Отдаленные популяционно-генетические проблемы Чернобыля
Download as PPT, PDF0 likes336 views
Документ исследует популяционно-генетические последствия Чернобыльской катастрофы, подчеркивая, что дестабилизирующий эффект ионизирующего облучения зависит от генотипа и предшествующего состояния организмов. Селекция радиорезистентных особей наблюдается в условиях повышенного радиационного фона, а изменения в генофонде человека можно будет оценить лишь через несколько десятилетий. Также отмечается, что ионизирующее излучение не создает новых генетических аномалий, а усиливает уже существующие.
Отдаленные популяционно-генетические проблемы Чернобыля
- 1. Отдаленные популяционно- генетические проблемы Чернобыля Глазко В.И., Глазко Т.Т.
- 2. Память о Чернобыле – как тест на психическую норму у европейских психотерапевтов: на равне с памятью об автобиографических событиях пациента.. (I. Bizzozero • F. Lucchelli • A. Prigione • M.C. Saetti • H. Spinnler “What do you remember about Chernobyl?” A new test of memory for media-mediated events// Neurol Sci (2004) 25:205–215)
- 3. 1. Эффекты ионизирующего облучения зависят от исходного состояния и генотипических особенностей облучаемого объекта 2. Дестабилизирующие эффекты ионизирующего излучения для биологических объектов в первую очередь определяются не столько абсолютными значениями поглощенных доз, сколько их «новизной» для объектов 3. Селекция на увеличение количества радиорезистентных особей реализуется за счет ухода из воспроизводства популяции наиболее чувствительных, и наиболее специализированных особей. 4. Вклад Чернобыльской катастрофы в изменения генофонда человека можно будет оценить через несколько десятков лет, поскольку поколение, родившееся после аварии, только вступает в репродуктивный период.
- 5. 1. Эффекты ионизирующего облучения зависят от исходного состояния и генотипических особенностей облучаемого объекта
- 6. Межвидовые и внутривидовые отличия по радиорезистентности ПОЛУЛЕТАЛЬНЫЕ ДОЗЫ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ МЛЕКОПИТАЮЩИЕ (в среднем) E.coli Deinococcus radiodurans 4-6 Гр 30 Гр 3000 Гр, 1 двуцепочечный разрыв на 27000 нуклеотидов У линейных мышей под влиянием повышенного ионизирующего излучения обнаруживается увеличение частот встречаемости в клетках костного мозга только тех цитогенетических аномалий, изменчивость которых линейноспецифична для них в “чистой” зоне, в связи с возрастом или сезоном исследования. То есть, ионизирующее излучение не индуцирует новых аномалий, а только усиливает проявление исходно нестабильных цитогенетических характеристик для каждой из исследованных линий мышей.
- 7. Частоты встречаемости различных типов цитогенетических аномалий в клетках костного мозга мышей различного возраста и в разные сезоны исследований в контроле (спонтанный мутагенез) и в спец-виварии в Чернобыльской зоне («индуцированный» мутагенез Линия мышей BALB/c - наиболее изменчивые характеристики - двуядерные лейкоциты и одноядерные с микроядрами Линия мышей C57BL/6j - наиболее изменчивые характеристики - двуядерные лейкоциты и одноядерные с микроядрами и еще - доля анеуплоидных метафаз Линия мышей CC57W/Mv - наиболее изменчивые характеристики - одноядерные лейкоциты с микроядрами и еще - доля метафаз с хромосомными аберрациями
- 8. Зависимые от возраста частоты цитогенетических аномалий у мышей линии CC57W/Mv) в Чернобыльском виварии: увеличение частот клеток с аномалиями в костном мозгу в Чернобыле по сравнению с контролем у юных мышей; уменьшение – у старых 40 30 20 10 0 1 2 3 4 5 The frequency of different types of cytogenetic anomalies (%) Феномен «омоложения» «старых» мышей в Чернобыльской зоне A1 A2 RB CHA MI BIN LMN Old mice, control, winter Young mice, control, winter Old mice, Chernobyl Young mice, control, summer Young mice, Chernobyl
- 9. Количество делящихся клеток (количество метафаз на 1000 клеток, MI), двуядерных лейкоцитов (на 1000 клеток, BIN) и моноядерных лейкоцитов с микроядрами (на 1000 клеток, LMN) у «юных» и «старых» мышей линии CC57W/Mv в контроле (Киев) и в Чернобыле Контрольные и экспериментальные группы Возраст Мышей MI BIN LMN «Юные» контрольные мыши (Kиeв) 2-3 месяца ***6,8±0,5 4,5±0,7 **5,2±0,3 «Юные» экспериментальные мыши (Чернобыль) 2-3 месяцев 5,6±0,7 *9,0±1,4 **14,4±2,4 «Старые» контрольные мыши (Киев) 12-18 месяцев ***3,5±0,6 7,1±1,3 *10,5±1,3 «Старые» экспериментальные мыши (Чернобыль) 12-18 месяцев *7.0+1.0 *5.0+0.8 *6.0+0.8 Увеличение количества делящихся клеток у «старых» мышей в условиях повышенного уровня ионизирующего излучения
- 10. Виды полевок (обыкновенная, рыжая и экономка) Среди исследованных трех видов мышевидных грызунов наиболее “чувствительным” к действию ионизирующего излучения оказался наиболее из них эволюционно молодой вид обыкновенной полевки, для которого характерна определенная кариотипическая нестабильность в ареале, в отличие от полевки экономки и рыжей полевки. Межвидовое сравнение свидетельствует в пользу данных, полученных на линейных мышах о том, что повышение ионизирующего излучения не индуцирует новые генетические повреждения, а усиливает потенциально имеющиеся, специфичные для отдельных генотипов (разные линии мышей) и для отдельных видов (разные виды мышевидных грызунов).
