозы облу­чения и «работать» в достаточно широком диапазоне доз. При статис­тическом анализе экспериментальных данных обна­ружено, что из применяемых в настоящее время математических мо­делей при описании зависимости цитогенетического эффекта от дозы радиации (линейной, квадратичной, линейно-квадратичной и степенной), лучше всего этим требованиям для всех трех выше указанных цитогенетических показателей отвечает линейно-квадратичная модель:
У=α + βD + сD2 /1/
где У − исследуемый цитогенетический показатель; D − доза облуче­ния; α, β, с − параметры модели. Поэтому при построении калибро­вочных кривых для целей биологической дозиметрии по трем цитоге­нетическим тестам : общей частоте аберраций хромосом, суммарной частоте дицентрических и кольцевых хромосом и проценту аберрант­ных клеток, необходимо пользоваться линейно-квадратичной зависимостью эффекта от дозы.

кривых и оценка параметров модели. При сравнении средних значений исследуемых цитогенетических показате­лей по повторностям опытов для каждой из доз облучения отмечалась значительная их вариабельность, при этом гетерогенность по дисперсиям достигла двух-трех порядков. Поэтому необходимым и обязательным условием получения несмещенных (истинных) оценок параметров калибровочных кривых является взвешивание данных для каждой величины дозы, причем делать это надо не по усредненным по повторностям данным, а по фактическим результатам отдельных опытов.
В таблице 5.1. приведены расчетные значения (со стандартными ошиб­ками) параметров линейно-квадратичной модели, описывающей экспериментальные данные по всем трем исследованным цитогенетическим показателям.
Для целей биологической дозиметрии калибровочные кривые должны основываться на результатах многих опытов, так как имеется вариабельность в частоте хромосомных аберраций, обусловленная индивидуальными разли­чиями доноров, условиями культивирования лимфоцитов и т. д.
При расчете доверительных интервалов следует использовать текущие значения дисперсии, оцененные методом кусочно−линейной аппроксимации для каждой градации дозы. Это является важным условием при определении точности биологической дозиметрии, особенно при ее сопоставлении с физическими методами дозиметрии.

модели
(Данные Севанькаева А. В., Насонова А. П., 1978)

облучении человека.

Рис. 5.1 Калибровочные кривые для оценки поглощенной дозы по цитогенетическим показателям: проценту аберрантных клеток (А), общему числу аберраций хромосом (Б) и сумме дицентриков и колец (В).

аберрант­ных клеток, общей частоте аберраций хромосом и суммарной частоте дицентрических и кольцевых хромосом.
Анализ калиб­ровочных кривых показывает, что уверенная регистрация дозы облучения с помощью указанных цитогенетических показателей возмож­на в диапазоне доз 15−400 р. При этом видно, что в качестве теста оцениваемой дозы лучше всего подходят показатели процента аберрантных клеток и суммарное число аберраций хромосом. Эти два цитогенети­ческих значения (особенно процент аберрантных клеток) во всем диапазоне доз имеют вполне приемлемую точность в оценке дозы ра­диации. По проценту аберрантных клеток с 95%-ным доверительным интервалом возможна регистрация дозы облучения с ошибкой, не превышающей 40% при дозе 50 р, 30% при 100 р, 20% при 200 р, 15% при 300 р и 20% при 400 р.
Точность же оценки дозы радиации по дицентрикам и кольцам сказалась почти в два раза ниже по сравнению с двумя предыдущими тестами, а диапазон уверенной регистрации доз облучения меньше (50−300 р).
Следует указать еще на один недостаток оценки дозы облучения только по дицентрикам и кольцам. Как показывают наши собственные, а также литературные данные при облучении лимфоцитов в дозах ниже 50 р частота аберраций этого типа слишком незначитель­на, чтобы служить основой биологической дозиметрии. Поэтому при построении калибровочных кривых для целей биологической дозиметрии не следует ограничиваться анализом только дицентриков и ко­лец, как это обычно до сих пор делалось. Необходимо одновременно учитывать несколько показателей, а именно, процент аберрантных клеток и суммарное число аберраций хромосом, тем более, что регистрация дозы по этим двум показателям значительно точнее и охватывает более широкий диапазон доз. К тому же, дифференциальный учет аберрантной и неаберрантной клеток является наиболее простым, что позволяет применить машинный анализ при цитогенетическом исследовании.

in vitro лимфоцитов периферической крови человека получены следующие данные: частота аберрантных клеток — 58%, общее число аберраций хромосом на 100 клеток — 91, сумма дицентриков и колец на 100 клеток — 56.
На графиках А, Б и В по оси ординат откладываем соответственно приведенные выше значения цитогенетических показателен. Из получен­ных точек проводятся параллельно оси абсцисс линии до пересечения с калибровочной кривой и линиями доверительных интервалов. Из точек пересечения опускаем перпендикуляры к оси абсцисс. Точка пере­сечения перпендикуляра от калибровочной кривой дает среднее значение полученной дозы гамма−облучения, а точки пересечения перпендикуляров от линий доверительных интервалов − минимально и мак­симально возможные значения этой дозы (с вероятностью 95%).
Для конкретного примера доза гамма-облучения, оценен­ная по каждой из трех калибровочных кривых, составляет: по про­центу аберрантных клеток — 238 р (минимум — 190, максимум — 286); по суммарной частоте аберраций хромосом — 230 р (минимум — 185, максимум — 285); по сум­марной частоте дицентриков и колец — 240 р (минимум — 184, максимум — 325).