- 11. Человек Выполнены исследования частот встречаемости конститутивных цитогенетических аномалий среди детей с врожденными пороками развития, родившимися до и после Чернобыльской катастрофы. У детей с такими пороками, рожденными после Чернобыля, отмечается определенная тенденция к увеличению носителей конститутивных цитогенетических аномалий, причем в них принимает участие 11 из 22 взможных аутосом, наиболее часто хромосома 9, повышенный полиморфизм которой отмечен у людей и в “чистых” зонах. То есть, и у человека в том числе, наблюдается повышение нестабильности именно по тем хромосомам, нестабильность которых отмечается и в “чистых” зонах.
- 12. 2. Дестабилизирующие эффекты ионизирующего излучения для биологических объектов в первую очередь определяются не столько абсолютными значениями поглощенных доз, сколько их «новизной» для объектов
- 13. Селекция радиорезистентных особей в местообитаниях с высоким уровнем радионуклидного загрязнения У представителей рыжей и обыкновенной полевок обнаруживается отчетливая селекция к 1999-2001 году животных с повышенной радиорезистентностью. В 1994-1996 гг., через 16-20 поколений после взрыва, отличаются от популяций из чистых зон по частотам встречаемости цитогенетических аномалий в клетках костного мозга, в 1999-2001 гг, через 26-30 поколений – нет). Интенсивность такой селекции наиболее выражена в Рыжем лесу (1000 Ки/км2). В местообитаниях с уровнем радионуклидного загрязнения на порядок меньше такая селекция, по-видимому, идет с существенно меньшей скоростью В местообитаниях с уровнем загрязнения около 100 Ки/км2 в 1999 г обнаруживается высокая индивидуальная изменчивость и повышенная частота встречаемости цитогенетических аномалий относительно условного контроля и популяции из Рыжего леса 1999-2001 гг
- 14. Отбор на радиорезистентность у рыжей полевки по частотам встречаемости метафаз с хромосомными аберрациями Data: NEW3.STA 10v * 10c 1 - Контроль (< 5 Ки/км2 ) 2 - Янов 1996 (~ 200 Ки/км2 ) 3 - Янов 1999 (~ 200 Ки/км2 ) 4- Рыжий лес 1996 (400 - 1000 Ки/км2 ) 5 - Рыжий лес 1999 (400 - 1000 Ки/км2 ) 6 - Рыжий лес 2001 (400 - 1000 Ки/км2 )
- 15. Отбор на радиорезистентность у обыкновенной полевки (микроядерный тест) в Чистогаловке (около 300 – 500 Ки/км2) Data: NEW3.STA 10v * 16c 1 - Контроль (<20 Ки/км2) 2 - Чистогаловка 1996 г 3 - Чистогаловка 1999 г
- 16. Поглощенные дозы Биологические эффекты Автор Journal Средне-годовые мировые дозы - Эпидемиологические 3.5 mSv исследования показали, что повышение частот онкологических заболеваний, Принятый предел для которую связывают с работающих - не повышением поглощенной дозы выше 50 mSv/в год ионизирующего излучения, Только 5% из наблюдается после дозы, эвакуированных превышающей 116,000 людей после Чернобыльской 100 mSv/в катастрофы получили дозы большие, чем год 100 mSv/в год Masse R. Comptes Rendus de l’Academi e des Sciences - Series III. 2000 Jul;323(7): 633-40 Средне-мировой уровень (фоновый) ионизирующего излучения
- 17. Биологические эффекты высокого уровня ионизирующего облучения в радиоактивных провинциях – Иран, Китай Доза Biological effects Authors Journal Около 260 mSv в год, Иран Не обнаружено отличий по частотам встречаемости цитогенетических аномалий в клетках крови людей, живущих в радиоактивной провинции по сравнению с "контрольными" областями. Однако выявлена повышенная радиорезистентность их клеток крови к гамма-облучению (1.5 Gy) in vitro. Ghiassi-nejad M et al. Health Phys. 2002 Jan;82(1):87-93. Около 7 mSv в год, Китай Обследовано за период1979-95 гг 125,079 субъектов в радиоактивной провинции, проанализировано 10,415 смертей и 1,003 онкологических заболеваний. Смертность от онкологических заболеваний у жителей радиоактивной провинции была НИЖЕ, чем у людей в контрольной зоне. Tao Z, Zha Y, Akiba S et al J Radiat Res (Tokyo). 2000 Oct;41 Suppl:31-41 Около 7- 10 mSv в год, Китай Не найдено отличий по частотам встречаемости цитогенетических аномалий у жителей радиоактивной провинции по сравнению с контролем. Однако корреляции количества аномалий с возрастом обнаруживались в обеих группах. Вывод: превышение уровня ионизирующего излучения в 3-5 раз не увеличивает вероятность онкологических заболеваний Zhang W, Wang C, Chen D et al. J Radiat Res (Tokyo). 2003 Mar;44(1):69- 74
- 18. Distribution of Cs-137 in Ukraine before 1985y
- 19. Distribution of Cs-137 in Ukraine in 1998y
- 20. 3. Селекция на увеличение количества радиорезистентных особей реализуется за счет ухода из воспроизводства популяции наиболее чувствительных, и наиболее специализированных особей.
- 21. Представители родителей экспериментального стада, отловленные около ЧАЭС в 1987 н (Альфа, Уран, Гамма
- 22. Семейный анализ: исследовано по молекулярно- генетическим маркерам 14 животных родительского поколения (поглощенная доза – около 0,8 грей); 35 – первого поколения, 21 – второго поколения животных, родившихся в Чернобыле. Генотипы трансферрина у 13-ти коров- матерей Ожидаемые генотипы трансферрина у потомков 1AD1 х AD1 (Уран) = AA 2AD1 D1D1 - - 7AD2 х AD1 (Уран) = 7AA 7AD1 - 7AD2 7D1D2 5D1D2 х AD1 (Уран) = - 5AD1 5D1D1 5AD2 5D1D2 СУММАРНО 52 ГЕНОТИПА 8AA 14AD1 6D1D1 12AD2 12D1D2 В ПРОЦЕНТАХ 15% 27% 12% 23% 23% Наблюдаемые генотипы трансферрина у потомков СУММАРНО 35 ГЕНОТИПОВ 3AA 7AD1 3D1D1 16AD2 6D1D2 В ПРОЦЕНТАХ 8,6% 20,0% 8,6% 45,7% 17,1% Наблюдается В ДВА РАЗА МЕНЬШЕ АА И В ДВА РАЗА БОЛЬШЕ – AD2 по сравнению с ожидаемым
- 23. Ожидаемая частота встречаемости генотипов по локусу трансферрина (TF) у потомков от коров Альфа и Гамма и быка Урана в первом (F1) поколении животных, родившихся в экспериментальном хозяйстве «Новошепеличи» (200 Ки/km2) (решетка «Пеннета») Локус Ожидаемые генотипы Трансф TF ♂А ♂D1 еррин аллели ♂ AD1 ♀ A АА (25%) АD1 (25%) ♀ AD2 ♀ D2 АD2 (25%) D1D2 (25%)
- 24. 3D Sequential Graph (NEW.STA 1v*3c) Плодовитость коров родительского поколения Плодовитость коров поколения внучек (F2) Плодовитость коров первого поколения, рожденного в Чернобыльской зоне (F1) Плодовитость коров в количестве телят на одну корову в год 1 - 16 коров родительского поколения экспериментального стада, рожденных в «чистой» зоне, суммарно дали 96 телят (0,93±0,03 теленка на корову в год); 20 из них (21%) умерло в возрасте до 3 месяцев после рождения. 2 - F1, первое дочернее поколение, родившееся в условиях экспериментального хозяйства «Новошепеличи (~200 Ки/км2). Среди 36 коров 21 (58%) оказались стерильными; только 15 коров F1 принесли потомство F2 поколения (0,73±0,06); 13 из них умерли до 3-х месячного возраста после рождения (26%). 3 - 4 коровы F2 суммарно родили 10 телят (F3) за 2-4 года; 0,94±0,06 теленка на корову в год.
- 25. Пол погибших до трех месяцев телят: Самки Самцы Первое поколение, суммарно рожденное 16-тью коровами 6 самок 14 самцов Второе поколение, суммарно рожденное 15-тью коровами первого поколения 7 самок 6 самцов
- 26. 4. Вклад Чернобыльской катастрофы в изменения генофонда человека можно будет оценить через несколько десятков лет, поскольку поколение, родившееся после аварии, только вступает в репродуктивный период
- 27. Частоты метафаз с хромосомными аберрациями разного типа в лимфоцитах периферической крови детей, получивших суммарно 36 мЗв в первой группе (Группа 1)- в эмбриональный период, во второй (Группа 2) - за время проживания на загрязненных территориях. Анализ проводился у детей в 14 лет. Типы Группа 1 Группа 2 хромосомных n=8, (1600 метафаз) аберраций Частота (%) Частота (%) Транслокации 0,37 ± 0,10 0,18± 0,10 n=8, (1600 метафаз) Делеции 1,25± 0,30 0,68± 0,20 Инверсии 0,31± 0,10 0,12± 0,07 Дицентрики 0,06± 0,05 0,06± 0,05 Кольцевые 0,12± 0,07 0 хромосомы Инсерции 0,31± 0,12 0 Парные фрагменты 0,06± 0,05 0,18± 0,10 Одиночные фрагменты 0,12± 0,07 0,06± 0,05
- 28. Смертность новорожденных в Германии в разные годы, от 1980 до 1993 (А. Керблейн) 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 calendar years mortality rate per 1000
- 29. Смертность новорожденных в Польше в разные годы, 19 18 от 1981 до 1991 (А. Керблейн) 1000 17 per 16 rate 15 mortality 14 13 12 calendar years 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91
- 30. Смертность новорожденных в Англии и Уэлссе в разные годы 1981 - 1993 13 12 11 10 9 8 7 6 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 calendar years mortality rate per 1000
- 31. Смертность новорожденных в разных областях Беларуссии в разные годы 18 16 1000 14 per rate 12 mortality 10 Minsk 8 Gomel Belarus minus Gomel and Minsk 6 calendar years 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98
- 32. Сравнения оценок смертности новорожденных в Германии и Киеве в 1987 г • Прирост смертности в Киеве: • Март 1987: +13,3 ± 3,9 на 1000 (+51%) Ноябрь 1987: +16,3 ± 3,7 на 1000 (+68%) Германия: • Март 1987: +0,78 ± 0,33 на 1000 (+11%) Ноябрь 1987: +1,48 ± 0,36 на 1000 (+20%) • Результат >10-раз больше в Киеве по сравнению с Германией!
- 33. Доля мертворождений среди новорожденных европейских стран до и после Чернобыльской катастрофы (Hagen Scherb, EvelineWeigelt and Irene Bruske-Hohlfeld, International J.of Epidemiology 1999;28:932-940) Западные Центральные Восточные Исключенные из анализа Belgium 0,8 Austria 22,0 Greece 2,4- 8,0 Belarus 39,0 France 0,2- 3,2 Denmark 1,3 Hungar y 1,5- 4,8 Czech 2,5- 5,3 Great Brittain 0,1- 0,3 Germany 2,0- 16,0 Poland 5,2 Finland 15,0 Iceland - Italy 4,0- 6,0 Sweden 0,8- 31,0 Latvia 2,8 Ireland 3,4 Norway 5,3 Lithuania 2,8 Luxembourg Switzerla nd 1,3- 15,0 The Netherla nds 1,8 Portugal 0,0 Ukraine 15 Spain 0,1 • Карта Европы со странами, в которых • учтено накопление Cs 137 (в кБк/м2) • После Чернобыльской аварии. • Западные - наименьшая плотность • (самые светлые), Центральные -средняя, • Восточные - наибольшая плотность • (наиболее темные). • Неокрашенные страны исключены из • анализа в связи с предполагаемой • неточностью данных о • мертворождениях в 1980 to 1992
- 34. Западные страны Восточные страны Прогноз (для востока) Центральные страны Доля мертворожденных в трех группах европейских стран в 1980-1990 гг и линейная регрессионная модель по статистическим данным H. Scherb, E. Weigelt, I. Bruske-Hohlfeld (1999)
- 35. Япония, др. Рейко Ватануки, результаты сравнения последствий взрывов ядерных бомб и Чернобыльской катастрофы Влияние повышения ионизирующего облучения. На девушек и женщин - Дисфункция житовидной железы, нарушение полового развития, менструальной функции, иммунодепрессии, болезни репродуктивных органов, ранняя аменорея и т.д. В течение беременности - Осложнения протекания беременности, заболевания щитовидной железы, анемии, урогентиальные заболевания, преждевременные роды, смертность новорожденных и т.д. Плод Ранняя смертность, дефекты развития, гипоксия и т.д. Новорожденные, дети и подростки Смертность новорожденных, дефекты развития, заболевания нервной, иммунной, эндокринной и/или репродуктивной систем.
- 36. О.Тищенко: спонтанные аборты в первые 1-12 недель беременности в 1999 – 2003 гг Киевская область Доверите p льный интервал Индивидуальные Прирост поглощенные дозы, 1.36 1.14-1.63 0.001 mSv Наличие поглощенной дозы До 5.0 1.33 1.09-1.63 0.004 5.0 и больше 1.42 1.10-1.83 0.007
- 37. Карл Сперлинг – синдром Дауна в Берлине: Династия Инков 1438-1525 гг Мексика Неизвестный скульптор
- 38. Количество рожденных с трисомией по 21 хромосоме в Берлине между 1980– 1989 годами (непрерывная линия). Вверху – граница доверительного интервала. Прерывистая линия – ожидаемые средние значения. (Sperling et al. Brit Med J 309: 158-162, 1994)
- 39. Случаи врожденных уродств (на 1000 живорожденных) в 1986 –1994 гг в Беларуссии (прерывистая линия – с учетом медицинских абортов; Гончарова, 2000)
- 40. Случаи врожденных дефектов умственного (верхняя линия) и физического (нижняя линия) развития у детей в Гомельской области, Беларуссия, в 1986-95 гг (Мокеева, 1996).
- 41. Случаи диагностированной шизофрении (на 10 000) у персонала зоны отчуждения вокруг ЧАЭС по сравнению со средним уровнем в Украине (Логановский и др., 1999)
- 42. Доклад ХОЛОДОВОЙ Н. Б., Россия, Москва
- 43. Заключение • Сдвиг в поколениях генетической структуры у исследованной группы крупного рогатого скота в сторону менее специализированных форм согласуется с литературными данными о снижении ряда поведенческих специализированных функций у полевок (более примитивное устройство нор) в условиях повышенного радионуклидного загрязнения, а также с данными датских исследователей о нарушениях функций ассоциативного мышления у датских младшеклассников после первых воздушных взрывов атомных бомб и после Чернобыля. • Все эти явления соответствуют положению И.И. Шмальгаузена о том, что изменения окружающей среды благоприятствуют размножению внутри вида форм, наименее специализированных по отношению к предыдущим условиям. • Таким образом – главная проблема Чернобыля, как и других экологических изменений, заключается не в появлении мутантов, а в изменениях в поколениях генетической структуры популяций и, соответственно, появлению новых межвидовых отношений между наименее специализированными представителями каждого вида в видовых сообществах.
- 47. ЦЦентры ентры возникновения ааггррааррнноойй ццииввииллииззааццииии ((ддооммеессттииккааццииии жжииввооттнныыхх ии рраассттеенниийй)),, ввооззннииккшшииее ооккооллоо 1100 ттыыссяячч ллеетт ннааззаадд,, ссооввппааддааюютт сс ссооввееррееммеенннныыммии ррааййооннааммии ммааккссииммааллььнноойй ддееггррааддааццииии ппооччвв..
- 48. ““ЗЗооллооттоойй ммииллллииааррдд”” ллююддеейй,, ммааккссииммааллььнноо ииссппооллььззууюющщиихх ссооввррееммеенннныыее ввооззммоожжннооссттии ааггррооссииссттеемм ии ттееххннооллооггиийй,, ооттввееттссттввеенннныыхх ззаа ууссккооррееннннууюю ддееггррааддааццииюю ггллооббааллььнныыхх ээннееррггоорреессууррссоовв ии ббииооттыы. ((ООссввеещщеенннныыее ггооррооддаа,, ссннииммоокк иизз ккооссммооссаа))